Ampoules DEL / LED

Table des matières

- Introduction

- Équipement nécessaire

- Analyse du coût

- Choisir sa DEL

- Comparaison avec ampoule à incandescence

- Stratégie de remplacement

- Informations supplémentaires

Introduction

Ce texte se consacre aux ampoules DEL (ou LED) et sur une stratégie de remplacement des vieilles ampoules. Je ne vais pas parler des ampoules fluo-compactes, parce qu’elles ne sont absolument pas écologiques et peuvent être même dangereuses. En effet, elles contiennent du mercure, qui est un matériau très toxique et émettent même un champ magnétique qui peut être nuisible à l’humain.

Un grand pourcentage de l’électricité dans un ménage est consommé par ampoules électriques.  Il est très intéressant de se doter d’ampoules électriques économiques et écologiques afin de moins consommer d’énergie et par la même occasion économiser un peu d’argent. On peut donc parler d’efficacité énergétique des ampoules. Des ampoules efficaces vont utiliser une plus grande proportion d’énergie électrique pour émettre de la lumière dans le spectre visible que des ampoules non efficaces et pour une même quantité de lumière émise, vont consommer moins d’énergie.

Commençons d’abord par comprendre le fonctionnement d’une ampoule classique. Dans une ampoule à filament, le filament en question est un matériau résistif à l’électricité, par exemple du tungstène. Lorsqu’il va être traversé par un courant électrique, il va chauffer et lorsqu’il est chauffé il émet de la lumière. Vu d’un autre angle le courant électrique produit deux choses par le biais du filament: de la chaleur et de la lumière.

Attardons-nous un moment sur la chaleur dégagée par une ampoule classique. Cette dernière n’est pas un effet désirable. En effet, nous n’achetons pas d’ampoules pour chauffer une pièce mais pour l’illuminer. Certains pourraient argumenter que la chaleur dégagée par une ampoule est utile (et donc augmente son efficacité énergétique) mais rappelons-nous que l’air chaud qui résulte de la transmission de chaleur de l’ampoule à l’air par convection monte et que la plupart des maisons ne disposent pas de mécanismes de recirculation d’air. Cet argument n’est donc pas tout-à-fait vrai. De plus, de nos jours, un système de chauffage efficace fonctionne surtout par radiation de lumière infra-rouge. L’émission de chaleur rend donc une ampoule énergétiquement inefficace. De plus, une ampoule à filament émet beaucoup de chaleur. À tel point que la bulbe contient un gaz sans lequel le filament briserait après quelques secondes seulement (oxydation à haute température, fonte etc).

Comme expliqué plus haut, toute ampoule va émettre de la lumière. Ceci est donc aussi le cas pour les ampoules classiques. Une ampoule classique quant à elle, va émettre de la lumière dans le spectre visible, il s’agit de l’effet désiré, et de la lumière dans le spectre invisible. Puisque la lumière dans le spectre invisible ne peut être vue, elle constitue un « gaspillage » d’énergie. À nouveau, certains diront qu’en hiver la lumière infra-rouge émise par une ampoule classique réchauffe les personnes. Cette fois-ci, ils n’ont pas tout-à-fait tort.

Pour qu’une ampoule électrique soit efficace, il est donc nécessaire qu’elle ne dégage pas beaucoup de chaleur et qu’elle n’émette pas beaucoup de lumière dans le spectre invisible. Tel est l’exploit des DEL.

L’élément clé des DEL est les semi-conducteurs, qui nécessitent un circuit électronique intégré pour son fonctionnement. La constitution du semi-conducteur influence la quantité de chaleur dégagée et le spectre de lumière émise par celui-ci. Une grande partie de la recherche et développement des ampoules DEL est consacrée au développement de nouveaux matériaux de semi-conducteurs pour accroître leurs performances.

