FD Eclairage (Groupe AGCLAIR) est une PME française du secteur de l’éclairage qui développe et fabrique en France des spots pour la maison et pour les espaces de travail. La société est adhérente du GIL-Syndicat du luminaire et ce dernier actionnaire de PISÉO. Dans ce cadre, la plateforme d’innovation apporte du soutien aux adhérents pour leur permettre de développer des appareils d’éclairages performants et fiables, ainsi que tester leur photométrie et leur efficacité lumineuse de manière indépendante.

Interviewé : Marieline DAVID

Marieline DAVID est la Directrice déléguée de FD Eclairage, entreprise française de spots d’éclairage depuis +40 ans. Après une formation technique dans la mécanique industrielle, Marie-Line se tourne vers un cursus commercial, puis l’Ecole Des Managers (EDM) de la CCI de Chartres en vue de reprendre la direction de l’entreprise. Elle est en charge de la création de nouveaux produits d’éclairage, de la réalisation des études d’éclairage, et de la relation commerciale avec les fournisseurs, clients et différents partenaires…

Interviewer : Joël THOMÉ

Joël THOMÉ est Directeur Général de la plateforme d’innovation PISÉO. Titulaire d’un diplôme d’ingénieur en génie mécanique et de formations exécutives en marketing international et management de l’innovation, Joël a travaillé auparavant chez Philips Lighting (Signify) pendant plus de 20 ans. Il y a notamment occupé des postes de direction de l’innovation pour les luminaires LED et de direction générale pour les systèmes de gestion de l’éclairage.

Bonjour Marieline, pouvez-vous vous présenter ainsi que votre entreprise svp ?

FD Eclairage (client) : Depuis plus de 40 ans, FD Eclairage conçoit et fabrique en France dans son usine d’Eure-et-Loir des spots de grande qualité, personnalisables, et respectueux de l’environnement. J’en suis la Directrice déléguée.

PISÉO : PISÉO est une plateforme d’innovation spécialisée dans l’intégration des technologies photoniques (LED, Lasers, capteurs d’imagerie, matériaux…) et leurs applications. Créée en 2011, elle accompagne le développement des entreprises de tous secteurs en leur apportant des services à haute valeur ajoutée : études de faisabilité, conception optique et simulation, développement et industrialisation de systèmes, tests en laboratoire accrédité COFRAC (portée disponible sous www.cofrac.fr), formations… Joël THOMÉ en est son Directeur général.

Quelles sont les solutions/technologies que vous développez ? Pouvez-vous nous préciser les applications finales de ces produits ?

Client : Nous sommes spécialisés dans la conception et la fabrication de spots LED.

Ces produits sont destinés à éclairer des espaces comme les cuisines, les salles de bain, les vérandas mais aussi des espaces professionnels : bureaux, salles de réunion, circulations…

Ils répondent à des exigences fortes en termes d’efficacité énergétique, de confort visuel, de dimensions réduites, de sécurité et de conformité à la réglementation.

Quels sont les challenges auxquels vous avez été confrontés et qui vous ont appelée à faire appel à PISÉO ?

Client : Nous avons souhaité améliorer les performances photométriques d’une optique du marché, et devenir propriétaire du moule pour éviter les risques d’un arrêt de production éventuel du fournisseur sur une pièce critique chez nous.

Nous nous sommes tournés vers PISÉO avec qui nous travaillons depuis longtemps pour concevoir rapidement une lentille améliorée et nous accompagner pour son industrialisation avec l’injecteur.

Pouvez-vous décrire comment la collaboration avec PISÉO, s’est-elle déroulée ? Quels sont les changements qui ont été apportés et ce grâce au partenariat avec PISÉO ?

Client : La collaboration avec les experts de PISÉO s’est très bien passée. Industriels dans l’âme, ils ont très rapidement compris la problématique à laquelle nous étions confrontés. Leurs compétences et leurs moyens techniques de simulation optique et de photométrie dans leur laboratoire leur ont permis de concevoir en quelques jours une nouvelle lentille de Fresnel totalement adaptée. Ils ont su prendre en compte nos objectifs applicatifs (éclairement, taille de faisceau) et les contraintes du spot existant (dimension, source LED, coût).

