L'éclairage LED : état des lieux - Dossier
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Dossier L’éclairage LED : état des lieux Réalisé par Claire EA Le 20/11/2014
SOMMAIRE
Introduction_______________________________________________________________ 3
I. Les LED : une technologie révolutionnaire ? _________________________________ 3
1. Historique __________________________________________________________ 3
2. Les LED aujourd'hui __________________________________________________ 3
II. Les LED dans le marché mondial de l’éclairage _______________________________ 4
1. Un contexte favorable au développement des LED __________________________ 4
2. La montée en puissance des LED : quelques chiffres ________________________ 5
III. Les LED en France ___________________________________________________ 6
1. La France dans l’Europe _______________________________________________ 6
2. Et en Rhône-Alpes ? __________________________________________________ 6
Conclusion _______________________________________________________________ 7
Sources _________________________________________________________________ 7
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INTRODUCTION Le 7 octobre 2014, les membres de l’Académie royale des sciences de Suède ont choisi d’attribuer le prix Nobel de physique aux Japonais Isamu Akasaki et Hiroshi Amano et à l’Américain Shuji Nakamura, inventeurs, dans les années 1990, des diodes électrolumi- nescentes (LED) bleues1. L’occasion de faire un retour sur cette technologie en passe de révolutionner le monde de l’éclairage. I. LES LED : UNE TECHNOLOGIE REVOLUTIONNAIRE ? 1. Historique Dans les années 1960 apparaissent les premières diodes de couleur, beaucoup moins énergivores que les ampoules à incandescence, qui s’appuie sur les propriétés de l’électroluminescence dans les semi-conducteurs (découvertes dans les années 1920). Rouges ou vertes, ces diodes n’étaient cependant pas une solution viable pour l’éclairage. L’invention en 1992 des diodes bleues par les professeurs Akasaki, Amano et Nakamura, qui ont pour cela utilisé du nitrure de galium-indium, a permis à terme de mettre au point les LED blanches, par l’ajout d’une couche de phosphore jaune dans une LED bleue par exemple2. 2. Les LED aujourd'hui A l’heure actuelle, les LED sont principalement utilisées pour le rétro-éclairage des écrans de télévision, smartphones et tablettes numériques. Mais elles devraient peu à peu être remplacées, pour cet usage, par les OLED, diodes composées de matériaux organiques, moins efficaces d’un point de vue énergétique mais plus adaptées au rétro-éclairage. L’éclairage domestique deviendra alors le plus important segment du marché des LED. Les lampes à LED offrent en effet nombre d’avantages par rapport aux lampes halogènes et aux lampes fluocompactes qui ont remplacé ces dernières années les lampes à incandescence. Parmi ces avantages, une durée de vie bien supérieure aux autres types d’éclairage : jusqu’à 40 000 heures, soit vingt fois plus que les ampoules halogènes et cinq fois plus que les lampes fluocompactes. Les LED ont également une efficacité énergétique supérieure à celle des lampes fluocompactes, et un potentiel de progression conséquent. En outre, contrairement à ces dernières, les LED ne contiennent pas de mercure, et émettent immédiatement le flux lumineux souhaité, sans montée en régime. Dans un avis publié en septembre 2014, l’Ademe souligne néanmoins quelques « points de vigilance » liés aux LED. Parmi ceux-ci, le prix à l’achat, encore élevé – mais qui devrait diminuer de manière significative dans les années à venir – et le risque de surchauffe lié à l’utilisation de plusieurs LED accolées, qui rend celles-ci peu adaptées à l’éclairage de forte puissance. Par ailleurs, l’Ademe rapporte une mise en garde de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES) concernant les 20/11/2014 L’éclairage LED : état des lieux Page 3 sur 8
LED de couleur bleue et blanc froid – qui contiennent une forte proportion de lumière bleue : l’ANSES recommande notamment d’éviter l’utilisation de ces LED dans les lieux fréquentés par des enfants. Surtout, le bilan environnemental des LED est encore mitigé. De fait, si l’impact environ- nemental des LED est largement inférieur à celui des lampes à incandescence (réduction des impacts jusqu’à 75%), il reste proche de l’impact des lampes flucompactes. Des améliorations sont donc encore possible, l’Ademe estimant que les progrès futurs devraient permettre d’atteindre une réduction de 85% des impacts environnementaux par rapport aux lampes à incandescence. Les points d’amélioration résident dans le processus de fabrication et le recyclage des LED3. II. LES LED DANS LE MARCHE MONDIAL DE L’ECLAIRAGE En 2012, le cabinet McKinsey a publié une étude dédiée au marché mondial de l’éclairage. Cette étude détaille les raisons de la croissance rapide de l’éclairage LED et présente un panorama du marché des LED ainsi que des prévisions concernant l’évolution de ce marché dans les années à venir4. 