Performance des lampes LED et leur exigences

introductif

L'utilisation des LED dans l'éclairage se développe rapidement. Le potentiel d'économie d'énergie des LED dépasse 50%, ce qui, combiné à la longue durée de vie des luminaires à LED, réduit considérablement les coûts d'exploitation et de maintenance. Il en résulte une période d'amortissement plus courte pour les LED, et les projets d'éclairage sont plus enclins à choisir cette technologie d'éclairage respectueuse de l'environnement.

Ces dernières années, la transition du marché vers l'éclairage LED a été beaucoup plus rapide que ne le prévoyaient les recherches. Il est parfois difficile de suivre le développement de nouvelles normes en matière d'électronique et d'éclairage, et de multiples normes sont constamment mises à jour. Il est important que les décideurs et les utilisateurs comprennent la technologie, les performances et les normes de l'éclairage LED afin de choisir un éclairage LED de haute qualité. Cela permet non seulement aux clients de sélectionner plus rapidement l'appareil adapté à leurs besoins, mais aussi de s'assurer que la nouvelle solution d'éclairage choisie répond aux normes et exigences en vigueur en matière d'éclairage.

Normes relatives aux exigences de performance des lampes et lanternes à DEL

Dans l'industrie de l'éclairage LED, il est important d'identifier les principaux paramètres d'un luminaire LED et de comprendre la signification de chaque paramètre. La règle générale dans l'UE est que les équipements électriques (y compris les luminaires) ne peuvent être commercialisés et vendus que s'ils satisfont aux exigences essentielles des directives européennes pertinentes (traduites en droit national). Les sources lumineuses (luminaires, modules) et les appareils d'éclairage sont soumis à la directive sur la basse tension, à la directive sur la compatibilité électromagnétique (CEM), à la directive sur les produits liés à l'énergie (ErP) et à la directive sur la sécurité générale des produits. Par conséquent, ces produits (y compris les lampadaires, les projecteurs, l'éclairage des stades et l'éclairage intérieur) doivent être conformes aux exigences en matière de CEM, de CEM, d'écoconception et autres.

La Commission électrotechnique internationale (CEI) a développé des normes de performance pour les luminaires et les modules LED. Les normes de performance pour les produits LED définissent des critères de qualité et spécifient des conditions de mesure communes. Ainsi, toutes les personnes impliquées ou actives dans l'industrie des LED disposent d'une base pour comparer et évaluer les performances des luminaires à LED. Cet article est basé sur les normes suivantes pour les luminaires et les modules LED.

IEC 62722-1:2014 Performance des lampes - Partie 1 : Exigences générales.

IEC 62722-2-1:2014-11 Performance des luminaires - Partie 2-1 : Exigences particulières pour les luminaires à LED.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Exigences de performance pour les modules LED pour l'éclairage général.

IEC 62031:2020 Modules à LED pour l'éclairage général. Les exigences de performance des luminaires à LED sont directement liées aux dispositions de la norme sur les modules à LED ; par conséquent, cette norme devrait également être prise en compte lors de l'évaluation des systèmes d'éclairage à LED.

IEC 62778:2014 Évaluation des risques liés à la lumière bleue pour tous les produits d'éclairage.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 et IEC 13032-4:2015 Lumière et éclairage : répartition de la lumière et flux lumineux.

Exigences de base en matière de performances

Puissance d'entrée nominale des luminaires à LED (en watts)

Si le luminaire utilise des modules/ampoules LED remplaçables, la puissance d'entrée nominale et le nombre de modules LED doivent être indiqués. Pour les luminaires utilisant des modules LED, la puissance d'entrée nominale doit être indiquée dans les spécifications du luminaire.

Dans les conditions de tension nominale, de température ambiante nominale Ta et de flux lumineux de 100% après stabilisation thermique, la puissance d'entrée mesurée (W) du luminaire à DEL ne doit pas dépasser 10% de la puissance d'entrée nominale déclarée. Lorsque la puissance d'entrée nominale est inférieure à 10 W, elle doit être précise à la première décimale. Lorsque la puissance d'entrée nominale est ≥ 10W, elle doit être déclarée comme un nombre entier.

Pour les luminaires utilisant la technologie du flux lumineux constant, le facteur de puissance d'entrée nominale de l'éclairage à DEL est déclaré au début et à la fin de la durée de vie du luminaire LxBy, ou sur la base de la durée de vie moyenne du luminaire Lx.

Flux lumineux nominal des luminaires à LED (en lumens)

Dans le cas des luminaires à LED, le flux lumineux nominal (lumens) doit être indiqué dans la documentation du produit. Il s'agit généralement du flux lumineux initial d'un nouveau luminaire dans des conditions de fonctionnement spécifiques. Le flux lumineux nominal d'un luminaire peut être déterminé par une méthode de calcul appropriée. La valeur mesurée du flux lumineux initial d'un luminaire ne doit pas être inférieure à 10% du flux lumineux nominal publié. Les valeurs de flux lumineux global déclarées pour les luminaires à LED sont basées sur une température ambiante de 25°C, sauf indication contraire. Pour plus d'informations sur la fixation des valeurs de flux lumineux (détermination absolue de la luminosité), veuillez vous référer à la norme EN 13032-4.

