Quel est le réel coût écologique des lampes LED?

Je me suis souvent posé la question du réel coût écologique des ampoules LED. Quand j’étais jeune, nous avions des ampoules à filament; avec une belle lumière chaude, nécessitant que très peu de ressources pour la production. Cette dernière se faisait en Europe. Leur durée de vie était limitée par un programme d’obsolescence programmée, alors qu’une ampoule de 1901 continue de fonctionner non-stop depuis 116 ans.
Elles consommaient certes beaucoup d’électricité. Mais leur puissance lumineuse permettait d’en limiter le nombre. Enfin, le coût écologique de fabrication était faible.
Aujourd’hui, après l’ère des catastrophiques ampoules fluocompactes, nous voici à l’ère des ampoules LED. Elles consomment 10 fois moins qu’une ampoule à filament. On nous promet des durées de vie faramineuses. En réalité, ces ampoules sont maintenant fabriquées en Chine. Elles nécessitent des composants électroniques qui nécessitent un coût énergétique de production et de recyclage (quand elles sont recyclées!) non négligeable. Entre les matières premières, la production, le transport et le recyclage, quel est le coût énergétique réel d’une ampoule LED? Ce d’autant plus que je me suis aperçu d’une chose très intéressante: Après ⅓ de leur durée de vie prévue, les ampoules LED de mon salon on tellement baissé en luminosité que le soir, la lecture devenait pénible. Il s’agissait pourtant d’ampoules de marque et onéreuses (Philips). J’ai remplacé 4 ampoules sur 6 et à nouveau, mon salon redevient lumineux. A vue de nez, c’est presque 50% de la puissance lumineuse qui a été perdue.
Conclusion: comme les ampoules fluocompactes, les ampoules LED ne tiennent pas leurs promesses de durée de vie. Quant aux ampoules LED qui tentent de reproduire les ampoules à filament, la durée de vie réelle est encore pire! A peine mieux qu’une ampoule à filament, selon mes expériences. Le prix, lui, par contre, n’est pas le même… Quand est-ce qu’on aura une enquête exhaustive sur le réel coût écologique des ampoules LED? Ce d’autant plus que parce qu’on pense que ces ampoules consomment peu, on a tendance à en multiplier leur usage.

Pièces de Tetris lumineuses géantes avec Arduino et des Neopixels

Le choeur secondaire de mon école a monté, pour son dernier spectacle « Svetlana et le Krock ». Il s’agit d’un petit conte musical, onirique et poétique, ou Svetlana, adepte des jeux vidéo et des écrans, rencontre le Krock, échappé de l’écran de sa télévision.

Comme toujours, Blandine, l’enseignante, a soigné la mise en scène, les décors et l’éclairage. C’est là où j’interviens, avec la création de deux pièces de Tetris géantes et lumineuses; le L et le T. Le L fait 1.80m de haut, le T en fait 1,20m. Chaque cube fait 60cm de côté. Contrainte supplémentaire: les élèves doivent pouvoir s’asseoir et monter sur les pièces. L’objectif était de déclencher un waouh effect auprès du public.

Voilà donc la base de la structure, réalisée en 3 plis et en lambourdes.

Les faces sont en pavatex, découpées à la découpeuse laser et encollées ensuite avec du papier calque. Pour réaliser ces décors, j’ai été aidé par mes élèves de l’OCOM Technologie 10H. Nous avons réalisé les découpes au FabLab de la HEPL.

Le montage de la structure a été réalisé en partie par moi et en partie par mes élèves.

Les pièces de Tetris devaient pouvoir changer de couleur durant le spectacle, pour s’adapter aux chants et à l’éclairage de la scène. Les pièces devaient aussi pouvoir être multicolores. Cela implique donc l’usage de bande de LEDs Neopixel. Chaque LED peut être commandée individuellement et donc recevoir une couleur individuellement, sans que ses voisines ne soient impliquées.

Les élèves ont soudé entre elles les bandes de Neopixels. Et c’est là que nous avons eu le plus de problèmes: les fils de connexion entre chaque bande étant trop rigides et les soudures fragiles, nous avons du reprendre de nombreuses soudures. Les bandes ont ensuite été mises en place dans les cubes.

Pour l’alimentation, et c’est sous doute la principale erreur, j’ai penser prendre des bandes de Neopixels en 5 Volts, au lieu des 12 habituel. Les Arduino permettant le contrôle des LEDs étant aussi en 5 Volts, cela simplifiait l’alimentation, ce d’autant plus que je voulais rendre les cubes autonomes, avec un fonctionnement sur batterie. Au final, cela n’aurait pas été nécessaire. Ainsi les LEDs et les Arduino étaient alimentés par des powerpacks.