Très impliqués dans la fabrication des solutions qu’ils conçoivent et soucieux de la qualité des résultats, ils nous ont accompagné pour l’industrialisation de la lentille fabriquée par injection plastique et soutenu directement le fabricant pour limiter au minimum les risques techniques inhérents à cette phase du développement de produit.

Pouvez-vous décrire l’évolution constatée suite à la mise en place de ce produit ?

Client : La lentille est aujourd’hui en production. Cela nous a permis d’assurer la continuité de nos livraisons et la satisfaction de nos clients grâce à un dispositif optique qui répond totalement à nos exigences.

Quels sont les futurs projets de votre société ?

Client : Nous venons de lancer notre nouveau site internet E-commerce, afin de déployer notre service d’étude d’éclairage sur mesure auprès du grand public. En effet, les électriciens poseurs ne sont pas toujours à l’aise avec une implantation des luminaires efficace et originale, dans laquelle il est important de panacher des luminaires ayant des applications différentes (base lumineuse, accentuation etc…)

Nous comptons augmenter nos ventes auprès des particuliers bricoleurs, et apporter des affaires à nos partenaires électriciens sur les chantiers où un professionnel effectuera la pose.

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Demandes et contraintes du client

Lorsqu’à la fin 2020, EASii-IC fait appel à PISÉO, le fabricant de produits électroniques développe un ASIC permettant la communication optique dans l’air entre deux mobiles. Ils ont besoin de valider la puissance maximale de la source lumineuse afin de respecter la réglementation sur les risques optiques.

L’ASIC doit assurer la communication entre les deux équipements, le partage d’informations et de données. Il va piloter la source lumineuse émettrice et la photodiode réceptrice du signal. Pour obtenir les meilleures conditions d’utilisation, il faut garantir une bande-passante de 200 MHz, pour un débit de données de 1 Gbps.

EASii-IC souhaitait comparer différentes solutions de sources lumineuses de type LED ou laser.

Il s’agit donc bien ici de trouver un compromis entre performances techniques et risques optiques. Le produit final doit avoir une portée la plus grande possible entre les deux appareils tout en respectant les normes en vigueur et la santé des utilisateurs. En effet, les LED peuvent avoir de fortes émissions de rayonnements à des longueurs d’ondes courtes (la lumière bleue) qui ont des effets physiologiques sur l’organisme. Tandis que les laser provoquent, notamment, des lésions oculaires graves. Le choix de l’une ou l’autre des technologies implique donc le respect des normes et réglementations françaises et européennes qui protègent les utilisateurs. 

Etudes préalables et recommandations sur les risques optiques

PISÉO s’est engagé auprès de son client pour :

• réaliser un inventaire du marché des émetteurs et récepteurs adaptés au signal (longueur d’onde, sensibilité, fréquence…)
• comparer les différentes technologies disponibles afin de déterminer la meilleure solution

Les experts PISÉO ont donc, dans un premier temps, analysé les sources lumineuses LED et laser (VCSEL) qui répondaient aux contraintes techniques minimales demandées. Ils ont fait preuve d’innovation pour s’adapter aux besoins particuliers de leur client en créant leur propre modèle numérique de calcul. Couplée à des simulations optiques réalisées au moyen du logiciel Zemax, cette opération leur a permis d’identifier les risques optiques oculaires des deux solutions LED et laser, les avantages et inconvénients de chaque technologie. EASii-IC a ainsi pu choisir la combinaison technologique la plus performante tout en se conformant aux normes de sécurité optique applicables : EN62471 pour les LED ou EN60825 pour les laser.

Enfin, la très bonne connaissance du marché des sources lumineuses artificielles et des photodétecteurs a également permis à PISÉO d’être force de proposition. Son action auprès de son client va de l’analyse à la recommandation des composants photoniques et à leur mise en œuvre dans des produits.

Après 7 semaines d’études, les experts de PISÉO ont fourni à EASii-IC leur recommandation de solution optimisée qui permet de garantir une excellente bande-passante tout en prévenant les risques optiques pour les utilisateurs.

