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Les LED s'imposent face aux lampes halogènes

Par le passé, les lampes halogènes étaient un moyen d’éclairage couramment utilisé dans de nombreuses application de traitement de l’image. Leur temps s’avère révolu avec l’arrivée des diodes électroluminescentes (LED). Par leur durée de vie rallongée, leur coût plus économique et la sécurité d’exploitation accrue qui en résulte, les LED prennent d’ores et déjà la relève.

Auparavant, les coûts énergétiques, les intervalles d'entretien et les frais d'exploitation étaient des facteurs à peine pris en compte pour juger de la qualité des systèmes de traitement de l'image. L'essentiel était que le système remplisse ses tâches. En revanche, aujourd'hui, une attention de plus en plus grande est prêtée aux coûts d'exploitation.

Or, dans le calcul de la rentabilité de l'ensemble d'un système, l'éclairage pèse un poids prépondérant. Dans le traitement industriel de l'image, il est aussi primordial que le site où se dresse un bâtiment. Le choix du moyen d'éclairage lors de la conception de nouvelles sources lumineuses constitue donc aussi une décision cruciale pour la rentabilité du système. Toutefois, les critères de sélection ne se limitent pas uniquement à la performance optique, mais comprennent aussi la durée de vie attendue et l'efficacité.

Jusqu'à encore récemment, l'éclairage le plus fréquemment utilisé dans les sources lumineuses était les lampes halogènes. Elles se caractérisent par une température de couleur d'env. 3 200 K et une durée de vie inférieure à 1 000 heures. Or, pour les applications modernes actuelles, cette durée de vie relativement courte des lampes halogènes ainsi que la sécurité d'exploitation réduite qui en découle ne suffisent plus.

Les lampes à décharge fluorescentes (par ex. les tubes fluorescents), les lampes à décharge à haute intensité (telles les lampes métal halide utilisées dans les phares) et les diodes électroluminescentes (abrégé par LED - Light Emitting Diodes) constituent des solutions de rechange aux lampes halogènes. Cependant, de nombreuses application de traitement de l'image nécessitant un flux lumineux stable dans le temps, les lampes à décharge peuvent être employées uniquement dans des conditions spéciales. La solution de remplacement idéale se révèle donc être la LED.


La LED - une alternative optimale

Les avantages de la LED résident, entre autres, dans sa durée de vie bien plus élevée (jusqu'à 50 000 heures), son pilotage simple, sa robustesse mécanique, ses dimensions réduites, sa grande flexibilité de mise en œuvre dans différents systèmes d'éclairage, son coût d'exploitation moindre et son excellent rapport qualité/prix. Toutes ces qualités constituent autant d'arguments imparables justifiant le choix d'une LED comme moyen d'éclairage. D'ailleurs, dans le domaine des lampes annulaires et autres formes similaires, la LED s'est déjà établie comme éclairage le plus fréquemment employé.

Au vu des avantages présentés par les LED par rapport aux sources lumineuses halogènes courantes, le spécialiste suisse en éclairage Volpi s'est posé comme objectif de mettre en œuvre cette technologie porteuse aussi dans le secteur des éclairages à fibre optique dans lesquels, jusqu'à présent, sont employés avant tout des sources lumineuses froides, à savoir halogènes ou métal halide. Ce type de système d'éclairage permet de transporter la lumière produite jusqu'à destination via des conducteurs de lumière en fibre de verre. Cette technique présente deux avantages considérables par rapport à l'éclairage direct : les fibres de verre ne transportant aucune chaleur, l'objet à contrôler est préservé de tout rayonnement thermique externe. Par ailleurs, les fibres optiques permettent aussi de transporter de la lumière dans des endroits difficiles d'accès.

Le dessein suivi par l'équipe de développement de Volpi était donc de marier les avantages des LED à ceux des éclairages à fibre optique afin de les intégrer dans un produit compatible avec le milieu industriel et ainsi donner naissance à une source lumineuse à LED d'un nouveau genre. L'emploi des fibres optiques comme conducteurs de lumière ne fit l'objet d'aucun débat car elles remplissent leur office toujours impeccablement. Par contre, pour la source lumineuse nouvelle génération, il fallait rechercher un éclairage inédit à LED qui réponde aux hautes exigences du marché.

