Introduction

Au XXIe siècle, les villes du monde entier ont commencé à remplacer les lampes au sodium par des LED pour l’éclairage public, ce qui a également fait passer la couleur de nombreuses routes du jaune au blanc éclatant la nuit. Cependant, ces dernières années, des rapports ont signalé que des lampadaires locaux émettaient une étrange couleur violette, notamment à Vancouver (Canada), à Schaumburg (Illinois), en Irlande et dans d’autres États américains. Cette couleur violette inattendue a suscité des inquiétudes quant à son impact sur la sécurité des conducteurs et des piétons la nuit, car elle modifie la perception de leur environnement. L’opinion dominante actuelle est que la dégradation des phosphores LED a transformé les lampes LED (Plus de produits LED ZGSM) qui émettaient initialement une lumière blanche en une lumière violette. ZGSM estime également que cette explication est plus raisonnable. Pour faciliter la compréhension, nous expliquerons également pourquoi les LED émettent une lumière blanche, la cause de la lumière lampadaires de rue violets (dégradation du phosphore), si ces lampes LED émettant une lumière violette sont nocives et comment nous, en tant qu’entreprises concernées, devrions éviter cette situation (lampadaires de rue violets).

Comment fonctionne l’éclairage public à LED blanches ?

Les diodes électroluminescentes (DEL) sont l’une des technologies d’éclairage les plus économes en énergie actuellement. De plus, les LED présentent de nombreux avantages par rapport aux autres types d’éclairage, notamment une longue durée de vie (quelle est la durée de vie des LED ?), une bonne dissipation thermique et une lumière de qualité égale, voire supérieure. En réalité, les diodes n’émettent pas de lumière blanche. Elles peuvent émettre des couleurs pures comme le rouge, le vert, le jaune et le bleu. Ces lumières ont souvent des longueurs d’onde différentes. L’éclairage LED à lumière blanche est une lumière blanche obtenue par le mélange de différentes longueurs d’onde, comme la lumière du soleil. Il existe actuellement deux méthodes courantes pour produire de la lumière blanche. La première consiste à intégrer de minuscules diodes électroluminescentes émettant de la lumière rouge, verte (ou jaune) et bleue dans un grand appareil, puis à les mélanger dans une certaine proportion pour émettre de la lumière blanche. Une autre méthode consiste à n’utiliser que des diodes électroluminescentes bleues, mais il faut également recouvrir la surface des puces de phosphore. Lorsque la lumière bleue émise par la diode traverse cette couche de matériau fluorescent, les phosphores absorbent une partie de la longueur d’onde bleue et libèrent de la lumière rouge et jaune. De cette façon, les trois (la lumière bleue elle-même, ainsi que les lumières rouge et jaune formées ultérieurement) forment un mélange de couleurs : la diode électroluminescente bleue et le matériau fluorescent produisent à nouveau de la lumière blanche. La première est particulièrement adaptée aux écrans OLED et aux ampoules à changement de couleur, tandis que la seconde est principalement utilisée dans les secteurs des écrans LCD et de l’éclairage.

La principale raison qui provoque la croissance du violet

Un institut de recherche a mené une étude spécifique sur ce phénomène. Il a observé des lampadaires LED émettant une lumière violette ou bleue. Lorsque ces lampadaires violets sont alimentés par un courant de 15 µA, l’étude a révélé que toutes les LED d’un même lampadaire n’émettent pas de lumière violette et bleue. Seules certaines LED émettent une lumière violette et bleue anormale. Ces puces LED anormales peuvent présenter de fines fissures dans leurs couches de phosphore, ou bien ces couches sont séparées des puces LED, ou, dans les cas les plus graves, les puces LED sont complètement exposées. À l’œil nu, seul le troisième cas permet d’observer clairement une lumière violette/bleue. Le laboratoire a mesuré l’écart de couleur. À l’œil nu, la LED normale présente un delta u’v’ de 0,009 par rapport à 4 000 K, tandis que les LED anormales présentent un delta u’v’ de 0,095 par rapport à 4 000 K, ce qui est bien supérieur au niveau normal. De plus, la distribution spectrale de puissance (Qu’est-ce que la distribution spectrale de puissance ?) des LED émettant de la lumière violette et bleue diffère également significativement de celle des LED conventionnelles (4 000 K). L’émission de lumière bleue est significativement augmentée, tandis que le pic d’émission du phosphore (longueurs d’onde de la lumière jaune et verte) est significativement réduit. Voir la figure ci-dessous pour plus de détails.

