Avantages de l’éclairage public LED

Des luminaires LED pour l’éclairage public? Nous essayons de comprendre dans cet article quels sont les avantages de choisir l’éclairage LED dans les villes: de nombreux avantages pour l’administration publique et pour les citadins. On sait que l’éclairage LED est plus efficace du point de vue énergétique, a une durée de vie plus longue et est plus durable, mais les avantages pour l’éclairage public ne s’arrêtent pas là, approfondissons-les tous en détail.

Efficacité énergétique et économies d’énergie

L’un des principaux avantages de l’éclairage public LED est sa faible consommation d’énergie: les LED consomment beaucoup moins d’énergie que les luminaires classiques pour offrir le même flux lumineux. L’éclairage LED, comparé aux luminaires traditionnels, entraîne en effet des économies considérables: l’économie moyenne obtenue en utilisant l’éclairage LED est d’environ 93% par rapport aux luminaires à incandescence – 90% par rapport aux luminaires halogènes – 70% par rapport aux luminaires aux iodures métalliques – 66% par rapport aux luminaires fluorescents.

L’importance de réaménager une rue avec des LED

Donner de la valeur à la ville et augmenter la sécurité routière

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Longue durée de vie et sans entretien

L’utilisation des LED dans l’éclairage public a modifié sensiblement le concept d’entretien. Par rapport à l’éclairage public traditionnel (réalisé avec des luminaires aux vapeurs de sodium, luminaires fluorescents ou aux iodures métalliques) qui rendait nécessaire le remplacement des luminaires chaque année, l’éclairage LED, grâce aux récentes mises à jour technologiques, atteint et dépasse les 100.000 heures, soit plus de vingt ans de fonctionnement. Un avantage incroyable pour les administrations municipales, qui n’ont pas à dépenser constamment pour l’entretien des luminaires ou à se soucier des pièces de rechange, et pour les citadins, qui ne sont plus confrontés à des pannes fréquentes et aux signalisations continues.

Température de couleur

Un autre avantage de l’éclairage LED est la température de couleur de la source qui peut être modifiée. La température de couleur est une grandeur physique et se mesure en degrés kelvins (K) et détermine la tonalité de la lumière. Plus le nombre de Kelvin est bas, plus la lumière a un rendu “chaud”, plus le nombre est élevé, la lumière a un rendu “froid”. L’éclairage LED n’a pas de température de couleur spécifique, mais peut être modulé en fonction des caracteristiques techniques requise. Une étude de Virginia Tech Transportation Institute (VTTI) a montré comment l’éclairage public à LED à 4000K permet aux automobilistes d’identifier plus facilement la présence de piétons et d’obstacles à des distances supérieures aux autres températures de couleur, supérieures ou inférieures. Par conséquent, les 4000K pourraient être considérés comme le choix idéal du point de vue de la sécurité sur les routes avec présence de piétons et de cyclistes.

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Pourquoi utilisons-nous les degrés Kelvin pour indiquer la température de couleur?

La température de couleur, comme nous l’avons vu, est une valeur scientifique, exprimée en degrés Kelvin, que nous associons aux différentes nuances de couleur de la lumière émises par un luminaire. Sur une échelle allant de 1 000 à 12 000, plus le nombre de degrés Kelvin sera élevé, plus azur (froide) apparaîtra la lumière. A l’inverse, plus le nombre de degrés Kelvin sera bas, plus la lumière tendra vers le jaune (chaud). En physique, on utilise les degrés Kelvin parce que c’est la même unité de mesure qui définit la température à laquelle les étoiles brûlent. Les étoiles émettent de la lumière en brûlant de grandes quantités de gaz. La température à laquelle ils brûlent ces gaz est mesurée en degrés Kelvin et, lorsque la température varie, la couleur de l’étoile change également: couleurs allant du jaune, au blanc et au bleu. Par exemple, si une étoile brûle à des températures allant de 2700K à 4000K, c’est une étoile jaune.

Absence de substances chimiques polluantes

La LED ne pollue pas et ne contient pas de substances dangereuses: elle est composée essentiellement de poudre de silicium et ne présente pas d’autres gaz nocifs ou de substances toxiques, contrairement aux lumières fluorescentes et aux luminaires à décharge (halogénures métalliques et vapeurs de sodium). Les LED produisent de l’énergie à l’aide d’un composant électronique qui, grâce au passage d’une petite quantité d’énergie électrique, émet une lumière sans infrarouge (IR) ni ultraviolet (UV): aucune partie de l’énergie qui est transformée en lumière n’est en dehors du spectre visible. En outre, étant donné qu’ils ne contiennent pas de mercure ou d’autres substances dangereuses pour la santé humaine, ils ont une élimination plus simple (bien que des déchets DEEE) et sont recyclables à 95%.