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Les lampes SORAA analysées dans ce rapport présentent des originalités que nous avons souhaité évaluer. Ce rapport contient une analyse exhaustive des performances photométriques, colorimétriques, électriques, thermiques et de la construction de ces lampes, réalisée dans notre laboratoire en toute indépendance et impartialité.
Ce rapport permet ainsi au lecteur d’avoir accès à des données techniques détaillées sur ces produits, ainsi que de connaître l’avis de PISÉO concernant les résultats obtenus.

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En 2016, le marché de l’éclairage pour l’horticulture (niveau système) représentait un chiffre d’affaires d’environ 3,1 milliards de dollars US. Grâce aux LEDs, il devrait connaître une croissance annuelle d’environ 17 % jusqu’en 2022 et atteindre possiblement 17 milliards de dollars US en 2027.

Un nouveau rapport Horticultural LED Lighting: Market, Industry and Technology Trends a été publié le 23 novembre 2017 par Yole Développement et PISEO.

Dans le cadre de ce nouveau rapport sur la technologie et le marché des LEDs, la société d’études de marché et de conseil en stratégie Yole Développement et son partenaire PISEO proposent un décryptage des aspects applicatifs, technologiques, industriels et économiques de l’éclairage LED pour l’horticulture.

Acheter le rapport

Dans ce rapport, les principes de croissance des plantes en lien avec les caractéristiques spectrales de la lumière sont passés en revue.

Les bénéfices apportés par les caractéristiques spécifiques des LEDs sur les rendements des exploitations sont analysés et le rapport offre une description détaillée des opportunités par application et par région. Il évalue également l’offre technologique et les tendances industrielles.

Nous avons également réalisé d’autres rapports disponibles sur notre site.

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Les appareils d’éclairage utilisant des sources lumineuses de type LEDs sont sensibles à la température. Leurs performances et leurs durées de vie peuvent être réduites de manière significative par une conception et/ou une installation non appropriée. La notion de durée de vie telle qu’elle était comprise jusqu’à présent dans le domaine de l’éclairage ne convient plus à ce nouveau type de produit en raison d’une longévité potentielle largement supérieure des sources LEDs par rapport aux sources lumineuses historiques mais aussi parce que ces nouvelles sources sont de plus en plus intégrées aux produits et deviennent non remplaçables. 

La source lumineuse n’est donc plus forcément l’élément le plus déterminant de la durée de vie globale du produit. D’autres composants, comme les appareillages électroniques, participent à la durée de vie du produit. Il devient donc nécessaire d’intégrer d’autres critères dans la définition de la durée de vie, en plus de la simple variation de flux lumineux dans le temps. 

Toutefois, la capacité des sources LEDs intégrées dans les produits à fournir les performances photométriques attendues pendant une durée annoncée et dans les situations d’installation prévues doit pouvoir être garantie par une attention particulière portée à la gestion thermique de ces composants, tant du point de vue de la conception des produits que de leur installation. 

Les fabricants devront donc s’attacher à réaliser des dimensionnements thermiques et des choix de solutions de refroidissement adéquats. 

De leur côté, les installateurs devront vérifier que les situations d’installations permettent les échanges thermiques nécessaires au bon fonctionnement et à la longévité des produits.

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Evolution de la notion de durée de vie