A l'issue d'études préliminaires intensives, le choix s'est porté sur les LED multipuce de type OSTAR fabriquées par OSRAM, car elles offraient le meilleur rapport de luminance, de luminosité et de durée de vie. L'éclairage est assuré par des puces semi-conductrices composées de nitrure de gallium (GaN) qui émettent une lumière bleue transformée en lumière blanche par une couche de conversion. Contrairement au procédé auparavant appliqué où la substance colorante de conversion était simplement additionnée à la masse de scellement, les LED OSTAR intègrent une nouvelle technologie dénommée ThinGaN : il s'agit d'une technologie hautement efficace qui permet d'appliquer par surimpression une fine couche de conversion directement sur la puce semi-conductrice. Par ce procédé, la lumière est plus homogène, la fidélité des couleurs améliorée et le moyen d'éclairage jouit d'une efficacité nettement accrue ainsi que d'une durée de vie considérablement allongée. Toutes les puces semi-conductrices sont raccordées en série afin de garantir un courant également élevé à travers toutes les puces et, par conséquent, une luminosité homogène sur toute la surface d'éclairage.

En outre, la composition de la couche de conversion permet de choisir la température de couleur des LED blanches. En général, une température de couleur entre 5 000 et 6 000 K est recherchée car l'homme perçoit cette zone du spectre appelée " blanc froid " comme une lumière blanche. Toutefois, certains fabricants proposent aussi des LED produisant un éclairage " blanc chaud ". Leur température de couleur oscille entre 3 000 et 4 000 K et correspond à celle d'une lampe halogène.


Efficacité accrue

Le rendement, autrement dit l'efficacité des LED blanches, c.-à-d. le nombre des photons produits par rapport à l'énergie consommée, a connu par le passé une heureuse progression. Il y a seulement peu d'années, l'efficacité des LED se chiffrait encore à env. 10 lumen par watt. Actuellement, divers fabricants fournissent des LED présentant un rendement de 40 à 70 lm/w et, pour le courant de l'été/l'automne 2007, ils promettent même des LED blanches de 70 à 90 lm/w. A titre de comparaison, une lampe halogène possède une efficacité d'env. 30 lm/w et une lampe à décharge, d'env. 90 lm/w.

Les développeurs de Volpi ont créé une nouvelle source lumineuse LED intégrant les avantages des diodes OSTAR ; ils l'ont baptisée IntraLED 2020.

Grâce à ses LED haut rendement, l'IntraLED 2020 produit plus de 3,5 Mlux de lumière blanche pour une puissance absorbée d'uniquement 15 W. A titre de comparaison, une source lumineuse CC dotée d'une lampe halogène de 150 W consomme approx. 180 à 200 W de courant électrique et produit env. 9 Mlux de lumière jaune. La source lumineuse à LED délivrant une lumière équilibrée, par rapport à une lampe halogène, à savoir comportant un nombre égal de particules rouges, vertes et bleues, la différence d'éclairage en résultant va du simple au double. Transposé dans la technique des caméras, cela signifie que le diaphragme d'un objectif nécessite une ouverture moins importante quand la source lumineuse halogène est remplacée par un éclairage à LED.

Suivant son mode de fonctionnement, l'IntraLED 2020 peut présenter une durée de vie supérieure à 30 000 heures. L'intensité de l'éclairage est modulable par incrément de 5% via des touches disposées sur le devant ou bien numériquement via une interface RS232. Son boîtier compact, adapté au milieu industriel, permet d'intégrer aisément la nouvelle source lumineuse à LED dans des installations automatisées.

L'IntraLED 2020 est fournie avec un bloc d'alimentation universel 12 V CC (100-240 V 50/60 Hz). Elle ne produit pas de lumière diffuse et se prête aux applications dans des salles stériles. Ce système d'éclairage d'un nouveau genre nécessitant beaucoup moins d'énergie que des sources lumineuses courante