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Les choix de luminaires Technologie et application des diodes électroluminescentes (DEL)

En matière d'éclairage efficace, de grands progrès ont été réalisés au cours des dernières décennies. Nous sommes passés de l'éclairage à incandescence ordinaire aux appareils à halogène, puis aux lampes fluorescentes compactes. La technologie de l'avenir porte sur les diodes électroluminescentes (DEL).

Les DEL ont été mises en marché dans les années 1960; cependant, en raison de leur coût élevé, leur utilisation était limitée à certaines applications particulières comme les indicateurs « marche-arrêt » sur les appareils électroniques de consommation et de bureautique. Les DEL ont grandement évolué ces dernières années et sont couramment utilisées dans les feux de circulation, les feux de freinage des véhicules automobiles et les enseignes de sortie.

L'éclairage à DEL offre plusieurs avantages, dont le plus appréciable est son efficacité. Bon nombre de DEL ont une efficacité de 90 p. 100 comparativement aux sources d'éclairage ordinaires dont l'efficacité n'est que de 5 p. 100. Elles peuvent procurer au consommateur d'importants avantages par rapport aux coûts, en plus d'aider à réduire les émissions de GES qui contribuent aux changements climatiques.

Les DEL offrent aussi d'autres avantages :

  • longue durée de vie
  • faible dissipation de chaleur
  • visibilité accrue
  • résistance aux chocs et aux vibrations
  • réduction des coûts d'entretien
  • couleurs vives
  • forte intensité lumineuse
  • compatibilité avec les circuits intégrés
  • compactes et légères

On commence à peine à explorer les nombreuses applications éventuelles des DEL, notamment l'éclairage des voies publiques, l'éclairage saisonnier, les enseignes commerciales et l'éclairage résidentiel à l'intérieur et à l'extérieur. Les DEL révolutionneront non seulement « notre façon d'éclairer », mais également « notre perception de l'éclairage ».

Profil de la technologie des diodes électroluminescentes (DEL)

La durée de vie et la souplesse des diodes électroluminescentes (DEL) ne sont que quelques-unes des caractéristiques des DEL qui les distinguent des autres sources de lumière.

Comment fonctionnent les DEL?

Une DEL est un dispositif à semi-conducteur (diode) qui émet de la lumière lorsqu'un courant électrique le traverse. La diode produit une lumière monochrome (une couleur) d'une longueur d'onde donnée variant de rouge (environ 700 nanomètres) à bleu violacé (environ 400 nanomètres). Étant donné que les DEL produisent une couleur pure de lumière, il n'est pas nécessaire d'utiliser des verres teintés pour filtrer la lumière à la couleur souhaitée. Par conséquent, les DEL projettent toute la lumière visible.

Les DEL consomment très peu d'énergie – elles ont un rendement de près de 90 p. 100, ce qui signifie que seulement une très petite portion de l'énergie sert à produire de la chaleur. En comparaison, les sources de lumière ordinaires (p. ex. ampoule à incandescence) ont un rendement de 5 à 10 p. 100, et 90 p. 100 de l'énergie est gaspillée sous forme de chaleur.

Un autre type de DEL actuellement mis au point est fait de polymères organiques semi-conducteurs. Ces DEL n'ont un rendement que d'environ 10 p. 100, mais on prévoit que leur coût de fabrication sera moins élevé que celui des DEL ordinaires.

Un peu d'histoire

La première diode électroluminescente – une diode émettant une lumière jaune – a été mise au point par Henry Joseph Round en 1907. Cette première version produisait une lumière trop faible pour être utilisée, et ce n'est qu'en 1968 qu'une diode émettant de la lumière rouge visible a été produite.

Au fil des ans, on a amélioré la technologie des diodes pour créer davantage de couleurs et accroître la luminosité de la lumière projetée. Toutefois, jusque dans les années 1990, les coûts de production élevés restreignaient l'utilisation des DEL à certaines applications, notamment les indicateurs « marche/arrêt » des appareils électroniques de consommation et de bureautique.

De nos jours, les DEL qui produisent de la lumière rouge, verte et orange ont fait leur preuve et permettent de réduire considérablement la consommation d'énergie ainsi que les coûts d'utilisation et d'entretien. À mesure que le coût d'achat des DEL continue de diminuer, leur utilisation grandit. Les DEL servent désormais pour plusieurs applications, notamment les feux de circulation, les enseignes de sortie, les lampes de poche, l'éclairage extérieur, les lumières dans les tunnels, les lumières de Noël et d'étalage, les lumières d'automobile, les enseignes de signalisation, les enseignes commerciales et autres.

Les chercheurs continuent de mettre au point des sources de lumière blanche à coût abordable qui permettront à la technologie des DEL de concurrencer avec les autres sources de lumière dans les marchés lucratifs des secteurs résidentiel et commercial.

Plus que l'efficacité énergétique

Outre l'efficacité énergétique, les DEL offrent d'autres avantages :

  • ne comportent pas de pièces mobiles et sont beaucoup plus robustes et résistantes aux vibrations que les autres ampoules offertes sur le marché.
  • ont une durée de vie plus longue que les ampoules ordinaires. Certaines DEL peuvent fonctionner jusqu'à 100 000 heures, selon la qualité de la diode et l'application. (La durée de vie des DEL peut varier considérablement et le rendement lumineux diminue avec le temps.)
  • produisent une lumière très visible et sont compactes, ce qui facilite leur utilisation dans diverses applications.
  • produisent de la lumière de couleur, ce qui élimine la nécessité d'installer un verre teinté pour obtenir la couleur souhaitée. Pour les applications de plein air, ceci élimine un phénomène appelé « feu fantôme », lequel se produit lorsque le soleil (ou d'autres sources de lumière) est réfléchi d'un verre teinté ou des sources de lumière ordinaires et donne l'impression que l'appareil d'éclairage est allumé alors qu'il est éteint.
  • ne tombent habituellement pas brusquement en panne après la mise sous tension initiale. Si une diode est défectueuse, le rendement lumineux global ne diminuera pas de façon marquée, ce qui renforce la fiabilité du produit. Cette caractéristique, de même que la résistance des DEL aux chocs et aux vibrations peuvent rendre le produit d'éclairage moins sujet au vandalisme pour certaines applications.
  • peuvent offrir des économies supplémentaires grâce à la diminution des coûts d'entretien (c.-à-d. qu'elles peuvent éliminer les coûts de la main-d'œuvre et des matériaux liés au remplacement continuel des ampoules ordinaires).

La tension et le courant requis pour faire fonctionner des lumières DEL sont tellement peu élevés que de petites piles ou des panneaux solaires peuvent être utilisés comme source d'appoint, ce qui améliore la sécurité dans les applications liées aux feux de circulation. Dans certains cas, des panneaux solaires peuvent être utilisés comme principale source d'énergie, ce qui élimine les coûts élevés de construction de lignes de transmission dans les régions éloignées.

Bien que la technologie des DEL offre de nombreux avantages, elle présente aussi certains inconvénients. Par exemple, l'intensité des DEL a tendance à diminuer à mesure que la température autour de l'appareil d'éclairage augmente. Par ailleurs, l'intensité lumineuse diminue au fil du temps. La recherche se poursuit pour résoudre ces problèmes.

DEL : la lumière au bout du tunnel

La technologie des DEL, qui est clairement de premier ordre en ce qui a trait à l'efficacité énergétique, est sur le point de révolutionner la façon dont les appareils d'éclairage sont conçus et installés en Amérique du Nord. L'avenir est plus brillant avec les DEL.