Les résultats ci-dessus permettent de conclure que la cause directe de l’émission de lumière violette par les lampadaires LED est la présence de fissures, de décollements, voire de décollements, de la couche de phosphore. Quelle est donc la cause profonde de ce phénomène ? L’opinion dominante actuelle attribue un problème d’adhérence entre la puce LED et la couche de phosphore (revêtement fluorescent). Tous s’accordent à dire que l’adhérence entre la puce LED et la couche de phosphore silicone (couche de phosphore) diminuera progressivement avec le temps. Cette diminution se manifeste par la fragilisation de l’adhésif silicone, ce qui entraîne la séparation de la couche de phosphore et de la puce LED (c’est-à-dire la séparation du revêtement de phosphore de la puce LED). Les signes évidents de ces dommages incluent des fissures visibles, voire des fractures importantes dans les cas les plus graves. Lorsque la couche de phosphore est totalement absente ou détachée, la LED n’émet que de la lumière bleue, car cette lumière bleue ne traverse plus le revêtement de phosphore pour émettre le spectre complet de lumière blanche requis par sa conception. De plus, certains points de vue non conventionnels suggèrent que d’autres facteurs jouent également un rôle synergique, tels que l’accumulation de chaleur interne, les vibrations répétées causées par le passage fréquent de véhicules et la gravité. Cependant, pour une même lampe, certaines puces LED (En savoir plus sur les puces LED) émettent une lumière bleu-violet, tandis que d’autres n’en émettent pas, et cette régularité est irrégulière. ZGSM estime que ces facteurs n’ont que peu d’influence. La raison fondamentale est que des défauts dans le revêtement phosphorescent ou un procédé de fabrication inapproprié entraînent le détachement de la couche phosphorescente, ce qui empêche les puces LED de convertir la lumière bleue en lumière jaune et rouge. D’autres causes plus profondes ne peuvent être étudiées que par les chercheurs.

Comment la lumière violette affecte-t-elle la vision ?

La lumière violette/bleue est généralement utilisée uniquement comme éclairage d’ambiance. Lorsqu’on se retrouve soudainement dans un éclairage routier obscurci par une lumière violette, on a du mal à voir ce qui se passe sur la route. Cela s’explique d’une part par la réduction de l’éclairage et d’autre part par l’inconfort visuel causé par la lumière violette. Plus inquiétant encore, cette lumière altère la perception de l’environnement des conducteurs et des piétons, ce qui peut engendrer un sentiment d’inconfort. Voici les effets néfastes des lampadaires violets, selon ZGSM.

1. Les lampadaires de rue violets nuisent à la sécurité des conducteurs et des piétons. En effet, les lampadaires LED, dépourvus de leur couche fluorescente, ne peuvent plus convertir la lumière bleue en lumière verte et rouge. Or, l’œil humain est plus sensible à ces deux dernières lumières, ce qui réduit leur flux lumineux. Ce changement fait que l’éclairage routier, initialement conforme aux normes ANSI/IES RP-8 et EN13201, n’est plus conforme aux normes de conception d’éclairage routier correspondantes (À propos de la conception de l’éclairage routier). La sécurité des piétons et des conducteurs sous un tel éclairage est donc compromise.

2. Une lumière bleue et violette très saturée nuit à la vision des détails, car il n’existe pas de cellules sensibles au bleu au centre de la rétine. De plus, la forte proportion de lumière bleue dans les lampadaires est nocive pour la santé. En effet, la lumière bleue inhibe la sécrétion de mélatonine, perturbe l’horloge biologique et provoque insomnies, maux de tête et anxiété. Elle perturbe également l’écosystème. Les insectes, les oiseaux et les reptiles sont sensibles à la lumière bleu-violet. Ils sont attirés par les lampadaires de rue violets, ce qui affecte leur recherche de nourriture, leur reproduction et leur migration.

3. Une reproduction adéquate des couleurs de l’éclairage extérieur est essentielle pour permettre aux conducteurs et aux piétons d’identifier les objets. Les lampadaires de rue violets manquent souvent de lumière verte, rouge et jaune dans leur spectre, ce qui entraîne un faible IRC (IRC vs efficacité lumineuse). Lorsque la reproduction des couleurs diminue et que le contraste change, la lumière de ces lampadaires de rue violets affecte également la sécurité routière et celle des piétons. Pour en savoir plus sur l’IRC vs efficacité lumineuse, cliquez ici.

