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PRÉSENTATION LED ÉCLAIRER AVEC UNE NOUVELLE SOURCE LUMINEUSE Ita VAN DER VARST
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    07-Jul-2018
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  • PRSENTATIONLED

    CLAIRER AVEC UNENOUVELLE SOURCELUMINEUSE

    Ita VAN DER VARST

  • Table des matires

    2

    1. La LED comme source lumineuse

    2. Concevoir des luminaires LED

    3. Les alimentations pour les luminaires LED

    4. clairer avec des LEDs aspects photomtriques

  • Table des matires

    3

    1. La LED comme source lumineuse

    1.1. Comment fonctionnent les LED?

    1.2. Les types de LED

    1.3. Les avantages des LED

    1.4. Les fabricants de LED

    1.5. Le futur des LED2. Concevoir des luminaires LED

    3. Les alimentations pour les luminaires LED

    4. clairer avec des LED aspects photomtriques

  • 1. La LED comme source lumineuse1.1. Comment fonctionnent les LED?

    4

    Light Emitting DiodeDiode lectro-

    Luminiscente (DEL)

    Semi-conducteur nergie lectrique

    transforme en lumire

  • 1. La LED comme source lumineuse1.1. Comment fonctionnent les LED?

    5

    Influence du courant sur le flux lumineux:

  • 1. La LED comme source lumineuse1.1. Comment fonctionnent les LED?

    6

    Construction dun composant LED:

  • 1. La LED comme source lumineuse1.1. Comment fonctionnent les LED?

    7

    Cration de lumire blanche:

    Lumire blanche des LED:

    - LED bleues avec phosphore

    - LED monochromatiques: mlanger RGB

  • 1. La LED comme source lumineuse1.2. Types de LED: 3 niveaux

    8

    NIVEAU 1: LED optique primaire

    Achat du composant LED

    Types de composants LED:

    - Low power: 0,5 W

    - High power: > 1 W

  • 1. La LED comme source lumineuse1.2. Types de LED: 3 niveaux

    9

    NIVEAU 2: PCB prgarnis

    Circuits imprims avec une ou plusieurs LED Diffrentes formes dexcution:

  • 1. La LED comme source lumineuse1.2. Types de LED: 3 niveaux

    10

    NIVEAU 3: modules LED lampes LED

    Circuit imprim prgarni avec caisson et interfaces Lquivalent de la lampe p.ex.: module Philips Fortimo, Philips LED TL

  • Avantage 1: longue dure de vie utile

    1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    11

    Base 50.000 heures

    Priode au cours de laquelle le flux

    lumineux diminue jusqu70% de sa valeur initiale

    L70/B50 50 000h

  • 1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    12

    Avantage 1: longue dure de vie utile

    Valeurs typiques pour la dure de vie utile(simplification)

  • 1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    13

    Avantage 1: longue dure de vie utile

    Influence par les conditions dutilisation: le courant, la temprature.

    Influence de la temprature de jonction sur la dure de vie

  • 1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    14

    Avantage 2: efficacit nergtique leve possible

    F (lm)

    P (W)

    lm/W: dans quelle mesure P (W) est transform en F (lm)?

    => LED: jusqu 120 lm/W

  • 1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    15

    Avantage 2: efficacit nergtique leve possible

  • 1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    16

    Avantage 2: efficacit nergtique leve possible

  • Avantage 3: bon rendu des couleurs, choix de la temprature

    Temprature de couleur: Populairement: la temprature de couleur rouge/jaune est prouve

    comme chaud, tandis que blanc/bleu est prouv comme froid

    Scientifiquement: temprature dun radiateur intgral chauff

    Exprime en Kelvin (K)

    1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    17

  • 1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    19

    Avantage 3 (2): grand choix en rendu de temprature

    Rendu de temprature:

    CRI (colour rendering index)

    pour leds: entre 60 et 98

    - blanc chaud ou blanc neutre avec un CRI lev: 80

    - blanc neutre standard: 75

    - blanc froid: 60

  • Avantage 4: flux lumineux immdiat lors du dmarrage

    Comparaison du comportement au dmarrage de LED versus fluo -30C

    1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    20

  • Avantage 5: bonne modulation possible sur une large plage

    Large plage Limite de gradation plus basse que pour fluo (0,1% vs. 3%) Des pertes basses:

    Effet de la gradation sur la puissance absorbe

    1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    21

  • 1. La LED comme source lumineuse1.3. Les avantages des LED

    22

    Avantage 6: respectueux de lenvironnement

    LCA (Life Cycle Analysis): la plus petite empreinte cologique

    Sans mercure ( fluo)

