Démontage : théorie des ampoules LED contre réalité

Duane Benson | 25 août 2023

L'ampoule LED domestique typique est annoncée avec une durée de vie de 25 000 heures, ce qui serait plus de 20 ans avec environ 3 heures d'utilisation par jour. Cela semble génial, mais il semble qu'un bon nombre d'entre eux finissent par scintiller excessivement ou ne s'allument plus du tout après 30 à 60 jours d'utilisation. Certes, de nombreuses ampoules à incandescence (ILB) ont grillé dans le même laps de temps. Mais les ILB ont un coût bien inférieur avec une promesse de seulement 2 000 heures, j'ai donc des attentes plus élevées pour les ampoules LED, surtout maintenant que les ILB ne sont plus disponibles.

Depuis le 1er août 2023, la fabrication ou la vente de la plupart des ampoules à incandescence n'est plus légale aux États-Unis. La loi concerne spécifiquement toute ampoule produisant moins de 45 lumens par Watt. Étant donné que votre ampoule domestique de jardin produit de l'ordre de 10 à 12 lumens par W et que les halogènes atteignent environ 20 lumens par W, il s'agit en fait d'une interdiction d'incandescence. Il existe des exceptions pour les appareils électroménagers et quelques autres installations dans des environnements difficiles et, n'ayez crainte pour votre nouveau stock ancien, leur utilisation n'a pas été interdite. Si vous en avez, vous pouvez en utiliser autant que vous le souhaitez.

Dans cet article, je vais partager un démontage des ampoules LED courantes pour comprendre pourquoi elles ne durent si souvent que 30 à 60 jours, malgré la promesse d'une durée de vie de plusieurs décennies.

La promesse de l’éclairage LED est double. Le premier est l’efficacité énergétique. J'ai 26 ampoules à l'étage supérieur de ma maison. J'utilise généralement 60 W ou équivalent dans tous les luminaires pour un total de 1,56 kW. Une fois que je les ai toutes remplacées par des ampoules LED de même luminosité, je peux allumer ces 24 lumières, si je le souhaite, pour la même puissance que le seul luminaire multi-ampoules de ma grande salle de bain. Cela représente moins de 3 ampères de puissance de 120 V traversant mes fils éclairant tout mon étage supérieur. En tant que personne à l'esprit d'ingénierie, j'appelle cela une grande marge de manœuvre pour la sécurité.

Personnellement, je suis fan de l'éclairage LED à des fins d'éclairage général. Je me sens plus en sécurité quant à la charge que j'impose sur le câblage de ma maison et je suis plutôt satisfait de la consommation d'énergie réduite. La flexibilité d’avoir une grande variété de températures de couleur est également intéressante. J'apprécie le blanc doux sur la table du dîner et la lumière vive dans les endroits où je travaille. Bien sûr, cette quantité de choix soulève un « problème du premier monde » lié au trop grand nombre d’options. En plus du blanc doux et de la lumière du jour, Home Depot propose sept types de lumière supplémentaires dans l'humble base Edison, sans compter les ampoules intelligentes.

Le deuxième avantage présumé est la durée de vie des ampoules LED. À 4,00 $ par ampoule LED, je m'attends à ce que les performances installées se rapprochent au moins des performances annoncées. Je comprends assez bien l'électronique à semi-conducteurs, y compris les LED, donc je peux voir que la durée de vie théorique de 30 ans semble valable. Cependant, je comprends également les aspects économiques de la conception à grande échelle, la rentabilité et la réalité de la fabrication. Cela me donne quelques théories sur le nombre élevé d’échecs prématurés que j’ai vécus. À mon avis, cela revient à économiser quelques centimes sur les pièces critiques, probablement les condensateurs.

Bien que les LED soient incroyablement efficaces par rapport à une ampoule à incandescence, elles perdent quand même environ 60 % de leur puissance d’entrée pour chauffer. Cela signifie qu'un chauffage de 9 W (équivalent IC 60 W) équivaut à 5,2 W. Cela ne semble pas grand-chose, mais toute cette chaleur est générée dans la base fermée et le substrat de montage des LED. L'ILB doit faire face à une charge thermique beaucoup plus importante, mais les matériaux critiques sont le filament et l'enveloppe de verre, que l'industrie a eu environ 140 ans pour affiner.

Pour ce démontage, j'ai démonté trois lampes LED E26 (base Edison), toutes avec moins de 60 jours d'installation. Aucun n’a fonctionné dans des conditions de service continu. L’une est une ampoule standard conçue pour être utilisée dans des luminaires entièrement fermés. Les deux autres sont des inondations intérieures marquées comme ne convenant pas aux luminaires entièrement fermés.

L'ampoule de taille standard place ses composants électroniques et ses LED sur une carte PC à substrat en aluminium. La partie de base de la lampe est doublée d’aluminium pour servir de zone de dissipateur thermique supplémentaire. Pour des raisons de sécurité, cette partie de base est située à l’intérieur d’une coque en plastique. Le condensateur électrolytique principal est suspendu sous la carte de circuit imprimé dans la cavité autrement vide du culot de la lampe. C'est dans cet arrangement que j'ai découvert mon premier problème, celui du contrôle qualité de l'assemblage de fabrication.