Dans le domaine de l’éclairage, la notion de durée de vie correspond généralement à la capacité des sources lumineuses à fournir un flux lumineux (lumens) pendant un certain nombre d’heures de fonctionnement et pour une certaine quantité de produits vendus.
Les fabricants de lampes conventionnelles (incandescence, fluorescente, décharge, …) ont ainsi standardisé cette notion depuis longtemps et il est admis que la durée de vie d’une source lumineuse est la durée pendant laquelle le flux lumineux émis est supérieur ou égal à 70 % du flux initial pour 50 % de la population. Cette durée de vie s’exprime sous la forme L70B50 pour x heures. Les lampes étant considérées jusqu’alors comme des consommables et ayant des durées de vie beaucoup plus courtes que les autres éléments de l’appareil
(luminaire, ballast), c’est surtout cette notion de la durée de vie qui a prévalu jusqu’à présent dans le domaine éclairage.
Avec l’arrivée des LED, ce paradigme est bouleversé en raison des qualités intrinsèques des LED, notamment une durée de vie largement supérieure aux sources lumineuses historiques (50 000h, 100 000h), mais aussi supérieure aux équipements environnants (driver, alimentation). Cette situation associée à des déboires en raison d’une qualité médiocre de certains produits a conduit le marché à s’interroger sur cette notion de durée de vie et à demander de plus en plus d’informations concernant la fiabilité de l’électronique associée
aux LED.
Les normes de performances des produits (IEC 6217-2-1 et IEC 62612) proposent ainsi aujourd’hui une expression de la durée de vie plus large qui intègre également les défaillances soudaines des composants et non plus seulement la perte de flux graduelle des sources dans le temps.
Cette expression peut prendre la forme LxByCz où Cz est l’expression du taux de défaillance soudain prévisible à h heures. Une expression C10 50 000h signifie qu’il existe une probabilité que 10% soient totalement inopérants au bout de 50 000h de fonctionnement. De plus, lorsque les LED utilisées sont de qualité et correctement intégrées dans les produits finis, il devient possible pour les fabricants de proposer
des produits avec des pertes graduelles de flux relativement faibles sur des durées importantes. Ces pertes sont mesurables en laboratoire. On trouve ainsi aujourd’hui sur le marché des produits dont l’expression peut être, par exemple et selon les besoins de l’application, L90B10 50 000h.

PISÉO met à disposition d’autres rapports.

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L’indice de rendu des couleurs (IRC) sert à quantifier les propriétés d’une source lumineuse à bien rendre les couleurs. Des travaux récents ont conduit l’IES (Illuminating Engineering Society of North America) à publier une nouvelle méthode de calcul d’indices de rendu de couleurs : TM-30-15 – Method for Evaluating Light Source Color Rendition. 

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L’un des objectifs de cette méthode est de résoudre les limites du calcul d’indice IRC appliqué aux systèmes d’éclairage à LED. Il est, en effet, reconnu que l’indice Ra développé par la CIE, s’appuyant sur 8 couleurs de référence et sur deux types d’illuminants (Lumière du Jour et émission du corps noir), ne permet pas de discriminer des variations de teintes ou de saturation pourtant nettement perceptibles à l’œil. En portant au nombre de 99 les couleurs de références, harmonieusement réparties selon plusieurs niveaux de teintes et couleurs saturées, et en mixant les illuminants Lumière du Jour et émission du corps noir en fonction de la température de couleur, la méthode de calcul TM-30 propose un indice de fidélité Rf beaucoup plus représentatif de la perception réelle du cerveau humain. 

Cette méthode introduit également un deuxième indice Rg représentant l’écart global en teinte et saturation de chacun des échantillons de couleur. Les deux indices peuvent être calculés simplement à partir d’une mesure spectrale effectuée au moyen d’un système de mesure correctement étalonné. Lorsqu’elle est mise en œuvre, la méthode TM-30 permet de distinguer la performance colorimétrique de sources de même indice IRC et de natures différentes, comme par exemple une source LED 4000K IRC80 et une source de type tube fluorescent 4000K IRC80. Elle fait également apparaitre des paramètres de mise en valeur de produit exposés, lié aux effets de saturation. À ce titre, elle constitue un moyen de différencier les systèmes d’éclairage et de les valoriser dans leur contexte d’application, offrant ainsi la possibilité de bénéficier encore plus des avantages de la LED pour l’éclairage.