    Avantage 7: pas de rayonnement IR ou UV

    Applications: muses, magasins dalimentation et de vtements

  • 1. La LED comme source lumineuse1.4. Les fabricants de LED

    23

    Propre production de semi-conducteurs:

    Critres dETAP: PerformancePrixDocumentationDisponibilit longue terme

  • 1. La LED comme source lumineuse1.5. Le futur des LED

    24

    La technologie LED volue rapidement:

    Frais/lm: baisse de 10% par an

    Rendement lumineux de plus en plus lev

    Meilleur contrle des couleurs

  • Table des matires

    25

    1. La LED comme source lumineuse

    2. Concevoir des luminaires LED

    2.1. Possibilits et dfis

    2.2. La distribution lumineuse adapte

    2.3. Les luminances sous contrle

    2.4. Conception thermique rflchie

    2.5. Le binning

    2.6. Publier des donnes correctes

    2.7. Normes3. Des alimentations pour les luminaires LED

    4. clairer avec des LED aspects photomtriques

  • 2. Concevoir des luminaires LED2.1. Possibilits et dfis

    26

    Possibilit:

    - Luminaires fins et conceptioncrative

    - Entretien limit

    - conomie dnergie (de mieux en mieux)

    Dfis:

    - Choisir les LED adquates

    - Distribution lumineuse sou-haite grce la conception et lintgration doptiques

    - Bonne rgulation thermique

    - Esthtique lgante

  • 2. Concevoir des luminaires LED2.1. Possibilits et dfis

    27

    P.ex.

  • 2. Concevoir des luminaires LED2.1. La distribution lumineuse adapte

    30

  • 31

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.3. Luminances sous contrle

    32

    LED = source ponctuelle grandes luminances

    LED: 10 100 millions cd/m2

    fluo: max. 50.000 cd/m2

    Limiter lUGR :

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.4. Conception thermique rflchie

    33

    Conversion nergie:

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.4. Conception thermique rflchie

    34

    Le flux lumineux des LED baisse lorsque la temprature augmente:

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.4. Conception thermique rflchie

    35

    La temprature influence la dure de vie:

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.4. Conception thermique rflchie

    36

    Rgulation de temprature = essentielle

    Lvacuation du chaleur:

    1. de la puce au point de soudage

    2. le circuit imprim

    3. linterface conduction thermique

    4. via la pice de refroidissement vers lenvironnement

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.4. Conception thermique rflchie

    37

    Metal Core PCB

    FR4 PCB

  • Diffrences au niveau de lintensit et de la couleur:

    Binning

    Binning de flux: tri selon le flux lumineux

    Binning de couleur: tri selon la temprature de couleur

    Binning de voltage: tri selon la tension directe

    2. Concevoir des luminaires LED 2.5. Le binning

    38

  • 2. Concevoir des luminaires LED2.6. Publication des donnes

    39

    Pas de rendement (car il ny a pas de normes) Flux lumineux mis par le luminaire

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.7. Normes

    40

    Scurit photobiologique : Pourquoi ? => (Blue Light Hazard)

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.7. Normes

    Norme europenne EN 62471 => Systme de classification des risques

    Degr de risque Description

    Risque 0 ou exemptLutilisateur ne court aucun risque, mme en regardant

    longtemps la source lumineuse en question.

    Risque 1Lutilisateur peut regarder la source lumineuse durant

    10.000 secondes maximum (cest--direun peu moins de trois heures)

    Risque 2Lutilisateur peut regarder la source lumineuse durant 100

    secondes maximum.

    Risque 3Lutilisateur peut regarder la source lumineuse pendant 0,25 seconde maximum, cest--dire moins longtemps

    que le rflexe de protection naturel de loeil41

  • 2. Concevoir des luminaires LED 2.7. Normes

    42

    Capture dcran fiche technique U7 leds ETAP

  • Table des matires

    43

    1. La LED comme source lumineuse

    2. Concevoir des luminaires LED

    3. Les alimentations pour les luminaires LED

    4. clairer avec des LED aspects photomtriques

    4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    4.2. tudes dclairage avec des luminaires LED

    4.3. Intgration de systmes conomie dnergie

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    44

    Dprciation du flux lumineux dans le temps

    Cause: Dcoloration de lenveloppe de la puce, diminution de lefficacit de la couche luminescente et la puce mme

    Influence: Rgulation de temprature et commande lectrique

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    45

    A. Dprciation pour lclairage fluorescent: 15%

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    46

    B. Dprciation pour lclairage LED

    est dtermin par diffrents paramtres lis au vieillissement de linstallation et des salles

    MF= LLMF x LSF x LMF x RSMF

    MF = facteur de dprciation (Maintenance Factor)LLMF = diminution du flux lumineux de la lampeLSF = frquence de dfauts aux lampes sans remplacementLMF = diminution du rendement du luminaire (par encrassement)RSMF = encrassement de l'espace

