Lampes LED

Cette page parle de la lampe LED complète : l’objet que l’on visse dans la douille et qui éclaire une pièce entière — les LED blanches, leur convertisseur électronique et le culot standard, le tout logé dans un seul boîtier. La LED en tant que composant nu (sa puce, son spectre, sa tension de seuil) est traitée en profondeur dans la page LED de la couche 3 : les deux pages se complètent.

En une quinzaine d’années, la lampe LED a remplacé l’ampoule à incandescence partout dans les foyers. Ce n’est pas un simple changement de filament : c’est l’arrivée d’un vrai petit appareil électronique dans un objet qu’on avait toujours considéré comme une résistance dans du verre. Cette page explique ce qui se cache dans le culot, pourquoi la facture fond, ce que signifient réellement « 2700 K » et « équivalent 60 W », et quels pièges éviter (variateur, scintillement, « veille » éteinte).

1. C'est quoi ?

Une lampe LED (LED LAMPS ou LED bulbs en anglais) est l’objet complet vendu en rayon : un boîtier standard se vissant sur un culot à vis E14 (petit pas de vis) ou E27 (grand, le plus répandu en France), ou encore sur une base à fiches GU10 pour les spots. À l’intérieur, trois familles de pièces cohabitent :

• plusieurs LED blanches — typiquement 5 à 30 puces sous un diffuseur déjà mat, ou quelques « filaments » LED pour l’esthétique vintage ;
• un driver — un convertisseur du 230 V alternatif vers un courant continu et constant, miniaturisé dans le culot ;
• une mécanique thermique et optique — un dissipateur aluminium, un diffuseur, un culot isolé.

C’est là la grande différence avec une ampoule classique : l’ampoule à incandescence n’était qu’un filament résistif dans du verre, qui acceptait le 230 V directement. La lampe LED, elle, contient une alimentation à découpage : c’est un petit appareil électronique qui vit avec l’alternatif, pas une résistance passive. C’est aussi ce qui explique la plupart de ses comportements particuliers (gradation, veille, mort soudaine).

Vocabulaire anglais ↔ français qui revient sans cesse :

Anglais	Français	Rôle dans la lampe
driver	convertisseur / alimentation	transforme et limite le courant des LED
bulb	ampoule	l’enveloppe translucide
base	culot	partie filetée qui se visse (E27, GU10)
socket	douille	dans le luminaire, reçoit le culot
heat sink	dissipateur	évacue la chaleur résiduelle
diffuser	diffuseur	répartit homogènement la lumière
dimming	gradation	variation de la luminosité

On croise des lampes LED partout : plafonniers de maisons, spots encastrés GU10, lampes de chevet, tubes « T8 LED » des ateliers, rubans (strips) dotés d’un driver séparé, projecteurs extérieurs, lampes frontales de camping, éclairage de vélo — et jusqu’aux feux tricolores. Au rayon français, deux formats dominent : le spot GU10 et la A60 E27 (la forme « ampoule » classique).

Repères chiffrés à retenir dès maintenant : la lampe LED remplace une incandescence en consommant de 8 à 10 fois moins (une 60 W devient une 8 W), dure 15 000 à 50 000 h, produit 80 à 150 lm/W, et offre des blancs de 2700 à 6500 K. La suite de la page justifie chacun de ces chiffres.

2. Comment ça marche ?

Le trajet du courant, du 230 V à la lumière

Suivons l’électricité depuis la douille jusqu’à la lumière :

