En remplaçant progressivement les technologies d’éclairage traditionnelles, les sources LED imposent un changement majeur sur les marchés qu’il est possible de considérer comme « la 4e révolution dans le domaine de l’éclairage ». Celle qui ouvre la voie vers l’ère de « l’éclairage 4.0 » considère Georges Zissis¹.

La production de lumière artificielle a consommé, en 2019, environ 2 900 TWh, soit 13,5 % de la production annuelle mondiale d’électricité, à comparer aux 2 651 TWh consommés en 2010, soir, alors, 19 % de la consommation d’électricité mondiale. « Cette première tendance concrétise le début d’une décroissance de la consommation expliquée par l’augmentation de l’efficacité des systèmes d’éclairage tout en maintenant un niveau de service stable mesuré en quantité de lumière », estime Georges Zissis tout en confirmant le net recul des parts de marché et de l’utilisation des technologies d’éclairage conventionnelles.

Au cours de la dernière décennie, l’éclairage à l’état solide (SSL, Solid State Lighting) basé sur des composants optoélectroniques, comme les LED, les OLED et les diodes laser, remet en cause les technologies conventionnelles. « En particulier, la LED bat, sur tous les marchés, les technologies conventionnelles », poursuit Georges Zissis, en prévoyant, qu’à court terme, « l’ensemble des éclairages électriques sera basé, en majeure partie, sur des SSL ».

LES PERSPECTIVES

Aujourd’hui, la production de lumière blanche, à partir du rayonnement bleu émis par la diode  électroluminescente et converti par le phosphore (pcw-LED), est une technologie entièrement mature, l’efficacité lumineuse continuant toutefois de s’améliorer. « L’objectif ultime prévu pour pcw-LED est d’atteindre les 255 lm/W », souligne Georges Zissis. Déjà, dans de nombreux pays, les efficacités des lampes LED disponibles pour un usage résidentiel atteignent les 110 lm/W à 130 lm/W, les 160 lm/W étant espérés d’ici 2030 pour répondre aux ambitions du DOE (dossier des ouvrages exécutés) en matière d’objectifs de développement durable.

Par ailleurs, depuis plusieurs années, la technologie des diodes électrolumines- centes organiques (OLED) est également considérée comme prometteuse, au niveau des sources d’éclairage à l’état solide, grâce à leur lumière blanche saine et de haute qualité. Toutefois, pour vraiment pénétrer les marchés de l’éclairage, les OLED font encore face à des défis à relever au niveau de la réduction des coûts et à celui de la commercialisation de la performance de haute efficacité, jusqu’ici démontrée en laboratoire.

Enfin, l’idée de remplacer les LED bleues par des diodes laser bleues (LD) a été démontrée au début des années 2000. Depuis lors, plusieurs laboratoires universitaires et départements industriels de R&D se sont intéressés, par le monde, à la technologie et son extension potentielle à l’éclairage.

LÀ OÙ IL FAUT, QUAND IL LE FAUT

Historiquement parlant, la R&D menée au cours du siècle dernier, s’est principalement concentrée sur l’amélioration de l’efficacité énergétique des systèmes LED. En conséquence, la pénétration des systèmes à LED est de l’ordre de 40-45 % (en chiffre d’affaires).

Au cours des prochaines années, l’adoption massive du SSL peut contribuer à augmenter la part d’électricité consommée par l’éclairage (jusqu’à 4 % de plus d’ici 2030). Mais un « effet rebond » peut brouiller cette prédiction. Pour éviter cet effet négatif, une solution potentielle consiste à développer l’éclairage intelligent centré sur l’homme (HCL, Human Centric Lighting), mesuré par « l’efficacité d’application » intégrant la qualité de la lumière et du service offert. « Cela signifie, tout simplement, que les prochaines générations de systèmes d’éclairage devront fournir une lumière efficace et de qualité, là où il faut et quand il le faut », conclut Georges Zissis.

JD

_¹ Georges Zissis est Professeur à l’Université Paul Sabatier de Toulouse, directeur du groupe « Lumière et matière » du Laboratoire plasma et conversion d’énergie (LAPLACE) UMR5213 CNRS-INPT-UT3.