Puissance et flux lumineux

Efficacité lumineuse des luminaires à LED (unité : lm/W)

L'efficacité lumineuse des luminaires à LED correspond au rapport entre le flux lumineux émis par le luminaire et la puissance consommée (unité : lumen/watt), mesuré en lumens par watt (lm/W) (méthode de calcul du lumen). Il s'agit d'une mesure de l'efficacité d'une source lumineuse à produire de la lumière visible. En général, plus l'efficacité lumineuse est élevée, plus le luminaire peut éclairer la zone cible à une puissance moindre. Toutefois, pour évaluer les performances d'un luminaire, il n'est souvent pas suffisant de prendre en compte uniquement l'efficacité lumineuse, car le flux lumineux d'un luminaire comprend également la lumière parasite, qui ne contribue pas à l'éclairage de la zone cible. Par exemple, pour les projecteurs à faisceau étroit et les lampadaires, il est important de prendre en compte non seulement l'efficacité lumineuse, mais aussi la distribution de l'intensité lumineuse ; voir ci-dessous pour plus de détails.

Distribution de l'intensité lumineuse des luminaires à LED

La distribution de l'intensité lumineuse est déterminée à l'aide d'un goniophotomètre et consignée dans le document de conception de l'éclairage (document IES ou LDT). La distribution spatiale de l'intensité lumineuse d'une source lumineuse ou d'un luminaire est représentée par une courbe de distribution de l'intensité lumineuse. La figure ci-dessous montre la distribution de l'intensité lumineuse d'un luminaire d'intérieur à gauche et d'un lampadaire à droite. La section transversale sur l'axe vertical est représentée par les courbes de distribution de l'intensité lumineuse (IDC) dans le plan C avec l'angle de faisceau associé γ. Ces courbes doivent être représentées en coordonnées polaires pour être conformes à la norme EN 13032-2. Les valeurs d'intensité lumineuse sont exprimées en candelas (cd) ou en candelas par millier de lumens (cd/klm).

Distribution de la lumière ou distribution de l'intensité lumineuse

Rapport de maintenance du flux lumineux

Le maintien du flux lumineux décrit la diminution du flux lumineux au fil du temps en raison du vieillissement du luminaire au cours de son fonctionnement normal (cela exclut les effets de facteurs externes tels que la saleté, l'optique et le verre léger). Il est défini comme le rapport entre le flux lumineux dégradé et le flux lumineux initial. Pour l'éclairage extérieur, le taux de maintien du flux lumineux sera mesuré au niveau du luminaire. Le rapport de maintien du flux lumineux sera déterminé sur la base de la durée de vie nominale du luminaire et sera fourni par le fabricant conformément à la norme CEI 62722-2-1:2014. Par exemple, la durée de vie médiane Lx est égale à la durée du projet. Une durée de vie moyenne L90 = 100 000 heures signifie que le flux lumineux restant après 100 000 heures est de 90% du flux lumineux initial, ce qui donne un ratio de maintien du flux lumineux = 0,90.

coordonnées des couleurs

La coordonnée de chromaticité est une mesure objective de la qualité d'une couleur, indépendamment de la luminance. La chromaticité se compose de deux paramètres distincts, souvent appelés teinte (h) et chroma (s), ce dernier étant également connu sous le nom de saturation, chroma, intensité ou pureté d'excitation. Les quantités de ces paramètres correspondent à la vision trichromatique de la plupart des gens, ce qui est supposé par la plupart des modèles de la science des couleurs.

Une carte chromatique est un graphique représentant toutes les couleurs possibles. Chaque couleur est définie par une paire de coordonnées numériques : les coordonnées chromatiques. Nous pouvons utiliser un diagramme chromatique pour voir comment les différentes couleurs de la lumière se mélangent. Les points situés sur les bords des courbes du graphique sont des couleurs spectrales pures : les couleurs de l'arc-en-ciel. La ligne entre deux points du diagramme montre toutes les couleurs qui peuvent être produites en mélangeant ces deux couleurs. Ainsi, toute couleur du diagramme peut être obtenue en la mélangeant de différentes manières. Seules les couleurs situées sur les bords du diagramme sont des couleurs uniques. Si nous étendons cette idée au mélange de trois couleurs, nous obtenons un triangle. Ce triangle s'appelle la gamme de couleurs. La gamme de couleurs montre toutes les couleurs que l'on peut obtenir en mélangeant les couleurs situées aux trois coins. Les bords de la gamme de couleurs sont les couleurs que l'on peut obtenir en mélangeant les deux couleurs des extrémités.