Nous avons aussi fabriqué avec les élèves des powerpacks, pour les tests, afin de pouvoir avoir toujours suffisamment de packs chargés. Il faut en effet 5 packs pour alimenter les deux pièces de Tetris. C’est là où nous avons rencontré le plus grand problème: comme les LEDs sont alimentées par un faible voltage, le courant est proportionnellement plus important, selon la loi d’Ohm. Et j’ai très largement sous-estimé la consommation de chaque Neopixel (mes données concernaient en fait la version 12 Volts). Du coup, il a fallu réalimenter plusieurs fois le long des bandes (jusqu’à 4 fois pour le L), les Neopixels. Or, ceux-ci sont très sensibles. Chaque partie devait se retrouver sur une masse commune avec l’Arduino. Le moindre défaut de masse, le moindre parasite et la séquence d’allumage posait problème. Si sur le T, qui ne contient rien de moins de 354 Neopixel, nous n’avons pas rencontré de problème majeur, le L, lui, avec ses 416 LEDs est beaucoup plus instable. Les couleurs pures (rouge, vert, bleu) passent bien. Dès qu’on entre dans des couleurs composées (le violet, par exemple), nécessitant l’allumage du rouge et du bleu en même temps, nous avions parfois des problèmes. Une LED Neopixel est en effet composée de 3 minuscules LED, une rouge (R), une verte (G) et une bleue (B), raison pour laquelle on les appelle des LEDs RGB.

A l’origine, le passage d’une séquence à l’autre était commandé par un bouton-poussoir sur le cube, connecté en pull-up à l’Arduino. Deux élèves avaient la charge d’appuyer sur les boutons de chaque cube au moment idoine.

Mais suite à des erreurs lors de la première représentation, mes élèves et moi avons créé une sorte de télécommande à fil avec 4 boutons-poussoirs: deux pour chaque cube. L’un de bouton servait à passer à la séquence suivante, l’autre à revenir en arrière en cas d’éventuelle erreur. Il a donc fallu ajouter à l’Arduino un second circuit en pull-up. Pour la seconde représentation, j’étais donc en arrière-scène pour déclencher les séquences.

Au final, les cubes ont été habillés des faces ajourées avec du papier calque comme élément diffuseur.

Un grand merci à Blandine, l’enseignante de musique, qui s’est beaucoup investie pour ce spectacle, mais aussi à la fabrication des cubes (je ne connais pas beaucoup d’enseignantes de musique qui sache aussi faire de la soudure électronique). Merci aussi à Adrienne et Christophe du FabLab de la HEPL, aux élèves de ma classe d’OCOM Tech 10H et aux élèves du choeur.

Les codes Arduino pour commander le L et le T peuvent être téléchargés ici: Krock. Au final, j’ai réalisé le code, mais mes meilleurs élèves ont pu travailler durant l’année avec des Neopixel et des Arduino pour tester le tout.

Pour terminer, voici un petit medley du spectacle, avec les différents effets.

En conclusion, voici quelques conseils si vous vous lancez dans un projet Neopixel:

  • On peut sans problème alimenter jusqu’à 50 Neopixel en 5V avec une powerpack 2.1A. Au-delà, prévoir des Neopixels 12 V ou une alimentation secteur 5V/10A.
  • Si vous devez connecter en parallèle plusieurs bandes de Neopixel, connectez-les à une terre (GND) commune et n’oubliez pas d’y connecter dessus l’Arduino. Soignez la connexion!
  • Pour relier les bandes de Neopixel entre elles, choisissez du fil multibrin, plus souple que le monobrin.
  • N’utilisez pas de fil trop fin pour relier les bandes entre elles. Du 22AWG va bien.

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Bande de 5 mètres de LEDs de couleurs à moins de 20 CHF!

Les bandes de LEDs multicolores sont souvent très onéreuses en Suisse. Pourtant, quand on les commande directement Chine, cela revient à bien moins cher. J’en ai commandé deux modèles, afin de les tester. Le premier est une bande de 5 mètres avec 150 LEDs multicolores et une télécommande programmable, au prix de 22.17 $, frais de port compris (soit 20.10 CHF!).

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La deuxième bande coûte le même prix, par contre possède deux fois plus de LEDs (soit 300), mais n’a pas de télécommande programmable et un choix de couleurs un peu plus réduit.

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L’un des avantages de ces bandes, c’est qu’elles sont autocollantes. On peut aussi les couper à la dimension voulue. Comme j’ai reçu la première bande (celle à 150 LEDs), je l’ai installée dans la chambre d’Amélie. Le résultat est plutôt sympa.

Page_1On peut choisir une couleur, ou simplement avoir de la lumière blanche, pour éclairer le bureau. On peut aussi choisir d’avoir une transition entre les couleurs avec un effet de fondu ou pas. La vitesse de transition est réglable, ainsi que la luminosité. Le seul défaut est l’absence de mode d’emploi pour comprendre comment programmer une séquence d’éclairage personnelle. Mais cela ne semble pas trop compliqué. Le transformateur est aussi naturellement à la norme CE.

La seconde bande de LED, avec la télécommande simplifiée, sera fixée sous le lit à étage de Martin, afin d’éclairer son coin jeu. Comme c’est de la basse tension, il n’y a pas de risques. A suivre…