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Comment choisir une LED dans un produit d’éclairage ?

Aspects fondamentaux du développement des produits à LED, le choix du composant et son impact sur le coût pour un produit d'éclairage.
par Benoît Bataillou3 décembre 2015

Il existe environ 4000 LEDs différentes. Nous en avons recensé et mesuré 1200 en interne chez Pi Lighting. Le rythme d’apparition de nouvelles références est à l’échelle de la semaine !

Comment choisit-on une LED parmi cette variété ?

La figure ci-dessous, tirée de notre base de donnée, montre la variété des composants. Le courant d’opération “typique” varie de 10 mA jusqu’à presque 4 A. Plus de 650 composants mesurés sont sous les 1 A.

Base de donnée, courants d'operations

On voit aisément que le choix est vaste. On peut alors se poser deux questions :

  • Peut-on réellement se tromper ? En d’autres termes, est-ce important de choisir très précisément ?
  • En cas d’erreur et de choix non optimal, quel est son impact ?

Nous verrons ici que l’impact a une petite différence de performance sur les systèmes d’éclairage.

Prenons un exemple, deux LEDs “virtuelles”, l’une étant très légèrement plus brillante que l’autre dans la figure ci-dessous.

deux leds virtuelles

A fort courant, le flux est environ 5 % au-dessus pour la LED 1 que pour la LED 2. Le voltage est de 3% en-dessous pour la LED 2. C’est un cas typique de mise à jour de la prescription LED ; le fabriquant ayant amélioré son process. Par exemple, la performance d’un luminaire encastré, qui a été simplifié, avec un flux lumineux de 2000 lm et une efficacité lumineuse supérieure à 77 lm/W.

On peut alors construire une courbe par LED :

  • Combien de LEDs pour obtenir ma prescription ?
  • Quelle efficacité lumineuse cet ensemble de LEDs atteint-il ?

Le courant est une variable. Donc, regardons tous les courants pour la LED 1 et la LED 2 dans la figure suivante.

nombre de leds vs efficacité

  • A 77 lm/W, on peut réaliser la même performance avec la LED 1, avec 20 % de LED en moins. Autrement dit, un coût de 20 % supérieur de la LED 1 n’a aucun impact. 5 % de différence donne 20% sur le choix. Également, 22% de moins de voltage – moins de LEDs et plus performantes – soit ici on passe de 117 V à 92 V. Le choix du driver ou la taille du produit peuvent en être impactés, amenant encore plus de gain sur le coût.
  • La sensibilité à la performance en lm/W est très importante. Il est donc critique de savoir exactement quelle efficacité système est nécessaire, et de dériver la performance LED attendue. Noter qu’à faible efficacité – à gauche sur la courbe – cette sensibilité diminue, le coût composant devenant la seule variable.

Comment choisir une LED ?

  • Il faut donc connaitre précisément la performance du système. Prendre des “marges” sur l’efficacité, par exemple demander 80 lm/W en visant 75, peut conduire à des surcoûts prohibitifs.
  • Le “coût composant” doit être intégré dans un coût système : dans l’exemple ci-dessus, une différence de prix entre deux composants, jusqu’à 20%, serait sans impact sur le coût système, du fait des différences de performances.
  • L’évolution des LEDs “historique”, que l’on verra dans un prochain billet, est d’environ 5% de gain d’efficacité par an. Avec l’effet de levier montré ici, en termes de coût des LED, ceci implique que le coût d’une prescription donnée peut diminuer d’au moins 20% par an, en cas de redesign.
  • La connaissance des performances, à jour, des produits et des composants, la mesure et la capacité de modélisation précise des systèmes permettent de fortement réduire les coûts.

Approfondir le sujet

Lieu

  • Pi Lighting
  • Sion, Suisse

Équipe du projet

Bureau d'études techniques Pi Lighting

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Source Benoit Bataillou Light ZOOM Lumière
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Benoît Bataillou
Benoît Bataillou
Physicien de formation. Membre de la société de conseil en R&D, Pi Lighting, avec une forte compétence LED. Auteur ou co-auteur de 24 brevets et de plus de 50 publications. Expert dans le domaine des LED depuis 10 ans. Ma passion est de transformer les idées en produits et en applications concrètes.

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