Plan Introduction Prix Nobel de Physique 2014 : La LED bleue Avantages et impacts des LEDs Conclusion.

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2 Plan Introduction Prix Nobel de Physique 2014 : La LED bleue Avantages et impacts des LEDs Conclusion

3 Introduction Prix Nobel de physique 2014 Sources d’éclairage en plein développement technologique et économique. Nombreux avantages, mais quels sont les impacts?

4 PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2014 : LA LED BLEUE

5 1879 : Joseph Swan invente la première ampoule à filament 1882 : amélioration des lampes à incandescence : filament en carbone 1927: O. V. Losev dépose le premier brevet de ce qui sera appelé une diode électroluminescente 1959 : apparition de l’ampoule à halogène 1992 : diode électroluminescente bleue : prix Nobel 2014 Historique

6 Fonctionnement d’une LED Une diode électroluminescente est un composant capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens Deux couches de matériaux semi- conducteur : N et P N : conduction assurée par les électrons P : conduction assurée par des trou ou déficit d’électrons http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations-flash/physique-chimie/emettre-la-lumiere-grain-a-grain-echange-quant

7 Fonctionnement d’une LED Qu’est-ce qu’un semi conducteur ? http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations-flash/physique-chimie/emettre-la-lumiere-grain-a-grain-echange-quant

8 Fonctionnement d’une LED Qu’est-ce qu’un semi-conducteur de type N ? http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations-flash/physique-chimie/emettre-la-lumiere-grain-a-grain-echange-quant

9 Fonctionnement d’une LED Qu’est-ce qu’un semi-conducteur de type P ? http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations-flash/physique-chimie/emettre-la-lumiere-grain-a-grain-echange-quant

10 Fonctionnement d’une LED http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations-flash/physique-chimie/emettre-la-lumiere-grain-a-grain-echange-quant

11 Fonctionnement d’une LED http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations-flash/physique-chimie/emettre-la-lumiere-grain-a-grain-echange-quant

12 Obtention d’une lumière blanche Trois méthodes existent : Combiner une diode émettant une longueur d'onde courte (dans le bleu) avec un luminophore (=Phosphore) jaune Utiliser une diode émettant dans l'ultraviolet proche couplée à un ou plusieurs luminophores Utiliser au moins trois diodes émettant des longueurs d'ondes visibles qui se combinent pour donner une lumière blanche.

13 La méthode utilisant la diode bleue est la plus rentable économiquement et la plus utilisée. « Si le 20ème siècle a été celui des lampes à incandescence, le 21ème siècle sera éclairé aux LEDs » Jury du prix Nobel de physique 2014 © Wikipédia, Gussisaurio, cc by sa 3.0 Obtention d’une lumière blanche

14 Utilisations des LEDs

15 AVANTAGES ET IMPACTS

16 Avantages Économie financière et énergétique :  Peu d'énergie et de matière première pour leur fabrication.  Facilité de montage sur un circuit imprimé.  Faible consommation électrique.  Consommation < aux lampes à incandescence et bon rendement.  Durée de vie très longue : Tableau 1 : Tableau comparatif des durées de vie en heures des lampes à incandescence,HPS, LED, et fluorescente. Durée de vie LED20 000 à 50 000 heures Lampe à vapeur de sodium (haute pression)  HPS12 000 à 20 000 heures Lampe fluorescente compacte8 000 heures Lampe à incandescence1 000 heures

17 Avantages (suite) Sécurité :  Fonctionnement très basse tension (TBT).  Inertie lumineuse quasiment nulle.  Les LEDs classiques (5 mm) ne chauffent presque pas et ne brûlent pas les doigts Innovation :  Eclairage des écrans à cristaux liquides (diode bleue)  Miniaturisation, éclairages colorés et formes novatrices

18 IMPACTS

19 Impacts Impacts sanitaires (Rapport ANSES de 2010)  Effets sur la peau  Perturbation du cycle circadien  Risque photobiologique Deux populations sensibles identifiées :  Populations hypersensibiles à la lumière en général (enfants, aphakes…)  Les populations particulièrement exposées aux LEDs (certaines populations de travailleurs)  Effets néfastes et dangereux, de la lumière bleue sur la rétine.