Qu’est-ce que les déchets DEEE?

Le terme DEEE désigne les déchets d’équipements électriques et électroniques, c’est-à-dire ce qui reste en fin de vie des équipements qui ont besoin de courants électriques ou de champs électromagnétiques pour fonctionner. Les DEEE ont été répartis en 5 groupes sur la base de caractéristiques d’homogénéité:

R1 – grands appareils de réfrigération, réfrigérateurs, congélateurs, autres gros appareils de réfrigération et de conditionnement.
R2 – lave-linge, lave-vaisselle, cuisinières, micro-ondes, appareils de chauffage électriques et autres grands appareils électriques.
R3 – tv et moniteur avec ou sans tube cathodique.
R4 – petits appareils tels que fers à repasser, aspirateurs, mixeurs, ventilateurs, téléphones, luminaires, panneaux photovoltaïques.
R5 – sources lumineuses (tubes fluorescents, luminaires fluorescentes compactes, luminaires à décharge à haute intensité, y compris les luminaires à vapeur de sodium à haute pression et les luminaires aux halogénures métalliques, les luminaires à vapeur de sodium à basse pression et les luminaires à LED).

Le traitement des DEEE présente d’énormes avantages sur le plan de l’environnement et de la santé, mais l’élimination et la mise en sécurité de substances dangereuses, telles que le mercure présent dans les luminaires d’éclairage public traditionnel ont un coût élevé et la récupération des matériaux est plus limitée.

Eclairage traditionnel

La technologie de traitement utilisée pour les tubes fluorescents, par exemple, est le broyage appelé “crush and sieve”, qui consiste à broyer les sources lumineuses et à séparer les composants individuels et à les recueillir, par des procédés d’aspiration et de filtration, du mercure et des poudres fluorescentes. Le verre restant, lavé et broyé, peut ainsi trouver de nouvelles applications dans les produits manufacturés pour le bâtiment (par exemple les laines de verre et les isolants) ou dans les processus de vitrification des surfaces de tuiles.

Eclairage LED

Un luminaire public à LED en fin de vie est recyclable presque dans sa totalité (en moyenne plus de 95%) et ne nécessite pas de processus particuliers de captage de gaz ou d’autres matériaux polluants lors de son élimination: un bon avantage économique, tant pour la réalisation du processus lui-même que pour l’environnement.

Réduction des émissions de CO2

Un autre avantage de l’éclairage public à LED est de réduire considérablement les émissions de dioxyde de carbone (CO₂), principale cause de l’effet de serre. Les luminaires LED consomment beaucoup moins d’énergie que les sources traditionnelles, de sorte que la consommation en kW/hr par an est nettement inférieure et contribue à la réduction du CO₂, pour des villes plus respectueuses de l’environnement. Choisir de convertir l’éclairage public en LED est donc une bonne stratégie pour réduire les coûts énergétiques et l’empreinte carbone sur la planète.

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Sécurité, performance et développement durable.

Tous les avantages de l’éclairage LED.

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Quand est née la technologie LED?

La technologie LED a été développée pour la première fois en 1962 par Nick Holonyak Jr. alors qu’il travaillait pour General Electric. En exploitant les propriétés de certains matériaux semi-conducteurs capables d’émettre des photons, et donc de la lumière, à la suite de l’application d’un potentiel électrique. La première réalisation pratique d’une LED a eu lieu en 1968, avec la production de dispositifs qui émettaient de la lumière uniquement en couleur rouge. Les premières LED en question avaient cependant une très faible puissance, de ce fait, elles n’étaient pas suffisantes pour éclairer l’espace. Elles ont donc été utilisées uniquement comme substituts des indicateurs classiques ou dans les écrans à sept segments.

Qui est Shuji Nakamura?

Le révolutionnaire inventeur de LED à lumière bleue.