Elipses de MacAdam

propriété de rendu des couleurs

Le rendu des couleurs est exprimé par l'indice de rendu des couleurs (Ra). Bien que les sources lumineuses puissent émettre la même couleur de lumière, il peut y avoir des différences dans le rendu des couleurs de la source lumineuse en raison de différences dans la composition spectrale du faisceau lumineux. C'est pourquoi l'indice général de rendu des couleurs Ra a été introduit. Il s'agit d'une échelle permettant d'identifier objectivement les caractéristiques de rendu des couleurs d'une source lumineuse. Il indique le degré de correspondance entre la couleur perçue d'un objet sous une source lumineuse particulière et son apparence sous une source lumineuse de référence. Selon la norme EN 12464-1, les sources lumineuses dont l'indice de rendu des couleurs est inférieur à 80 ne doivent pas être utilisées dans les lieux de travail où des personnes passent de longues périodes. Un indice de rendu des couleurs Ra supérieur à 90 est généralement considéré comme très bon, tandis qu'une valeur Ra comprise entre 80 et 90 est qualifiée de bonne.

performance des couleurs

tolérance de couleur

La tolérance des couleurs peut être définie avec précision à l'aide des coordonnées x et y du nuancier CIE. En 1942, le scientifique McAdam (McAdam) a mené des expériences sur 25 couleurs en utilisant des températures de couleur corrélées, a mesuré environ 5 à 9 opposés de chaque point de couleur et a enregistré les deux points qui pouvaient être distingués l'un de l'autre lorsqu'il y avait une différence de couleur. Le résultat est une série de théories de tailles et de longueurs variables connues sous le nom d'ellipses de McAdam : la théorie de l'ellipse de McAdam. Une ellipse de McAdam est une zone du nuancier CIE qui contient une couleur que l'œil humain ne peut pas distinguer de la couleur au centre de l'ellipse. Le contour de l'ellipse représente la couleur que l'on peut distinguer. Les ellipses de McAdam sont généralement agrandies, par exemple à trois, cinq ou sept fois leur diamètre d'origine. Ces ellipses de McAdam à trois, cinq ou sept niveaux sont utilisées pour distinguer deux sources lumineuses, le “niveau” représentant la gamme des différences de couleur. Une source lumineuse avec une ellipse de McAdam à trois niveaux présente moins de variations qu'une source lumineuse avec une ellipse de McAdam à cinq niveaux. Il convient de veiller à ce que la différence de couleur soit faible, en particulier dans les applications d'éclairage où les sources lumineuses ne sont pas très éloignées l'une de l'autre et peuvent être vues en même temps.

Température ambiante spécifiée du luminaire

Les performances d'un luminaire peuvent être affectées par la température ambiante. La température ambiante nominale Ta est la température maximale à laquelle le luminaire peut fonctionner en continu dans des conditions de fonctionnement normales (elle peut brièvement dépasser 10K pendant le fonctionnement). Lorsque Ta = 25°C, aucune déclaration spéciale du luminaire n'est requise ; les autres valeurs de température ambiante nominale doivent être déclarées. Afin de démontrer que le luminaire est capable de fonctionner normalement à des températures élevées pendant des périodes prolongées, la norme 62722-2-1 introduit le paramètre Tq. La température Tq (qualité) indique la température ambiante nominale maximale autorisée à un niveau de performance spécifié (y compris la durée de vie, les caractéristiques d'éclairage). Par exemple, un luminaire ZGSM peut fonctionner normalement à 50°C pendant de longues périodes, sa Tq nominale est donc de 50°C.

Normes de durée de vie pour les lampes et lanternes LED

La durée de vie d'un luminaire à LED n'est pas définie par un simple point de défaillance soudain. En fait, la plupart des luminaires ne tombent pas complètement en panne au bout d'un certain temps de fonctionnement, mais leur luminosité diminue au fil du temps (c'est-à-dire que le flux lumineux décroît), ce que l'on appelle une décroissance progressive du flux lumineux. Ainsi, la durée de vie d'un luminaire à LED est essentiellement limitée par une diminution du flux lumineux en dessous d'un niveau minimum prédéfini de “x[%]” et par une défaillance soudaine. La défaillance du dispositif de commande des DEL n'est pas envisagée ici. Outre la dégradation des LED, la réduction ou la dégradation du flux lumineux peut également être causée par la défaillance de LED individuelles ou de modules de LED. Les critères de durée de vie des luminaires sont décrits en détail dans les normes CEI 62717 et CEI 62722.

résumer

Nous espérons que cet article vous permettra de mieux comprendre les exigences de performance des luminaires à LED. Ces exigences de performance comprennent la puissance, le flux lumineux, l'efficacité lumineuse, la distribution de la lumière, la température de couleur, l'indice de rendu des couleurs, la tolérance des couleurs, la durée de vie (taux de maintien du flux lumineux) et d'autres paramètres (facteur de maintien de la lumière et défaillance soudaine). Ces paramètres sont les points clés sur lesquels il faut se concentrer dans un projet d'éclairage, et ils permettent de déterminer si le projet répond aux exigences, notamment en matière d'efficacité énergétique, d'éclairement et d'entretien courant. Cet article n'est qu'une brève introduction, pour une compréhension plus approfondie, veuillez vous référer au contenu pertinent en ligne.

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