L’indice de rendu des couleurs (IRC) sert à quantifier les propriétés d’une source lumineuse à bien rendre les couleurs. La récente publication de l’Illuminating Engineering Society of North America IES TM-30, qui décrit une nouvelle méthode de calcul d’indice de rendu de couleurs, repose la question de la pertinence des indices actuellement utilisés dans l’industrie de l’éclairage. L’usage pouvant être fait de l’IES TM-30, ainsi que l’opportunité qu’elle crée pour faire progresser la qualité de lumière nous sont apparus suffisamment
importants pour analyser son fonctionnement et son apport. Cet article explique les différences entre les méthodes de calculs d’indices de l’IRC actuel et du TM-30 et montre ces différences sur des exemples de mesures colorimétriques réalisées sur des produits d’éclairage commercialisés. Nous proposons également un point de vue sur l’apport et la diffusion de l’IES TM-30.
La couleur intervient dans nos critères de confort, de choix de produit, d’appréciation de qualité, dans nos capacités à différencier les objets, dans notre orientation quotidienne. La perception des couleurs fait intervenir la lumière, à travers sa composante spectrale et son intensité, et l’œil. Le cerveau interprète les signaux émis par l’œil sous forme de couleur de teinte, de saturation et de luminosité. Bien qu’étant soumise à des mécanismes complexes de ressentis, la perception des couleurs a été abordée de façon scientifique par la colorimétrie, qui est la science de la mesure des couleurs. La colorimétrie a produit des grandeurs physiques caractérisant la couleur. Parmi celles-ci se trouvent le point de couleur sur le diagramme des couleurs x’,y’ (CIE 1931) ou u’,v’ (CIE 1976) et la température de couleur proximale correspondant à celle d’un corps noir chauffé (TCP ou CCT en anglais, en degrés Kelvin). La mise au point dans les années 1980
d’appareils de mesure faciles d’emploi – colorimètres, spectro-colorimètres – a permis d’obtenir des mesures fiables qui ont remplacé les méthodes subjectives de comparaison de couleurs par la création d’indices de rendu des couleurs (IRC). L’introduction des LED en tant que sources de lumière dans les luminaires a créé une variété spectrale importante dans les dispositifs d’éclairage. Cela a pour conséquence d’élargir les possibilités de qualité de lumière, et notamment le rendu de couleur d’une source d’éclairage…

PISÉO a également mis à disposition d’autres rapports.

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Ici, PISEO a réalisé une analyse critique comparative indépendante de 17 feux de tracteurs de marques différentes.

L’innovation commence toujours par une bonne compréhension de l’Etat de l’art que ce soit technologique, applicatif ou des acteurs du secteur économique visé.

Le programme de comparaison de PISEO permet de comparer ce qui est comparable et facilite l’évaluation des données de performance fournies par les fabricants vs les données mesurées dans le laboratoire de PISEO.

Programme de benchmark sur un luminaire LED :

Mesures de performances au moyen du goniophotomètre LMT du laboratoire de PISEO : flux, distribution lumineuse, puissance consommée.

Démontage et analyse critique de la conception et de la fabrication des produits : composants LED utilisés, optique, design électronique, mécanique, étanchéités…

Synthèse et corrélations entre les performances et la conception au regard de l’application visée.

Rapport et présentation des résultats au Client.

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À la différence des composants électroniques de puissance, il n’existe pas, à l’heure actuelle, de modèles numériques de LED permettant de réaliser des simulations de fonctionnement des systèmes les intégrant. L’utilisation de tels modèles permettrait de réduire ostensiblement les temps de développement des produits et de les optimiser d’un point de vue coût et performance.

Augmenter la compétitivité européenne

Développer des modèles physiques de performances optiques et thermiques de LED dans le but d’améliorer la fiabilité des systèmes et réduire les temps de développement des produits dans le cadre d’un projet collaboratif européen.

Conception digitale de luminaires LED

• Caractérisation en laboratoire d’une centaine de packages LED : haute puissance, mi-puissance, CoB…
• Intercomparaisons des résultats entre 5 laboratoires d’essais européens.
• Conception et réalisation de démonstrateurs en utilisant un modèle physique de LED Cree XPG3.
• Dissémination des résultats des travaux de R&D.

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Pour en savoir plus, n’hésitez pas à nous contacter : contact@piseo.fr ou au 04 26 83 02 25.

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Faîtes vérifier l’ULR et le Code de Flux CIE n°3 de votre luminaire d’éclairage public.

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