LM80 et ENEC+ pour éviter les lampadaires de rue violets

ZGSM recommande aux fabricants de lampadaires de se conformer aux normes de test applicables, telles que la norme LM80, lors du choix des puces LED afin d’éviter tout dommage prématuré des LED. Si les conditions le permettent, vous pouvez également demander le rapport IEC62722 et la certification ENEC+ (Plus d’informations sur ENEC+). Nous recommandons que le courant et la tension de fonctionnement de la lampe soient inférieurs au courant et à la température de fonctionnement de la LED testés dans le rapport LM-80. Le respect de ce principe permet de garantir que les conditions de test reflètent précisément la pression de fonctionnement à laquelle la LED est soumise dans les applications réelles, ce qui indique plus précisément les performances et la stabilité à long terme du lampadaire LED en service. Les rapports IEC62722 et ENEC+ peuvent refléter la variation de couleur de la lampe après un certain temps, la durée de test étant généralement de 6 000 heures. Nous nous concentrons ci-dessous sur les normes LM80 et ENEC+.

LM80

La méthode LM80 est une méthode de test des puces LED approuvée par Energy Star aux États-Unis. Elle permet d’évaluer le maintien du flux lumineux et le changement de couleur des sources lumineuses LED. Lors du test LM80, la source lumineuse LED est testée pendant au moins 6 000 heures dans différentes conditions de température. Le maintien du flux lumineux et les coordonnées chromatiques à chaque instant (1 000 heures) peuvent être obtenus grâce à ce test. Dans les applications quotidiennes, les fabricants ont tendance à accorder plus d’importance au maintien du flux lumineux (maintien du flux lumineux et facteur de maintien) et à négliger le résultat du changement de couleur. Afin d’éviter la production d’un lampadaires de rue violets, il est nécessaire de prêter attention à ce changement de couleur. Le rapport de test LM80 enregistre les coordonnées chromatiques sur le diagramme de l’espace colorimétrique CIE 1976 afin d’analyser le changement de couleur. En règle générale, l’industrie considère qu’une valeur Au’V ≤ 0,007 est acceptable, c’est-à-dire que le changement de couleur n’est pas observable à l’œil nu. Les lampes ZGSM utilisent généralement des puces LED Lumileds 3030 ou 5050, soumises à des tests rigoureux. De plus, la température Ts et le courant de fonctionnement de nos lampes répondent aux exigences de la norme LM80, garantissant ainsi un changement de couleur conforme aux exigences des applications réelles.

ENEC+

ENEC+ est une marque de certification européenne, une certification volontaire. Le contenu du test comprend les paramètres électriques de la lampe, la distribution de l’intensité lumineuse, la température de couleur, l’IRC et les coordonnées chromatiques, etc. Le dernier point concerne la variation de couleur du lampadaire. La certification ENEC+ de ZGSM permet de consulter les données du test photométrique à sphère d’intégration. Prenons l’exemple du lampadaire Rifle 100 W de ZGSM (Éclairage public de la série Rifles) : après 6 000 heures de test, ses coordonnées chromatiques sont x = 0,3846, y = 0,3867, puis u’ = 0,2239 et v’ = 0,5065. En comparant avec la source lumineuse standard F4000 à température de couleur 4 000 K, nous obtenons le résultat duv. Le rapport ENEC+ de ZGSM indique un résultat duv = 0,000338, ce qui est conforme aux attentes. Vous trouverez ci-dessous les lampadaires des séries Rifle et Falcon de ZGSM qui ont passé la certification ENEC+, ainsi que d’autres produits d’éclairage public, qui ont utilisé des puces LED testées LM80.

Résumé

Les lampadaires LED sont utilisés depuis près de 20 ans, et le phénomène des lampadaires de rue violets a également suscité de vives inquiétudes dans l’industrie ces dernières années. L’étude du texte principal nous apprend que les lampadaires LED blancs produisent une lumière blanche grâce à l’interaction de puces bleues et de phosphores. Cependant, après une période d’utilisation, la couche de phosphore (revêtement fluorescent) des puces LED se fissure et se détache pour diverses raisons (principalement des défauts de fabrication), ce qui entraîne une augmentation de la proportion de lumière bleue émise par la LED et la production d’une lumière violette. Nous soulignons également l’impact négatif de ces lampadaires de rue violets, qui affecte le paysage urbain et peut également présenter des risques pour la sécurité. La principale raison est que le flux lumineux (lumens vs. watts) et l’IRC des lampadaires de rue violets ont considérablement changé par rapport à l’état initial, ce qui empêche les conducteurs et les piétons d’observer l’état de la route. Afin d’éviter efficacement ce problème, ZGSM estime que les puces LED utilisées dans les lampadaires LED doivent être rigoureusement testées selon la norme LM80 afin de prouver que leur variation de couleur est conforme aux exigences. Parallèlement, les fournisseurs qualifiés peuvent demander la certification ENEC+ afin de prouver que les variations de couleur de ces lampes après une période d’utilisation restent dans la plage spécifiée. Pour plus d’informations, n’hésitez pas à contacter ZGSM.

Questions fréquemment posées

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