1. Entrée et protection — le courant entre par le culot E27 et traverse un fusible (souvent matérialisé par une résistance céramique de puissance), puis un petit filtre antiparasite (condensateur et résistances) qui empêche le circuit de polluer le réseau à la fréquence de découpage.
2. Pont de diodes — quatre diodes redressent le sinus 50 Hz : la tension reste alternée dans le temps, mais ne passe plus en négatif. L’enveloppe redressée « bat » à 100 Hz.
3. Condensateur de lissage — un condensateur électrolytique (typiquement 4,7 à 22 µF sous 400 V) lisse les impulsions redressées en une tension quasi continue d’environ 325 V (230 V × √2 ≈ 325 V).
4. Driver à découpage — un transistor commuté à haute fréquence (de quelques dizaines à quelques centaines de kHz) et une petite inductance abaissent cette tension vers 30 à 70 V et imposent un courant constant de 60 à 350 mA, indépendant des fluctuations du réseau. C’est ce courant constant qui garantit la stabilité de l’éclat et la longévité des LED.
5. Chaîne LED — les LED blanches sont montées en série, chaque puce « tombant » 2,8 à 3,4 V : dix à vingt puces additionnent leurs tensions. À cette chaîne est fixé le dissipateur aluminium, qui évacue la chaleur résiduelle.

SchémaDu 230 V alternatif au courant constant des LED

Ce qui compte pour la facture, c’est l’efficacité lumineuse (luminous efficacy) : combien de lumens (lm, la quantité de lumière perçue par l’œil humain) on obtient pour chaque watt consommé.

efficacité (lm/W) = flux lumineux (lm) ÷ puissance (W)

Une incandescence produit à peine 10 à 15 lm/W (un filament chauffé au blanc renvoie presque tout en infrarouge), une halogène 15 à 25 lm/W, une LED se situe entre 80 et 150 lm/W selon la gamme. D’où la règle de remplacement « 60 W vers 8 W » : même flux (environ 750 lm), dix fois moins de watts facturés.

Où va l’énergie qui ne devient pas lumière

À 100 lm/W, une lampe LED convertit environ 15 à 20 % de son énergie en lumière visible : le reste part en chaleur — encore beaucoup, mais contre plus de 95 % pour une incandescence. Cette chaleur ne peut pas rester piégée : l’excès de température abîme les LED et le driver. D’où le dissipateur aluminium, dont les ailettes sont d’autant plus visibles que la lampe délivre de puissance. C’est aussi la raison pour laquelle les lampes LED n’aiment pas être enfermées : une lampe 15 W dans un plafonnier clos peut vivre plusieurs fois moins longtemps que spécifié.

Sur la boîte d’une lampe honnête, on trouve : la puissance absorbée (W), le flux lumineux (lm), la température de couleur (CCT en K), l’IRC (Ra), l’angle du faisceau (beam angle), l’efficacité (lm/W) et souvent le nombre de cycles d’allumage tolérés. Mieux vaut une valeur en lumens précise qu’un « équivalent 60 W » vague — on va voir pourquoi.

3. Dans le vrai monde

Température de couleur et rendu des couleurs (IRC)

La température de couleur (CCT, correlated color temperature) mesure en kelvins la teinte du blanc — la « couleur » de la lumière, pas sa puissance. C’est un repère physique hérité de la teinte d’un corps noir chauffé :

Température	Nom courant	Ambiance	Où l’utiliser
2200 à 2700 K	blanc chaud	chaleureux, « bougie »	salon, chambre, applique
3000 à 4000 K	blanc neutre	neutre	cuisine, atelier, salle de bains
5000 à 6500 K	blanc froid	contrasté, fatigant le soir	garage, cave, chantier

L’autre chiffre méconnu est l’IRC (indice de rendu des couleurs, CRI ou Ra en anglais — Color Rendering Index) : la capacité de la lampe à faire percevoir correctement les couleurs. Le minimum commercial est Ra 80 ; les gammes bas de gamme descendent parfois à Ra 70, et le rouge vire alors à l’abricot terne. Pour choisir une peinture, apprécier un plat ou se maquiller : viser Ra 90 et plus. Les LED à haut IRC coûtent un peu plus cher (elles combinent plusieurs phosphores) mais la différence se voit à l’œil nu.

Gradation : le piège du variateur

Le standard historique de la gradation domestique est le variateur à TRIAC (celui des gradateurs « universels » d’hier) : il coupe une portion de chaque alternance (découpage de phase) et était conçu pour des charges résistives lourdes de 40 à 500 W. Or une lampe LED moderne, c’est :

• une charge de quelques watts — le TRIAC n’atteint pas son courant de maintien et se comporte de façon erratique ;
• une charge électronique (capacitive elle aussi) qui digère mal les coupes de phase : la gradation devient abrupte ou impossible, un grésillement (buzz) audible sort du variateur, la lampe s’éteint brutalement en descendant le curseur.