1. Un contexte favorable au développement des LED D’après une enquête réalisée par McKinsey en 2011, l’éclairage LED est considéré comme l’une des technologies les plus prometteuses en termes de viabilité commerciale à l’horizon 2020. De fait, plusieurs facteurs contribuent à favoriser l’envolée des LED. Les réglementations concernant l’éclairage ont un impact important sur l’évolution de ce marché. C’est ainsi que le retrait du commerce des ampoules à incandescence en Chine, des ampoules halogènes en Europe, sont autant de décisions du législateur qui favorisent le développement des LED, perçues comme une alternative viable à ces modes d’éclairage considérés dépassés. En outre, dans un contexte économique difficile et tenant compte des enjeux environnementaux, toujours plus prégnants, les Etats relèvent peu à peu leurs exigences en termes d’efficacité énergétique : l’Union européenne par exemple a dès 2010 décidé qu’en 2020, tous les nouveaux bâtiments seraient à basse consommation, voire passifs ; une directive entrée en vigueur fin 2012 fixe comme objectif d'accroître de 20 % l'efficacité énergétique d'ici à 2020. Par ailleurs, les mesures instaurées dans le cadre de la transition énergétique, qui visent notamment à limiter l’utilisation de certaines sources d’énergie, contribuent à encourager le développement de solutions à haute efficacité énergétique. Cette tendance est également encouragée par l’érosion rapide du prix des LED, même si celles-ci restent, à l’heure actuelle, plus coûteuse que les moyens d’éclairage traditionnels. Le rapport McKinsey cite plusieurs raisons expliquant cette diminution des coûts : d’une part, la Chine a réalisé d’énormes investissements dans le secteur des LED, accélérant la production dans ce pays ; la demande en revanche n’ayant pas augmenté aussi vite que ce qui avait été prévu, les prix ont diminué. En 2012, les auteurs du rapport prévoyaient une 20/11/2014 L’éclairage LED : état des lieux Page 4 sur 8
baisse des coûts de 14% pour les LED de faible puissance et de 13% pour les LED de forte
puissance entre 2010 et 2015.
2. La montée en puissance des LED : quelques chiffres
En conséquence, les LED devraient représenter 40% de l’ensemble du marché de l’éclairage
en 2016 et plus de 60% en 2020, avec des variations notables d’un secteur à l’autre :
- Marché de l’éclairage couranta : 9% en 2011, 45% en 2016 et 70% en 2020
- Marché de l’éclairage automobile : 13% en 2011, plus de 20% en 2016 et 36% en
2020
- Marché du rétro-éclairage : 57% en 2011, 96% en 100% en 2020.
Le marché des LED, tous secteurs confondus, devrait représenter 64 milliards d’euros en
2020 (9 milliards d’euros en 2011, 37 milliards en 2016), dont :
- 57 milliards d’euros pour le marché de l’éclairage courant
- 6 milliards d’euros pour le marché de l’éclairage automobile
- 1 milliard d’euros pour le marché du rétro-éclairage.
a
Le marché de l’éclairage courant englobe sept applications : éclairage domestique, bureaux,
commerces, industrie hôtelière, milieu industriel, éclairage extérieur, éclairage architectural.
20/11/2014 L’éclairage LED : état des lieux Page 5 sur 8III. LES LED EN FRANCE 1. La France dans l’Europe D’après une étude réalisée en mars 2014 par l’institut de recherche GfK, la France est en retard par rapport au reste de l’Europe. C’est ainsi que d’après Benjamin Azoulay, directeur général de Philips Lighting France, « sur le marché des professionnels, la pénétration de la LED atteint 45 % en Allemagne, contre 30 % en France ». L’explication de ce retard français résiderait, selon cette même étude, dans le faible coût de l’électricité dans l’Hexagone, qui diminue le retour sur investissement5. Mais la prochaine directive européenne sur l’éclairage, prévue pour septembre 2016, devrait encourager le recours aux LED, en interdisant la vente d’ampoules de classe C, et notamment les ampoules éco-halogènes. Courant 2014, les acteurs de l’éclairage traditionnel, soutenus par l’Allemagne, ont cependant demandé un report de quatre ans de l’échéance. La France a quant à elle demandé un report à 2018. Les partisans de ce report considèrent qu’il n’y aura pas de solution de remplacement satisfaisante en 2016, notamment en raison du coût encore élevé des LED. Le dossier a été repoussé à la fin de l’année par la Commission, en raison des élections européennes6. 