En France, l’éclairage public représente 9 millions de points lumineux absorbant une puissance de 1.300 MW, selon les chiffres de l’Ademe. La figure (a) décrit les conséquences de l’éclairage public actuel (b). Le résultat du modèle mis au point par les chercheurs est présenté dans la figure (c) : la surface éclairée est limitée et ciblée, n’occasionnant aucune pollution lumineuse. © Optics Express

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Un lampadaire à Led économe et qui supprime la pollution lumineuse

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Deux laboratoires situés au Mexique et à Taïwan affirment avoir mis au point le procédé d'éclairage public à Led le plus efficace. Ce système permettrait de réduire de 50 % la facture énergétique d'un lampadaire à Led, tout en assurant une diffusion lumineuse parfaitement uniforme sur la chaussée et un meilleur confort visuel.

Gaspillage d'énergie, éblouissement des conducteurs, pollution lumineuse... L'éclairage public absorbe à lui seul près de la moitié du budget électricité des communes, pour des résultats d'une efficacité discutable. Afin de réduire cette facture énergétique, l'État a incité les collectivités locales à remplacer les lampes à vapeur de mercure par d'autres technologies, telles que les dispositifs à vapeur de sodium. C'est mieux, mais il est possible de faire encore plus d'économies grâce aux Led.

À l'instar de ce qui se passe dans l'environnement domestique, le sens de l'innovation et de la créativité des chercheurs est sans cesse sollicité par les capacités des diodes électroluminescentes (Led). Avec leurs dimensions réduites, les Led savent se déguiser en ampoules classiques pour offrir un rendu lumineux équivalent aux modèles à incandescence. Elles prennent diverses formes et sont à l'origine de nombreuses astuces pour consommer toujours moins, et éclairer encore plus et mieux.

Pour ce qui est de l'éclairage public, les lampadaires à Led existent déjà. Toutefois, une équipe de chercheurs des laboratoires de la National Central University de Taïwan et de l'université autonome de Zacatecas (Mexique) considère qu'ils ne sont pas optimisés et gaspillent au moins 10 % de l'éclairage produit. En effet, comme les autres systèmes d'éclairage, les Led ne projettent pas forcément leur faisceau lumineux de façon linéaire pour éclairer une zone précise. Au final, ils produisent un vaste halo éclairant au-delà de la chaussée, ayant pour conséquence une pollution du ciel nocturne.


Le lampadaire conçu par les laboratoires de la National Central University de Taïwan et de l’université autonome de Zacatecas (Mexique) est doté d’un caisson réfléchissant (reflecting cavity). Pour minimiser les pertes, le système dirige le faisceau lumineux d'une Led avec des lentilles afin qu’il soit parallèle aux autres (TIR lens). Si un rayon n’est pas correctement diffusé, il va rebondir sur le système de diffusion pour être recyclé (light recycling). Par la suite, il est à nouveau projeté par la surface du caisson (specific diffuser). © Optics Express

Seulement 2 % de perte lumineuse et un halo uniforme

Avec des procédés qu'ils ont imaginés, les chercheurs assurent qu'un lampadaire peut répartir de façon uniforme la lumière sur la chaussée. Selon leurs modèles, ils parviendraient en théorie à réduire à 2 % la perte lumineuse et donc à annuler la pollution lumineuse. C'est pourquoi ils n'hésitent pas à affirmer dans une publication sur Optics Express que « leur concept est le meilleur qui ait été conçu jusqu'à maintenant ».

Concrètement, les Led sont encapsulées dans un système de lentilles permettant de guider efficacement les rayons lumineux, puisqu'elles sont dotées d'une technologie baptisée TIR (Total Internal Reflection ou réflexion interne totale). Ce concept leur permet de diriger les faisceaux lumineux de façon strictement parallèle pour chaque Led. Ainsi, il y a moins de pertes de lumière.

Mais ce n'est pas tout, puisque ce système Led TIR est enfermé dans un boîtier réfléchissant. Si un rayon lumineux ne parvient pas à être projeté de façon parfaitement parallèle aux autres, il va ricocher sur la surface de diffusion du caisson pour finalement être projeté, correctement cette fois, par celle-ci. C'est ce procédé qui explique le rendement extraordinaire de ce dispositif d'éclairage.

Finie la pollution lumineuse avec le lampadaire à Led !

Les scientifiques affirment dans leur étude que ce procédé permettrait de consommer entre 10 % et 50 % d'énergie en moins que les lampadaires à Led actuels. Selon leurs dires, ce système pourrait améliorer le confort oculaire, éviterait de voiler un ciel étoilé, ou encore d'inonder d'une lumière non désirée les habitations situées à proximité.

Si le modèle numérique a montré une répartition uniforme de la lumière sur la voie publique, et ce quelle que soit l'orientation de l'éclairage, il ne s'agit que de théorie. Toutefois, pour confirmer les résultats de leurs travaux, les chercheurs des deux laboratoires sont en train de concevoir un prototype qui devrait être fonctionnel à partir du mois d'octobre 2013.

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