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Le Petit Éclairagiste - Utilitaire d'éclairage public
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Éclairage public : les multiples vertus de la technologie LED

Comment expliquer les gains considérables de consommation électrique d'une rénovation d’installation d’éclairage public et le rôle des luminaires LED ?
par Lionel Simonot14 janvier 2021

Avec des efficacités lumineuses d’environ 130 lm/W, les LED blanches actuellement commercialisées sont plus efficaces que toutes les lampes à décharge, mais ce gain est largement insuffisant pour expliquer à lui seul des réductions de consommation énergétique de plus de 70% constatées lors d’une rénovation en éclairage public.

 

 

Gains énormes sur l’installation d’éclairage public

Avec les luminaires traditionnels, les installations d’éclairage étaient surdimensionnées. Par exemple, si la lampe sodium haute pression de 100W était insuffisante pour assurer un niveau d’éclairement, il fallait choisir la lampe de 150W (+50% !). Avec les LED, le choix des puissances est beaucoup plus fin, les fabricants pouvant même ajuster sur demande le courant d’alimentation des luminaires.

Le Treport (76) France – Luminaires : Selux Olivio RGBW © Andreas Stenger

Le surdimensionnement à l’installation était aussi nécessaire pour tenir compte de la dépréciation dans le temps du flux émis, inévitable pour toute source de lumière. Celle-ci est sensiblement moins forte pour les luminaires LED que pour ceux des lampes à décharge. Mieux encore, certains drivers de matériel d’éclairage LED proposent la fonction « Constant Light Output » qui consiste à augmenter progressivement le courant alimentant les LED pour compenser la dépréciation du flux lumineux. Le document suivant de Comatelec Schréder illustre les économies de consommation engendrées avec cette option.

Eclairement et consommation sans et avec la solution CLO (Constant Light Output) © Comatelec Schréder

Modulation de l’éclairement… et de la consommation

Un des défauts majeurs des lampes à décharge réside dans la difficulté de les amorcer et de les piloter. Tout le contraire pour les LED, composants électroniques que l’on peut allumer ou éteindre instantanément, et dont on peut faire facilement varier le flux émis. Pour mettre en œuvre un scénario avec diminution de flux en milieu de nuit, on utilisait la technique de la bi-puissance en alimentant à 70% les lampes à décharge. Il n’était pas possible de descendre en dessous de ce pourcentage car les décharges électriques auraient alors « décroché ».

 

 

Avec les LED, ce pourcentage peut être réglé à des valeurs plus basses. La consommation énergétique est proportionnelle au niveau d’éclairement et à la durée choisis. Alors que l’installation initiale ne prévoyait aucune gradation du flux, la mise en place actuelle de cette stratégie de diminution du flux lumineux en milieu de nuit génère désormais des gains de consommation très importants.

Exemple d’un scénario de variation de flux émis et économies d’énergie correspondantes © Comatelec Schréder

Optiques LED plus performantes

Les luminaires traditionnels et LED se distinguent aussi par leur conception optique. Le faisceau lumineux fourni par une lampe à décharge est sculpté essentiellement grâce à la forme du réflecteur. Pour un luminaire LED, ce sont des lentilles placées sur les diodes électroluminescentes qui permettent de dessiner la photométrie. En ce qui concerne le rendement du luminaire, l’avantage tourne une nouvelle fois pour les LED.

La conception optique des lentilles permet d’obtenir une grande variété d’indicatrices d’intensité pour un même luminaire. Le fabricant français Eclatec propose par exemple différentes lentilles en fonction de la typologie des chaussées à éclairer.

Exemple de photométries pour différentes lentilles © Eclatec

Avec des optiques optimisées, les inter-distances entre luminaires peuvent être plus importantes et on gagne ici en nombre de luminaires installés.

 

Contexte réglementaire en éclairage public

À tous ces aspects techniques s’ajoutent les contraintes réglementaires. La tendance est à baisser les niveaux d’éclairement requis. Plus encore, le fameux arrêté du 27 décembre 2018 définit une nouvelle grandeur, la densité surfacique de flux lumineux installé. Il s’agit du ratio entre le flux lumineux total émis par les sources (en lm) et l’aire de la surface destinée à être éclairée (en m2).

Densité surfacique de flux lumineux installé DSFLI = flux lumineux total des sources / surface destinée à être éclairée © Light ZOOM Lumière

À la valeur minimale d’éclairement en lux recommandée selon le type de chaussée s’ajoute donc une valeur maximale de densité surfacique de flux lumineux installé en lm/m2 à respecter. Autrement dit, cela oblige à éclairer strictement la surface utile et non vers le ciel, sur les façades voisines, ou sur les abords de la chaussée si ce n’est pas utile. Cela impose de distinguer plus finement les surfaces – voies routières, pistes cyclables, trottoirs – avec des exigences en éclairement différentiées. Et les gains en lumen imposés par ces contraintes sont aussi des gains en watts consommés.

En conclusion, la technologie LED, ce n’est pas seulement des sources de lumière plus efficaces, mais également des luminaires plus facilement pilotables et gradables, ainsi que des optiques plus performantes. C’est l’ensemble de ces facteurs cumulés qui permet d’expliquer les importants gains de consommation d’énergie en comparaison d’une installation traditionnelle d’éclairage public.

 

 

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Photo en tête de l’article : éclairage public à Choisy © Ragni

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Lionel Simonot
Lionel Simonot
Enseignant-chercheur. Depuis 2003, il enseigne l’éclairagisme à l’Ecole nationale supérieure d’ingénieurs de Poitiers - ENSI Poitiers. Cours magistraux et pratiques en photométrie, technologie des sources de lumière, dimensionnement électrique et interactions lumière matière. Ses activités de recherche portent sur les propriétés optiques et l’apparence visuelle de matériaux. Applications : films minces nano composites, couches de peinture en glacis ou vernis et objets obtenus par impression 3D.


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2 Commentaires
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  • Avatar
    HENRY Olivier
    15 janvier 2021 at 11 h 06 min

    Merci à Lionel et Lightzoom pour cet article.
    La chute de consommation avec un passage aux leds s’explique également par la rectification du cos fi induit par les ballasts ferromagnétiques des lanternes à décharge. Ce critère est loin d’être négligeable sur les consommations surtout selon le type de compteur utilisé.
    (Pour info, le sodium peut être gradué facile à 50% avec un ballast électronique (baisse de conso d’environ 30% + cos fi rectifié + conso du ballast divisée par 3 à 4)).

    Sinon, vivement un article de Lightzoom sur les coûts de l’énergie de l’éclairage public qui ont subi de fortes augmentations ces dernières temps et sur les perspectives d’évolutions futures vue que les tarifs réglementés du secteur sont officiellement supprimés depuis Janvier 2021 !
    Bien à vous.

    • Lionel Simonot
      Lionel Simonot
      15 janvier 2021 at 11 h 34 min

      Merci beaucoup pour ces précisions.
      Je n’ai pas évoqué les ballasts électroniques en éclairage public mais vous avez raison leurs performances étaient intéressantes en termes de consommation. Leur déploiement a été limité en raison de la « vague LED ».
      Vous avez également raison sur la rectification du facteur de puissance (cos phi). Strictement, ça ne joue pas sur la consommation mais sur la puissance apparente souscrite . Au niveau facture, ça permet de gagner sur le prix de l’abonnement, non négligeable en éclairage public.

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