Prédictions et coûts dans l’éclairage à LED

Aujourd’hui, dans ce billet technique, nous allons parler… d’argent (entre autres !). Nous rebondissons sur le billet précédent « Comment choisir une LED dans un produit d’éclairage ? ».

A présent que nous avons déjà choisi une LED, nous allons regarder la pérennité de ce choix dans le temps.

Imaginons un système. Par exemple, un luminaire d’éclairage routier. Disons 9000 lumen avec 80 lm/W. Enlevons 10% de pertes optiques et encore 10% de perte coté driver. Nous arrivons à une spécification LED de 10000 lumen, à 100 lm/W

J’ai justement une LED à 1 euro, 100 lm et 100 lm/W, qui correspond. J’en choisis donc 100. Budget total LED : 100 Euros.

Dans quelques temps (nous verrons la fréquence), mon vendeur préféré m’annonce que la LED s’est améliorée. Au même prix, j’ai droit à 1% de plus de performance. Donc, à courant égal, j’ai 101 lm et 101 lm/W.

Quel est l’impact système du nombre de LED ?

Suivez-moi sur ce raisonnement :

1 – J’ai donc 100 LED à 101 lm, total 10 100 lm.

2 – Je peux retirer une LED, je retrouve mes 10 000 lm. J’ai gagné 1% sur le coût.

3 – J’ai donc 10 000 lm à 101 lm/W. J’en veux 100, pas besoin de 101.

Comment baisser l’efficacité ? Je monte mon courant d’opération. Petite mesure et voici ma courbe courant/efficacité (à gauche) et courant/flux (à droite). Il faut désormais 0,37 A pour être à 100 lm/W.

4 – Je monte mon courant d’opération pour retrouver 100 lm/W. J’ai monté mon courant de 2-4%. Mon flux lumineux a suivi. J’ai +2% de flux sur mes 99 LEDs, soit 10 200 lm.

5 – Je peux retirer encore 2 LEDs.

Résultat final et conservatif : +1% d’efficacité, j’ai économisé 3 LEDs. A prix identique, nous avons donc un budget de 97 € au lieu de 100 €.

Ces choses étant relativement linéaires, si nous parlons d’un gain de 10% de performance (flux efficacité à un courant donné), nous parlons donc d’un gain de 30% en coût.

Cet effet de levier peut être étendu au système. Si je retire quelques LEDs, mon voltage a baissé (3V par LED blanche). Peut-être, je peux diminuer mon driver d’une gamme. J’ai moins de points lumineux, donc moins d’optiques, etc.

Très bien.

Maintenant, la question est :

Est-ce grave, docteur, d’avoir moins de LED ?

Hélas oui. Regardons une prédiction datant de 2008 sur l’efficacité des LEDs « dans le futur » aujourd’hui :

On découvre une belle augmentation de 10% par an, prédite en 2008. Donc, si je suis le raisonnement ci-dessus, le coût produit réduit d’environ 30% par an, sous réserve de redessiner le produit chaque année.

Si je ne redessine pas mon produit, je ne bénéficie que de la baisse de coût des composants. Je ne profite pas de l’effet de levier décrit et gare à la compétition.

Et si je passe 2 ans à redessiner mon produit, en ignorant pendant ce temps l’évolution des performances, la concurrence qui ne mettra que 3 mois à atteindre un coût proche des -60% !

La réalité de l’efficacité des LED ?

Voici le graphe ci-dessous, tiré de l’excellent « Caliper », une initiative de mesure publique américaine : l’efficacité des LEDs des meilleurs produits, normalisée à une année en 2009.

On y voit une augmentation de 25% par an. Et donc un potentiel de diminuer le coût des LEDs de mon produit de près de 75% par an. L’erreur cumulée entre la prédiction et la réalité est énorme.

Le même objectif d’une précision de coût de 30% nous informe que le redesign doit être effectué… tous les 4 mois.

Opportunités pour les fabricants de luminaires

En gardant simplement cet effet de levier de « +1% performance donne +3% d’efficacité », on comprend rapidement le challenge pour les fabricants de luminaires. Quelques opportunités :

• Le facteur argent est secondaire, le facteur temps est prioritaire.
• Reprendre les produits, tout le temps.
• Le plus rapide à concevoir son produit a probablement raison.
• Attention aux roadmaps et à la tendance à sous-estimer la vitesse d’amélioration d’un marché innovant.
• Nous avons ici ignoré la baisse de prix des LEDs. C’est secondaire.