20 Impacts sanitaires : recommandations Analyse de risque sur la rétine lié à la lumière bleue émise par des LEDs : LEDs type Bleu roi et Blanc froid sont les plus à risques. Protection des populations à risques : Interdiction dans les salles de repos Port de protections pour les travailleurs Prévenir les patients sous médicaments photosensibilisants

21 Les LEDs contiennent des déchets dangereux Les LEDs utilisent des maté­riaux semi-conduc­teurs qui sont des allia­ges com­po­sés d’arse­nic et de gal­lium (GaAs) ou d’indium (InAs). Pas de mercure mais en 2010,“Environmental Science and Technology” a trouvé que les LEDs contenaient du plomb, de l’arsenic et une douzaine d’autres substances potentiellement dangereuses. Dépôt des lampes LED usagées dans des structures qui organisent le recyclage des lampes. Impacts écologiques

22 Pollution lumineuse Définition : La pollution lumineuse est un excès nocturne de production lumineuse en milieu ouvert, d’origine humaine, conduisant à dégrader la perception de l’environnement Impacts écologiques

23 Comparaison entre LEDs et HPS (high pressure sodium vapor lamps) New Zeland Impacts écologiques

24 Protocole : – Led / HPS – 10 nuits de 21h à minuit Résultats – 7300 invertébrés attrapés au total Impacts écologiques LED attirent 48% d’invertébrés volants en plus que les HPS.

25 Augmentation de la pollution lumineuse Impact sur l’environnement : biodiversité Augmenterait les populations d’insectes nuisibles. Lymantria dispar Impacts écologiques

26 CONCLUSION

27 Conclusion Longue durée de vie Peu énergivore Fonctionne en basse tension Progrès à faire sur recyclage Effets sur la santé Effets sur l’environnement

28 Sources Rapport de l’anses : https://www.anses.fr/sites/default/files/documents/AP2008sa0408.pdf The dark side of the LED lightbulbs http://www.scientificamerican.com/article/led-lightbulb-concerns/ S. M. PAWSON, M. K.-F. BADER : LED lighting increases the ecological impact of light pollution irrespective of color temperature Ecological Applications, 24(7), 2014, pp. 1561–1568 Encyclopédie Larousse : http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/diode/43633 Encyclopédie Wikipédia: http://fr.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:Accueil_principal Le Monde : « Le prix Nobel de physique attribué aux inventeurs de la LED bleue » Le Monde.fr | 07.10.2014 à 12h55 Mis à jour le 07.10.2014 à 16h41

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30 Norme NF EN 62471 définit 4 groupes de risques : groupe de risque 0 (exempt de risque) groupe de risque 1 (risque faible) groupe de risque 2 (risque modéré) groupe de risque 3 (risque élevé)

31 https://www.anses.fr/sites/default/files/documents/AP2008sa0408.pdf

32 Norme NF EN 62471 définit 4 groupes de risques : LEDs Bleues et Blanc froid sont les plus à risques. Résultats de l’analyse de risque sur la rétine lié à la lumière bleue émise par des LEDs

33 Recommandations relatives aux effets sanitaires : Protéger les populations à risque en interdisant les sources de lumière émettant une forte lumière froide ou de la lumière bleue dans les lieux qu’ils fréquentent ou dans les objets qu’ils utilisent Interdire l’utilisation des sources de lumière à base de LED ou autre émettant un rayonnement de type « blanc froid » intense dans des lieux de repos et à proximité des lieux de sommeil. Dans le cas d’exposition particulière (travailleurs), développer des moyens de protection adéquats (type lunette de protection optique spécifique aux LED). Prévenir les patients sous médicaments photosensibilisants des risques liés à l’exposition à la lumière froide et plus particulièrement issue de LED, même de groupe de risque 0.