Les drivers récents gradent proprement par PWM (pulse-width modulation, modulation de largeur d’impulsion) : le driver lui-même découpe le courant des LED en impulsions — plus les impulsions sont courtes, moins il y a de lumière — de façon stable et linéaire. D’autres gradent en réduisant simplement le courant (les mA). Les lampes « dimmables TRIAC-compatibles » intègrent même un driver qui sait interpréter la découpe de phase faite au mur. Une gradation correcte descend jusqu’à quelques pour-cents du flux, sans claquement ni marche d’escalier.

Autre piège moins visible : le scintillement (flicker). Un driver bas de gamme sans condensateur de sortie laisse passer une modulation de l’éclairage à 100 Hz — invisible, mais assez violente pour fatiguer les yeux et, chez les personnes sensibles, provoquer des maux de tête. Test rapide : filmez la lampe avec un smartphone — des bandes sombres qui défilent dans la vidéo trahissent la modulation. Les bons fabricants chiffrent le flicker ; viser une modulation inférieure à 10 %.

La vérité est en lumens : le piège de l’équivalent watts

Correspondance honnête pour une LED de qualité (environ 100 lm/W) :

Ancienne incandescente	Flux attendu	Lampe LED qui remplace
25 W	250 lm	2 à 3 W
40 W	450 à 500 lm	4 à 5 W
60 W	700 à 750 lm	6 à 8 W
75 W	950 à 1000 lm	9 à 11 W
100 W	1300 à 1400 lm	12 à 15 W

Prix courants en rayon (France) : 2 à 10 € pour une E27 standard de qualité correcte, 5 à 15 € pour des lampes dimmables ou à haut IRC, 2 à 7 € pour les GU10. Le surcoût se justifie quand il paye un dissipateur sérieux, une notice complète (flux, IRC, flicker) et une marque joignable en SAV.

Durée de vie : ce n’est pas la LED qui meurt

Les fabricants annoncent 15 000 à 50 000 h — à 3 ou 4 h d’allumage par jour, 15 000 h font une dizaine d’années et 25 000 h en font quinze ou plus. Mais, dans la vraie vie, c’est souvent le driver qui meurt avant les LED :

• le condensateur électrolytique de lissage est le composant fragile : sa durée de vie est chiffrée à quelques milliers d’heures à sa température maximale (105 °C), et il se dessèche d’autant plus vite que la lampe chauffe mal (luminaire clos, lampe trop puissante pour le luminaire) ;
• les surtensions (foudre sur la ligne, réseau instable) percent le driver d’un coup : la lampe entière meurt d’un claquage de quelques centimes de composants ;
• les cycles thermiques (chauffe-refroidissement répétés) fracturent lentement les soudures quand le culot ventile mal.

Les fiches sérieuses parlent de L70 : au terme de la durée annoncée, les LED conservent encore 70 % de leur flux initial. Elles ne s’éteignent pas d’un coup, elles s’affaiblissent. Côté symptômes : une lampe morte soudainement pointe presque toujours vers le driver ; une lampe qui sombre lentement pendant des mois signale l’usure des puces. Réparer consiste à changer, à la limite, le condensateur — une affaire d’électronicien équipé ; pour les débutants, remplacer la lampe.

Sécurité et recyclage

Une lampe LED usagée ne va pas à la poubelle : c’est un objet électronique, pas un déchet ménager.

Si l’on veut ouvrir une lampe morte pour comprendre (pédagogie oblige) : débrancher d’abord, attendre une minute que le condensateur de lissage se décharge, vérifier au multimètre avant de toucher, et manipuler avec précaution — certaines parties du circuit conservent des tensions dangereuses quelques minutes après débranchement. Jamais d’ouverture sur une lampe simplement « soupçonnée » d’être branchée.

