Un guide complet pour choisir et installer les bandes LED adéquates

Les rubans LED font désormais partie intégrante des projets d'éclairage modernes. Ils sont polyvalents, économes en énergie et esthétiques, mais le marché est vaste et les différences de qualité sont importantes. Un mauvais choix ou une installation incorrecte peut conduire à des performances décevantes ou à une durée de vie réduite. Dans cet article, nous regroupons des conseils pratiques et des informations techniques pour que vous, électricien, fassiez les bons choix et évitiez les erreurs.

Structure et types de bandes LED

Une bande LED est composée d'un circuit imprimé (PCB) flexible sur lequel sont montées des puces LED individuelles. Les différences entre les bandes  LED sont principalement déterminées par le type de puce LED utilisé. Il existe par exemple des composants SMD (Surface Mounted Device), qui sont fixés par soudure à des pads en cuivre sur le circuit imprimé. En outre, les bandes LED avec COB (Chip on Board) font leur apparition sur le marché. Dans ce cas, plusieurs puces sont placées les unes à côté des autres de manière harmonieuse, ce qui permet d'obtenir une image lumineuse beaucoup plus lisse. Dans le passé, il existait également des bandes non flexibles d'une trentaine de centimètres avec des composants SMD qui pouvaient être reliés entre eux. Cette version est toutefois de plus en plus rare et la demande a pratiquement disparu.
Outre le type de puce, la variation se situe principalement au niveau du rendement lumineux et de la couleur de la lumière, comme RGB, Tunable White ou Dim-to-Warm.

Une bande LED se compose généralement de deux couches: une fine ligne d'alimentation à travers laquelle passe, par exemple, du 24 V, et le circuit imprimé flexible sur lequel sont montées les LED (SMD ou COB). Des résistances sont placées dans chaque segment pour limiter le courant, et des points de soudure permettent de couper la bande et de la ressouder. Pour faciliter le montage, la plupart des bandes LED sont équipées d'un ruban adhésif double face. Pour les variantes étanches, une couche protectrice d'époxy est appliquée sur les LED.

Les bandes LED peuvent être contrôlées de deux manières: par résistance - les résistances régulant le courant - ou par circuit intégré - les circuits intégrés assurant un contrôle plus avancé, comme le contrôle individuel ou par segment des LED, ce qui est souvent utilisé dans les bandes RGB numériques, par exemple.

Le CRI et le SDCM sont les principaux indicateurs permettant de déterminer la qualité des bandes LED

Indicateurs de qualité

Toutes les bandes LED ne sont pas égales. Certains paramètres doivent être pris en compte. Le CRI (indice de rendu des couleurs) peut être considéré comme l'un des meilleurs indicateurs de la qualité des LED. Il doit être d'au moins 80. Si le rendu des couleurs est important pour l'application, par exemple dans les magasins ou les arts, il faut envisager un CRI supérieur ou égal à 90, voire 95.

Un autre facteur important est le SDCM (Standard Deviation of Colour Matching), également connu sous le nom d'étapes MacAdam. La plupart des bandes LED ne dépassent pas un SDCM de 3. Si c'est le cas, des différences de couleur peuvent être observées entre les différents SMD d'une même bande. Enfin, la tension du ruban LED est également un facteur important. Avec des bandes LED fonctionnant à 24 V, il y a moins de pertes de tension.

Il existe également des indicateurs permettant de déterminer si une bande n'est pas de bonne qualité. Il est important de s'assurer que tous les détails figurent sur l'emballage, tels que les lumens par mètre, la puissance par mètre, la couleur de la lumière, le CRI, l'indice de protection IP, la tension et le marquage CE de la LED.

Choisir la bonne bande LED

Le choix de la bonne bande LED commence toujours par l'application, l'environnement de montage et l'expérience lumineuse souhaitée. Pour l'éclairage d'ambiance, il est recommandé d'utiliser une bande de 500 à 1.000 lm/m. Pour un éclairage fonctionnel, par exemple sous les armoires de cuisine, il est recommandé d'utiliser une bande de 1.000 lm/m à 1.500 lm/m. Pour un plan de travail de couleur claire, 1.000 lm/m suffisent; pour un plan de travail de couleur foncée, il faut aller jusqu'à 1.500 lm/m. L'éclairage fonctionnel contre le plafond doit être supérieur à 2.500 lm/m. S'il sert à éclairer un bureau, il est préférable d'opter pour 3.000 lm/m.