Équipement nécessaire

Si vous disposez d’un interrupteur classique vous pouvez installer dés à présent vos ampoules DEL. Si parcontre, vous disposez d’un variateur il faut vérifier que ce dernier soit compatible avec les ampoules DEL. En effet, ces variateurs ne doivent laisser aucun courant électrique résiduel passer, même lorsqu’ils sont éteins. Le plus simple est de faire une recherche interner sur le modèle de variateur ou alors de téléphoner au représentant de la marque.

Analyse du coût d’utilisation d’une ampoule incandescente de 60Watts

Le but de ce calcul est de calculer quel est le coût d’utilisation de l’ampoule, comprenant l’électricité consommée et le coût d’acquisition de l’ampoule (amorti sur la durée de vie). Au Québec, le coût de l’électricité résidentielle est de 0.0532 Dollars/kWh, sans taxes, et 0.0611 avec taxes (ce coût ne comprend pas les frais fixes de connexion au réseau, qui sont indépendants de la consommation). Sachant que le coût d’une ampoule incandescente est de 1 dollar environ.

Puissance * Duree de vie = Energie Totale consommee

Donc,

60 Watts * 1000 Heures = 60 kWh

 Energie Tot. Cons. * Prix d'energie = Prix Energie Totale Consommee

Donc,

60 kWh * 0.0611 Dollars/kWh = 3.66 Dollars

 (Prix En. Tot. Consom. + Prix Acquisition)/Duree de Vie = Cout d'utilisation

Donc,

 (3.66 Dollars + 1 Dollar)/1000 Heures = 0,00466 Dollars/ Heure

Comment choisir sa DEL

Lorsque le temps vient de choisir la bonne ampoule, il faut tout premièrement regarder quelle est sa durée de vie. On recherche en général des ampoules qui durent le plus longtemps possible, afin d’amortir le coût d’acquisition sur une longue période, et pour éviter les inconvénients d’une panne d’ampoule.

La deuxième chose que l’on cherche est la “température de couleur”, qui se mesure en Kelvins. Cette échelle est la suivante:

Source : lowe.com

En général pour les ampoules DEL / LED l’éventail varie entre 2700 Kelvins et 6000 Kelvins. Comme il est mentionné sur l’image une ampoule incandescente produit une température de couleur de 2700 Kelvins. Une température de couleur de 3000 à 4000 Kelvin (blanc froid) est aussi courante, lorsque l’on désire obtenir une atmosphère spécifique. En général, on place désire une telle température de couleur dans la cuisine où dans la salle de bain, tandis que dans le salon on désire en général une température de couleur classique de 2700 à 3000 Kelvins (blanc chaud).

La troisième chose qu’il faut voir c’est la qualité de rendu des couleurs traduite par le chiffre “CRI” (Color Rendering Index). Très simplement, au plus le “CRI” est élevé, au plus le rendu des couleurs est bon. Le “CRI” varie entre 0 et 100 et la lumière d’une ampoule incandescente est de 100. Les bonnes lumières DEL / LED auront un “CRI” d’au moins 80.

La quatrième chose que l’on veut connaître est l’efficacité de l’ampoule. Cette efficacité est en général mesurée par la quantité de lumière qu’elle produit par Watt. La quantité de lumière est mesurée en Lumens. Une ampoule à incandescence produit en général dans les environs de 800 Lumens. Une bonne ampoule DEL / LED qui produit 800 Lumens consomme en général 12-13 Watts, et a donc une efficacité supérieure à 60 Lumens/Watts.

La cinquième chose que l’on souhaite connaître est la performance de l’ampoule à travers le temps. Toutes les ampoules perdent un peu de leur efficacité et de leur rendu de couleur au fur et à mesure, mais il faut s’assurer que les performances ne se dégradent pas trop après un certain temps d’utilisation.