2. Et en Rhône-Alpes ? La région Rhône-Alpes, quant à elle, accueille plusieurs acteurs spécialisés dans les technologies LED, tant PME et startups que grands groupes industriels. C’est ainsi que Soitec, groupe basé à Grenoble qui avait annoncé fin 2010 vouloir entrer sur le marché des LED7, a fait partie en 2013 des entreprises sélectionnées par la RATP pour équiper en LED l’ensemble de son réseau RER et métro. L’autre entreprise sélectionnée, Philips – dans le cadre d’un groupement avec la PME francilienne Step –, a converti près de la moitié de son site lyonnais aux LED8. Autre entreprise de la région, Diffuselec, PME lyonnaise, qui mène en partenariat avec d’autres PME et ETI, ainsi qu’avec le CEA-Leti de Grenoble, le projet SmartLight : soutenu par l’Ademe, ce projet doit permettre la mise sur le marché en 2015 d’une nouvelle gamme d’éclairage LED intelligent9. Dans ce cadre, Diffuselec a lancé en 2013 la construction d’une nouvelle usine à Chaneins, dans l’Ain. Rien que dans le département du Rhône, une cinquantaine d’entreprises travailleraient sur l’éclairage LED, d’après un dossier réalisé par La Tribune au printemps 201410. Et en Isère, le Professeur Hiroshi Amano, prix Nobel de physique 2014 pour sa contribution à l’invention des LED bleues, s’est associé à une start-up grenobloise, Aledia, pour produire des LED 3D qui visent à remplacer les LED 2D traditionnelles. Cette start-up, créée en 2011 à la suite de plusieurs années de recherche au CEA-Leti, développe une technologie à base de micro-fils permettant de réduire de manière significative les coûts par rapport aux LED conventionnelles11. 20/11/2014 L’éclairage LED : état des lieux Page 6 sur 8
Pour accompagner ces entreprises, le Cluster Lumière, cluster d’envergure nationale basé à Lyon, et dont plus de la moitié des adhérents sont des entreprises rhônalpines, a mis en place début 2012 la plateforme Piséo, installée à Vénissieux, dont l’un des objectifs principaux est de mutualiser la recherche des PME et TPE du secteur. Cette plateforme est l’aboutissement du Programme Innovation LED du cluster, lauréat en 2011 de la sélection nationale grappes d’entreprises. CONCLUSION Encouragé par un contexte économique et social marqué par des exigences de plus en plus hautes en matière d’efficacité énergétique, l’éclairage LED semble avoir de beaux jours devant lui et être promis à une croissance forte dans les années à venir. Si la France accuse un certain retard dans ce domaine, largement imputable au faible coût de l’électricité, qui impacte le retour sur investissement des LED, la région Rhône-Alpes, quant à elle, se distingue par son dynamisme dans ce secteur, tant du point de vue des entreprises installées dans la région que des projets de recherche et d’innovation en cours. SOURCES 1 « The Nobel Prize in Physics 2014 », Nobelprize.org, 2014, Url : http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/ 2 « Le Nobel de physique attribué aux inventeurs de la LED bleue », Le Monde, 7 octobre 2014, Url : http://www.lemonde.fr/sciences/article/2014/10/07/le-nobel-de-physique-attribue- a-la-lumiere-bleue_4501890_1650684.html 3 L’éclairage à diodes électroluminescentes (LED), Ademe, septembre 2014, téléchargeable en PDF à l’adresse suivante : http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/ademe_avis-led_23092014.pdf 4 McKinsey & Company, Lighting the way: Perspectives on the global lighting market, 2e édition, 2012, téléchargeable en PDF à l’adresse suivante : www.mckinsey.com/~/media/mckinsey/dotcom/client_service/automotive%20and%20assem bly/lighting_the_way_perspectives_on_global_lighting_market_2012.ashx 5 FEUERSTEIN I., « Les LED s’installent dans l’éclairage européen », Les Echos, 28 mars 2014, Url : http://www.lesechos.fr/28/03/2014/LesEchos/21657-070-ECH_les-led-s-installent- dans-l-eclairage-europeen.htm 6 « La fin de l’halogène, nouveau casse-tête pour les fabricants d’ampoules », Les Echos, 20 juillet 2014, Url : http://www.lesechos.fr/20/07/2014/lesechos.fr/0203651947234_la-fin-de- l-halogene--nouveau-casse-tete-pour-les-fabricants-d-ampoules.htm 20/11/2014 L’éclairage LED : état des lieux Page 7 sur 8
7 « Après le solaire, Soitec vise les LED et la mobilité électrique », La Tribune, 1er décembre 2010, Url : http://www.latribune.fr/green-business/l-actualite/20101201trib000578419/apres- le-solaire-soitec-vise-les-led-et-la-mobilite-electrique.html 8 QUIRET M., « La percée des LED rebat les cartes de l’industrie de l’éclairage, Les Echos, 5 juin 2013, Url : http://www.lesechos.fr/05/06/2013/LesEchos/21450-117-ECH_la-percee-des- led-rebat-les-cartes-de-l-industrie-de-l-eclairage.htm 9 BOUCQ I., « Et la lumière fut… intelligente et économique », La Tribune, 13 décembre 2013, Url : http://www.latribune.fr/regions/rhone-alpes/20131212trib000800690/et-la-lumiere-fut- intelligente-et-economique.html 10 LONGCHAMPT V., « Lumière sur les futurs champions de la LED », Tribune de Lyon, 26 mars 2014, Url : http://www.tribunedelyon.fr/?actualite/economie/41952-lumiere-sur-les- futurs-champions-de-la-led 11 « L’un des trois lauréats 2014 du prix Nobel de physique soutient la technologie LED d’Aledia à base de micro-fils », communiqué de presse d’Aledia, 13 octobre 2014, Url : http://www.aledia.com/en/news/le-prix-nobel-de-physique-soutient-la-technologie-led- aledia-5/ Illustration en première page : Ampoules, Copyright © Xavier Bonnafous, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ampoules.jpg 20/11/2014 L’éclairage LED : état des lieux Page 8 sur 8
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