Un type de lumière pour chaque situation

Pour l'éclairage général, une bande LED blanche ou tunable white (TW) constitue le meilleur choix. Pour l'éclairage d'accentuation, on peut également utiliser des LED TW, RGB ou RGBW. Dans la plupart des cas, on utilise des bandes monochromes de 2.700 K ou 3.000 K. Les LED RGB et RGBW se retrouvent principalement dans l'horeca et les espaces de détente, où  elles créent une atmosphère particulière. Le tunable white est surtout utilisé dans les bureaux pour favoriser la productivité. Par ailleurs, un CRI élevé est important dans les magasins et les applications artistiques.

Si l'on souhaite créer une atmosphère plus chaleureuse, comme dans l'industrie hôtelière, certains projets résidentiels ou un espace de bien-être, il est préférable d'opter pour le dim-to-warm.

La bonne tension

Pour les pièces courtes ou les applications comportant de nombreuses intersections, comme dans les meubles ou les escaliers, il est préférable d'utiliser une bande LED de 12 volts. L'inconvénient des bandes LED de 12 volts est qu'un  courant et un champ de tension plus élevés apparaissent en cas de plus grandes longueurs. Pour ces grandes longueurs, il est recommandé d'utiliser des bandes LED de 24 V. Enfin, il y a aussi les bandes de 230 V. Celles-ci sont branchées directement sur le réseau électrique, sans alimentation séparée. Elles sont utiles pour les grandes distances droites, mais elles sont moins flexibles, plus grossières et ne peuvent pas être gradées à l'aide de pilotes standard. Elles sont donc moins adaptées aux installations intérieures ou aux courbes.

Valeur IP

La valeur IP dépend elle aussi de l'environnement dans lequel la bande LED est utilisée. Dans les environnements humides, tels que les salles de bains, les cuisines ou les applications extérieures couvertes, il est préférable d'utiliser des bandes résistantes aux éclaboussures avec IP65. Pour les espaces intérieurs secs, sans humidité ni poussière, un indice IP20 est suffisant. Les bandes IP67 peuvent être temporairement immergées (max. 30 minutes à 1 mètre de profondeur) et conviennent aux applications extérieures où la bande peut être occasionnellement mouillée, comme les façades ou les éclairages de jardin. Les bandes IP68 sont totalement étanches et peuvent être exposées à l'eau pendant de longues périodes.

Outre l'indice IP, la résistance aux UV est également très importante. En effet, la lumière du soleil a un effet important sur le vieillissement des matières plastiques qui ne conviennent pas à une utilisation en extérieur. Dans ce cas, choisissez des bandes avec un revêtement en silicone (IP65 ou supérieur) et des profilés stabilisés par rapport aux UV avec plexis correspondants.

Contrôle et gradation

Les bandes de LED sont contrôlées par une alimentation (pilote) qui convertit la tension secteur en basse tension, généralement 12 V en tension continue ou 24 V en tension continue. Pour les applications gradables, cela peut se faire avec une alimentation gradable ou avec un récepteur entre l'alimentation et la bande, qui traite le signal de gradation via le contrôle de la tension, PWM ou des protocoles tels que DALI ou DMX. Une fois le choix de la bande et du profilé effectué, on décide de la commande: via une appli, un gradateur standard, un interrupteur, un capteur ou l'intégration dans un système de gestion de l'éclairage. Dans le cas d'une application, le contrôle peut se faire dans un environnement smarthome tel que WiFi, Bluetooth ou Zigbee, ou via des systèmes professionnels tels que Casambi.

Lors de l'utilisation d'un gradateur standard, il est important de vérifier si le pilote a la bonne fréquence pour éviter le scintillement, et s'il fonctionne avec la gradation Triac ou PWM. Pour une commande via un interrupteur ou un capteur ordinaire, un pilote gradable n'est pas nécessaire, mais il est recommandé que le pilote ait une durée de vie supérieure à celle de la bande LED. Si la bande est intégrée dans un système de gestion de l'éclairage existant, le pilote doit être compatible avec le protocole utilisé, tel que DALI, KNX ou DMX, ce dernier étant principalement utilisé dans le secteur du divertissement et nécessitant davantage de connaissances en matière de programmation.

Gradation par PWM ou par la tension

La gradation PWM (Pulse Width Modulation) est la méthode la plus couramment utilisée pour la gradation des bandes de LED. Ici, le courant est allumé et éteint très rapidement, le rapport entre 'allumé' et 'éteint' déterminant l'intensité des LED. Comme la tension d'alimentation reste la même, les LED conservent leur température de couleur et leur efficacité. Toutefois, un scintillement peut se produire à basse fréquence ou avec des composants de qualité inférieure, car les impulsions sont perçues par l'œil humain. Ce principe est utilisé dans des systèmes tels que DALI et 1-10 V.