4. Exemple pratique

Manipulation : la lampe au compteur

Deux essais simples, une pièce à la fois. Test au compteur : sur un compteur électronique (type Linky), affichez la puissance instantanée (appuyez plusieurs fois sur la touche jusqu’à « Puissance apparente »). Remplacez une incandescence 60 W — si une survivante existe — par une LED 8 W : la puissance absorbée tombe d’environ 60 W à environ 8 W sous vos yeux. Test des yeux : allumez les deux lampes côte à côte pour comparer le blanc chaud 2700 K de la LED au jaune prononcé de l’incandescente ; et s’il y a un variateur, descendez la gradation de la LED jusqu’au grésillement — vous avez maintenant expérimenté le piège du TRIAC en vrai.

Exercice résolu : la facture annuelle d’une lampe 60 W

Énoncé : un salon est éclairé par une ampoule de 60 W allumée 4 h par jour tous les jours de l’année. On la remplace par une lampe LED de 8 W à la lumière équivalente. Prix du kWh : 0,25 € ; le mix électrique émet environ 30 g de CO₂ par kWh. Calculer la facture annuelle de chaque lampe, l’économie, le CO₂ évité, et la projection sur la durée de vie (25 000 h).

Étape 1 — énergie consommée par l’ampoule en un an :

E = 60 W × 4 h × 365 j ÷ 1000 = 87,6 kWh

Étape 2 — coût annuel de l’ampoule : 87,6 kWh × 0,25 €/kWh = 21,90 € par an.

Étape 3 — même calcul pour la LED :

E = 8 W × 4 h × 365 j ÷ 1000 = 11,68 kWh

Coût annuel : 11,68 kWh × 0,25 €/kWh = 2,92 € par an.

Étape 4 — bilan. L’économie vaut 21,90 − 2,92 = 18,98 € par an pour cette seule lampe. Le CO₂ évité vaut (87,6 − 11,68) × 30 g ≈ 2,3 kg par an. La lampe de rechange coûtant 3 à 5 €, elle est amortie dès les premiers mois. Sur sa durée de vie théorique (25 000 h, soit plus de 17 ans à 4 h par jour), l’économie cumulée approche 325 € — environ 80 fois le prix d’achat.

5. Vérifier sa compréhension

Répondez mentalement aux cinq questions, puis comparez avec l’encadré des réponses.

1. Pourquoi une lampe LED contient-elle un driver, alors qu’une ampoule à incandescence se branchait directement sur le 230 V ?
2. Une lampe est vendue « équivalent 40 W » sans mention de lumens : quel chiffre recherchez-vous pour savoir combien de lumière elle produit réellement, et à quoi vous attendre ?
3. Votre variateur ancien fait grésiller les LED et la luminosité ne descend presque pas : expliquez la cause technique de ce comportement.
4. Les LED « durent 50 000 h », pourtant votre lampe est morte en quatre ans : quel composant est le plus probable fautif, et pourquoi ?
5. Vous coupez l’interrupteur, la lampe semble éteinte : peut-elle continuer à consommer ? Dans quels cas, et combien ?

6. Pour aller plus loin

• US Department of Energy — LED Lighting — l’agence américaine de l’énergie explique le rendement des LED, la durée de vie exprimée en L70 et le coût total sur le cycle de vie ; la référence institutionnelle anglophone.
• Wikipedia — LED lamp — vue d’ensemble historique et technique : drivers, formes de lampe, compatibilité des variateurs, recyclage.
• Wikipedia — Luminous efficacy — le tableau des efficacités de toutes les technologies d’éclairage, du feu à la LED, pour replacer les 80 à 150 lm/W en perspective.
• Wikipedia — Color temperature — la physique des kelvins, la température de couleur corrélée (CCT) et ses usages en photographie et en architecture.
• Wikimedia Commons — LED-E27-Light-Bulb-1134.jpg — la photo utilisée dans cette page (circuit interne d’une lampe E27), sous licence CC BY-SA 4.0, libre pour vos montages et projets.