Le véritable tournant dans le développement de la technologie LED comme source d’éclairage a eu lieu au début des années 90 grâce à la brillante intuition du physicien japonais Shuji Nakamura. Shuji Nakamura avec Isamu Akasaki et Hiroshi Amano (récompensés en 2014 par le prix Nobel de physique) ont réussi pour la première fois à générer un faisceau de lumière bleue à partir de matériaux semi-conducteurs. Jusqu’alors, il n’existait que des LED à lumière rouge et ensuite verte, mais dans les deux cas, il n’était pas possible de produire de la lumière blanche à partir de ces dispositifs, qui possédaient entre autres une très faible puissance. Les diodes vertes et rouges, en effet, sans source de lumière bleue, n’avaient pas la possibilité de créer une lumière blanche additionnant les trois composants. Pendant des années, surmonter cet obstacle a été un véritable défi pour les physiciens du monde entier, en apercevant dans la LED un énorme potentiel technologique.

La découverte révolutionnaire des LED à lumière bleue

Sur la photo Nakamura avec le personnel d’AEC

En 1993, chez Nichia Chemical Industries au Japon, Shuji Nakamura a créé la première LED à lumière bleue à l’aide de divers semi-conducteur. L’importance de l’invention a été remarquable parce que le bleu est une couleur primaire et en combinant à travers des logiciels spéciaux les trois lumières monochromes fondamentales (rouge, bleu et vert) il a été possible d’obtenir la lumière blanche (et les lumières de toute autre couleur). De cette brillante intuition naquit ainsi les premières LED multi-puces (avec trois puces des trois couleurs fondamentales) à lumière blanche, qui en quelques années révolutionnèrent tout le secteur, grâce aussi à leur efficacité énergétique, initiant une transformation fondamentale dans le domaine de l’éclairage et à travers le monde qui s’est poursuivi au fil des années jusqu’à aujourd’hui. C’est précisément pour cette raison que l’invention conjointe de Shuji Nakamura, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano a reçu le prestigieux prix Nobel en 2014.

Tous les avantages de l’éclairage public LED

Durée de vie de la source lumineuse à LED supérieure à 100 000 heures.
Les frais d’entretien sont pratiquement nuls.
Rendement élevé par rapport à l’éclairage public traditionnel et réduction du CO2.
Lumière sans composants IR et UV car aucune partie de l’énergie transformée en lumière n’est en dehors du spectre du visible.
Fonctionnement en sécurité car la LED fonctionne à très basse tension.
Moins de chaleur produite dans l’environnement que les autres technologies traditionnelles d’éclairage.
Bon fonctionnement, même à très basse température (jusqu’à -40 ºC) sans aucun problème.
Absence de mercure ou de substances dangereuses.
Possibilité de créer des luminaires compacts en raison de l’impact dimensionnel réduit.
Faible encombrement de la source lumineuse (ponctuelle) qui peut être modulée à volonté grâce à l’utilisation de verres et optiques spécifiques.
Possibilité de régler l’intensité lumineuse.

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Où en est l’éclairage public à LED?

Trop d’installations ont technologies obsolètes

Malgré tous les avantages indiscutables de l’éclairage public à LED, la route del’efficacité énergétique totale, est encore longue, avec le remplacement des anciennes technologies d’éclairage par celle efficaces à LED. Selon une enquête de la société d’analyse de marché Arthur D. Little, moins de 15% des 320 millions de luminaires routiers LED installés dans le monde sont à LED. La moyenne européenne est encore plus faible mais avec de profondes différences entre les villes et les différentes zones géographiques: à Milan, par exemple, depuis 2015 100% des luminaires sont à LED.

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Avantages de l’éclairage public à LED

L'éclairage public à LED offre de nombreux avantages : des économies d'énergie élevées, une plus grande sécurité et une grande visibilité.

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Rendement élevé par rapport à l’éclairage public traditionnel et réduction du CO2.

Lumière sans composants IR et UV car aucune partie de l’énergie transformée en lumière n’est en dehors du spectre du visible.

Fonctionnement en sécurité car la LED fonctionne à très basse tension.

Moins de chaleur produite dans l’environnement que les autres technologies traditionnelles d’éclairage.

Bon fonctionnement, même à très basse température (jusqu’à -40 ºC) sans aucun problème.

Absence de mercure ou de substances dangereuses.

Possibilité de créer des luminaires compacts en raison de l’impact dimensionnel réduit.

Faible encombrement de la source lumineuse (ponctuelle) qui peut être modulée à volonté grâce à l’utilisation de verres et optiques spécifiques.

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