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    47

    Le fabricant du luminaire a une grande influence sur LLMF ! LLMF est fonction de :

    slection des LED fabricant HP,MP, LP

    design du luminaire faible courant de commande bonne vacuation de la chaleur

    T ~ dure de vie

    ~ flux lumineux

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    48

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    49

    Remarque : standard march :L70 / B50 50.000h

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    50

    U7

    Pour le tertiaire (bureaux)

    facteur de dprciation U7 50 000 h facteur de dprciation L70 50 000 h

    MF = LLMF x LSF x LMF x RSMF MF = LLMF x LSF x LMF x RSMF = 0,97 x 1 x 0,94 x 0,95 = 0,70 x 1 x 0,94 x 0,95 = 0,87 = 0,63

    Pour lindustrie (atelier, stockage )

    facteur de dprciation E7 50 000 h facteur de dprciation L70 50 000 hMF = LLMF x LSF x LMF x RSMF MF = LLMF x LSF x LMF x RSMF

    = 0,97 x 1 x 0,89 x 0,95 = 0,70 x 1 x 0,89 x 0,95

    = 0,8 = 0,59

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    51

    Remarque ; MF = 63 50.000h (avec L70 50 000h)

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    52

    comptition

    ETAP

    300350400450500550600650700750800

    0 50.000Heures

    Lx

    Lx (install) 755 (+59%) 534 (+16%)

    Comptition

    ([email protected])

    Influence de la dprciation sur le flux lumineux install (~ # luminaires installes)

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    48

    Influence de la dprciation sur le nombre de luminaires installes

  • 4. Aspects photomtriques4.1. Dprciation et facteur de maintenance

    48

    Lm/w (50.000h) 49 (-37%) 75 (-12%)

    comptition

    ETAP

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    0 50.000Heures

    Lm

    /W

    Comptition

    ([email protected])

    Influence de la dprciation sur le rendement (~ la consommation)

  • REUSSIR COMPARER des SOLUTIONS DIFFERENTES

  • Aspects photomtriquesDprciation et facteur de maintenance

    50

    55 (LLMF 70% 30 000h =LLMF 50% 50 000h)

    L97 50 000h

    L70 50 000h

    L50 50 000h

    L70 30 000h

    50 000h)

    50 000h)

    Cas de L70 30 000h Cas de L70 30 000h

  • Aspects photomtriquesDprciation et facteur de maintenance

    U7 ?

    575 Lux la mise en service

    = 500 Lux 50 000 h

    575 Lux la mise en service

    = 362 Lux 50 000 h

    575 Lux la mise en service

    = 258 Lux 50 000 hououou

    500 Lux maintenir 50 000 h

    = 575 Lux la mise en service

    500 Lux maintenir 50 000 h

    = 793 Lux la mise en service

    500 Lux maintenir 50 000 h

    = 1 111 Lux la mise en service

  • L70 @ 30 000h=

    L50 @ 50 000h

  • 1150

    1100 lux 1100

    1050

    1000

    950

    900

    Lux 850

    800 L50

    793 lux 750

    700

    650 L70

    600

    575 lux 550 U7 L97

    500

    10 20 30 40 50 x 1000h

    Heures de fonctionnement

  • ETAP U7 FM= 0,87

    8 luminaires P : 281,6 W

    8,05 W/m2

  • PALAOS FM= 0,6312 luminairesP : 420 W12 W/m2

    + 50%

  • CorelineFM=0,45

    15 luminaires P : 630 W 18 W/m2 + 120%

  • RECAPITULATIF du COMPARATIF

    ETAP U7 FM= 0,87 8 luminaires P : 281,6 W 8,05 W/m2

    PALAOS FM= 0,6312 luminaires (+50% / U7 ETAP)P : 420 W (+50% / U7 ETAP)12 W/m2 (+50% / U7 ETAP)

    CORELINE FM=0,4515 luminaires (+87% / U7 ETAP)P : 630 W (+123% / U7 ETAP)18 W/m2 (+123% / U7 ETAP)

  • Facteur de maintenanceConclusion

    63

    Calcul du facteur de maintenance 50 000h

    Le Facteur de Maintenance influence :

    - Le niveau dclairement linstallation Le confort

    - Le nombre de luminaires installs Le cot

    - La consommation nergtique Les conomies dnergie

    Le Facteur de Maintenance renseigne sur :

    - La qualit de la LED

    - La qualit de fabrication du luminaire

    - La tenue dans le temps du luminaire

  • Salle ACM Saint Nazaire Les Eymes

  • Rgis LECOEUVRE