Afin de s’assurer que tous ces critères soient respectés il est très judicieux de s’assurer que l’ampoule en question soit homologuée “Energy Star”. Il s’agit d’une certification du gouvernement Américain qui s’assure de la qualité du produit. Ces critères et bien d’autres sont contrôlés comme indiqué sur ce site internet:

Critères de qualité supplémentaires

Comparaison

Voici, à titre de comparaison, certaines données courantes des ampoules à incandescence et des ampoules DEL / LED:

Critères Ampoules Incandescente 60W (850 Lumens) Ampoules DEL 13,5 (800 Lumens)
Lumens/Unité de puissance 14,2 Lumens / Watt 59,25 Lumens / Watt
Durée de Vie 1.000 heures 50.000 heures
Resistance aux cycles on/off Bonne Excellente
Chûte de performance à travers le temps Pas de chûte de performance Pas de chûte de performance

Note: des ampoules incandescentes d’une durée de 10.000 existent depuis quelque temps.

Stratégie de remplacement

Une DEL, ayant un prix initial assez élevé en comparaison avec les ampoules classiques, doit être achetée pour une utilisation intelligente. L’argument principal d’achat d’une DEL est qu’au plus on l’utilise au plus vite qu’on la rentabilise et donc qu’au plus vite on peut commencer à économiser de l’argent. Il va de soi qu’il faut remplacer en priorité les ampoules classiques dans les pièces qui sont utilisées le plus et que ça ne sert pas à grand-chose de remplacer une ampoule dans une penderie qui n’est utilisée que l’instant de quelques secondes dans une journée.

Ainsi, pour un ménage moyen qui n’a pas le budget pour remplacer la plupart de ses ampoules il est très utile d’avoir une stratégie en tête. La première chose à faire est de déterminer un budget. Une fois que l’on connaît son budget il devient possible de calculer le nombre d’ampoules DEL que l’on peut acheter. Ça peut surprendre de réaliser que l’on peut acheter seulement 3 ampoules DEL (plus ou moins) pour 100 dollars, mais il faut voir cet achat comme un investissement. En effet, les économies d’électricité sont très intéressantes.

Lorsque l’on connaît le nombre de DEL que le budget permet d’acquérir, il faut dresser un constat de l’utilisation des pièces de la maison. Il s’agit de savoir combien d’heures par jour ou par semaine les lumières de chaque chambre sont utilisées. Il y a de grandes chances que la pièce la plus longtemps éclairée soit le salon. Il ne faut pas croire que lorsqu’on remplace des ampoules classiques par des ampoules DEL on fait du gaspillage. En effet, les ampoules remplacées sont toujours fonctionnelles et la clé de la stratégie proposée ici est de les garder en réserve afin de remplacer les ampoules classiques qui vont briser lorsqu’elles auront atteint leur fin de vie.

Voici un exemple qui illustre la stratégie. Dans une maison qui contient 10 ampoules, on remplace 3 ampoules (les plus utilisées) par des DEL. Nous avons donc 3 DEL et 7 classiques qui sont branchées ainsi que 3 classiques non-branchées pour un total de 13 ampoules. Lorsqu’une ampoule classique branchée sera hors d’état de fonctionner, nous la remplaçons par une ampoule classique en réserve. Nous avons donc 12 ampoules au total.

Cette stratégie présente l’avantage d’avoir une période tampon entre deux achats d’ampoules DEL. En effet, lorsque toutes les ampoules classiques de réserve seront épuisées, le consommateur de l’exemple aura, dans le meilleur des cas, réuni à nouveau (en partie grâce aux économies d’électricité) assez d’argent pour acheter un nouveau paquet de DEL.

Informations supplémentaires

Pour plus d’informations sur les DEL, leur fonctionnement, leur coût etc., voici quelques articles supplémentaires :

-http://electronics.howstuffworks.com/led.htm

-http://science.howstuffworks.com/environmental/green-tech/sustainable/led-light-bulb1.htm

- http://www.energystar.gov/index.cfm?c=lighting.pr_what_are#what_are

- http://spectrum.ieee.org/semiconductors/optoelectronics/the-leds-dark-secret

- Led Bulbs For Less