Une autre méthode est la gradation par la tension, où la tension de sortie est réduite ou augmentée pour ajuster l'intensité lumineuse. Cette technique est moins précise et moins efficace, car la couleur et la clarté peuvent toutes deux changer. C'est pourquoi la gradation par tension est rarement utilisée dans les bandes LED modernes.

Scintillement lors de la gradation

Une gradation correcte signifie une sortie lumineuse stable sans scintillement, une bonne adéquation entre le pilote et la bande et une transition en douceur de la luminosité, sans paliers soudains ni perte de cohérence des couleurs.

Pour éviter le scintillement lors de la gradation, il est important de tenir compte de la charge minimale que le pilote doit pouvoir grader et d'utiliser un gradateur adapté aux bandes LED. En outre, il faut toujours utiliser un pilote de qualité avec une fréquence PWM élevée (min. 1 kHz, de préférence 4-10 kHz pour les prises de vue) et veiller à la compatibilité entre le pilote et le gradateur. Enfin, choisissez des bandes LED avec stabilisation de courant constante ou avec des circuits intégrés. Dans les environnements sensibles (tels que les studios, les environnements de soins ou le commerce de détail), des pilotes sans scintillement sont essentiels.

Sans refroidissement, une bande LED peut se dégrader visiblement en l'espace de quelques mois

Considérations relatives à l'installation

Une bonne installation commence par une préparation minutieuse. Il est important de calculer à l'avance la puissance nécessaire et de vérifier si l'alimentation est adaptée. Évitez au préalable de plier ou de courber la bande et veillez à ce que le support soit propre, sec et plat. Utilisez toujours un profilé en aluminium pour refroidir la bande (sauf indication contraire) et faites attention à la polarité lors du branchement. Enfin, tenez compte de la chute de tension sur les grandes longueurs et, avant le montage final, testez le fonctionnement de l'ensemble de l'installation.

Un matériel de montage fiable

Lors du montage, ce sont les assemblages soudés qui offrent la connexion la plus fiable, en particulier aux points critiques. Il existe également des connecteurs, mais ne choisissez ici que les variantes professionnelles. Elles sont plus faciles à utiliser lors de l'installation, mais la connexion peut se déconnecter à plus ou moins long terme.

Les profilés en aluminium assurent un bon refroidissement, une bonne protection et un montage étanche. Le ruban adhésif (de qualité), quant à lui, ne convient qu'aux substrats propres, plats et non poreux. Évitez le bois ou le stuc, par exemple.

Importance des profilés en aluminium

Un profilé en aluminium assure une dissipation thermique supplémentaire, protège contre la poussière et les chocs et garantit une finition soignée, ce qui est favorable à la durée de vie des LED. Ils réduisent également la perte de lumens due à la chaleur et contribuent à l'aspect professionnel du résultat final. Sans refroidissement, une bande LED peut se dégrader visiblement en quelques mois.

Choix d'un diffuseur

Si vous souhaitez monter une bande LED de manière nette et sûre, il est préférable d'utiliser un diffuseur. Plusieurs possibilités s'offrent à vous. Le choix du diffuseur dépend souvent de l'application. Le plus souvent, on utilise un diffuseur opale, qui produit une lumière douce et homogène, idéale pour l'éclairage indirect. Le rendement lumineux s'en trouve quelque peu réduit, mais le confort visuel est plus élevé.

Il existe également le diffuseur transparent. Il laisse passer toute la lumière, offre un rendement lumineux maximal et convient aux applications fonctionnelles ou à une installation à l'abri des regards. Enfin, il existe également un plexi noir (smoke diffuser). Ce type de diffuseur est utilisé lorsque le design est primordial et que la bande est dissimulée dans un meuble sombre, par exemple. Il faut toutefois savoir que ce type de diffuseur réduit le rendement lumineux.

Les erreurs les plus courantes

Plusieurs éléments doivent donc être pris en compte lors du montage des bandes LED. En toute logique, il y a souvent quelques erreurs:

1. Ne pas utiliser un profilé en aluminium
2. Ne pas tenir compte d'une chute de tension
3. Ne pas nettoyer ou dégraisser le support  
4. Utiliser des connecteurs peu fiables
5. Mauvaise combinaison du pilote et du gradateur
6. Découpe ou soudure incorrectes
7. Ne pas effectuer de test avant le montage
8. Alimentation électrique mal choisie ou marge de puissance insuffisante
9. Application d'un mauvais indice de protection IP
10. Courbes trop serrées ou étirement excessif

En collaboration avec Govaerts, Ledvance et Tronix Lighting.