Les caractéristiques et la durée de vie des différents feux de voiture

Connaître la durée de vie des différents feux de voiture permet d’anticiper le changement de cet accessoire. Cela offre au conducteur une meilleure sécurité, surtout lorsqu’il circule la nuit. Notez que cette durée de vie n’est pas la même pour tous les types d’ampoules. Elle varie selon la technologie, les conditions, la fréquence, la durée d’utilisation et la qualité de fabrication. Vous devrez donc choisir la technologie d’ampoule la plus appropriée parmi les nombreux modèles d’halogène, Xénon ou LED. Voici ce qu’il faut en savoir.

Les ampoules halogènes

Les phares halogènes sont des ampoules à incandescence à l’ancienne. Il s’agit du plus vieux modèle, et du plus populaire. Elles fonctionnent comme celles utilisées à l’intérieur des maisons, à l’aide d’un filament pour produire de la lumière.

L’ampoule halogène se compose d'une capsule en verre. À l'intérieur, un gaz appelé « halogène » permet à la fois d’augmenter la température interne et d’obtenir une liaison chimique avec le tungstène pour obtenir une lumière plus brillante. Au cœur de l’ampoule est disposé un filament en tungstène de forme rectiligne composé de plusieurs spires empilées sur une longueur et un diamètre prédéfini en fonction de la durée de vie et la puissance de l‘ampoule : 35w, 55w, 60w, 65w, 100w, etc… Sous tension, le filament à spirale va opposer une forte résistance au courant électrique, ce qui va provoquer un échauffement et une fusion du filament. Les vapeurs de tungstène en combinaison avec le gaz halogène créeront ainsi une lumière très puissante.

L'ampoule à incandescence ordinaire est une technologie qui tend à disparaître de l’industrie automobile. En effet, le filament crée environ 90 % de chaleur perdue et seulement 10 % de lumière. La technologie halogène subit une grande perte énergétique due ondes électromagnétiques rouges et infrarouges. Ce phénomène est à l’origine de sa forte consommation électrique et de sa courte durée de vie. Ces traditionnelles ampoules à filament ont une durée de vie qui varie de 200 à 600 heures. Notez que les ampoules halogènes sont également très fragiles et ne supportent pas bien les chocs et vibrations.

Les ampoules xénon

Parmi les différents feux de voiture, les ampoules xénon sont majoritairement utilisées sur les véhicules haut de gamme. Contrairement aux ampoules halogènes, les ampoules xénon ne possèdent pas de filament à incandescence. Elles utilisent du gaz xénon au lieu d’un gaz halogène, comme l’iode ou le brome. Le xénon est un gaz très rare sur terre, de la famille des gaz nobles, inerte dans la plupart des réactions chimiques.

L’ampoule xénon ou à décharge possède un fonctionnement complexe et ne peut fonctionner sans un module de gestion électronique appelé « ballast ». Doté d’un système de sécurité, celui-ci joue le rôle de « starter » amplificateur et de régulateur électronique. À l’allumage de l’ampoule, une décharge électrique d’environ 25 000 volts est générée par le ballast et appliquée entre les deux électrodes. Un arc électrique se forme et vient embraser le gaz xénon enfermé dans la petite bulle de verre, ce qui lui donne cette teinte d’éclairage particulière et légèrement bleutée. Un courant de 85V est maintenu pour conserver l’arc électrique à la puissance prédéfinie. Il est ainsi possible de jouer sur la puissance pour obtenir une lumière plus ou moins blanche avec une légère teinte bleutée, voire violette, selon la puissance du courant appliqué.

Cela explique la coloration naturelle des phares xénon puisqu'ils émettent une lumière de couleur bleue, contrairement aux ampoules halogènes qui émettent une couleur plutôt jaune, et pour lesquelles la couleur d’éclairage blanc/bleutée est obtenue à l’aide d’un filtre coloré incorporé à l’usine autour de l’ampoule.

Bilan, les ampoules au xénon sont une technologie complexe mais furent une véritable révolution à leur époque que ce soit en termes de rendement énergétique, de puissance, ou de couleur d’éclairage. Leur teinte se rapproche de la lumière du jour contrairement à celle de l'ampoule halogène. L’ampoule xénon ne perd pas d’énergie à chauffer un filament de tungstène, elle crée seulement un arc électrique pour enflammer le gaz xénon, ce qui demande une consommation électrique moindre. Les phares au xénon durent ainsi plus longtemps que les ampoules tungstène-halogène, soit environ 1000 à 2500 heures pour le xénon et seulement 200 à 600 heures pour une ampoule halogène.

La principale qualité du xénon est son intensité lumineuse, avec ses 3000 Lumens et une consommation électrique minime de 35W contre seulement 1500 Lumens avec une ampoule halogène et 55 Watts de consommation. La technologie xénon offre au conducteur une meilleure visibilité et un faisceau lumineux plus clair. Notez que les phares xénon ont certes un bon rendement énergétique mais subissent de grandes pertes électromagnétiques, en particulier dans le violet et l'ultraviolet.

Différents feux de voiture : les ampoules LED

LED est le diminutif du mot anglais : Light-emitting diode ou diode électroluminescente en français. Une ampoule LED est un système optoélectronique qui émet de la lumière lorsqu'il est parcouru par un courant électrique. Il convertit l’énergie électrique en lumière avec un rayonnement chromatique précis. Contrairement au xénon et à l’halogène, toutes les ondes magnétiques émises par la LED sont dans le spectre visible par l’œil humain.

L'origine des phares LED

À l’origine, les phares technologie LED étaient réservés aux voitures hyper sportives et ultra haut de gamme : Audi, Lexus, etc. Elles étaient parfois uniquement utilisées pour les feux de jour, clignotants, feux de recul et les feux de stop. Cependant, depuis 2020, elles sont de plus en plus appliquées aux véhicules dits « standards ». De plus en plus de véhicules offrent l’option full LED, c’est-à-dire avec l’intégralité de la voiture en LED. Un phénomène compréhensible, au vu du potentiel de la technologie LED. Elle possède un les rendements lumineux les plus élevés sur terre, une réactivité au millième de seconde et offre un look magnifique. Seul hic pour les constructeurs : le coût est plus élevé, en comparaison avec une voiture équipée d’ampoules halogènes.

Depuis la démocratisation des LED et l’avancée technique, les ampoules LED voiture ont fait un véritable bon de géant. Rien à voir avec les premières ampoules LED mises sur le marché ! Souvenez-vous des premières générations de LED, vendues en deuxième monte. Ces ampoules LED étaient dotées de puces COB (Chip on board) avec un fort rendement lumineux (100 Lm/W). Néanmoins, elles ne possédaient pas un bon éclairage routier en utilisation feux de croisement ou feux de route, car la lumière sortant des puces COB avait un angle trop grand.

La plupart des LED COB vendues à cette époque faisaient vivre un vrai calvaire à ceux qui avaient la malchance de croiser une voiture équipée avec ces LED. L'éblouissement était inévitable même en feux de croisement ! La lumière était tellement diffuse et imprécise qu’elle pouvait éclairer une très large zone jusqu’à la cime des arbres sans pour autant illuminer les zones essentielles. Ce qui avait pour conséquence une très faible concentration de lumière dirigée vers la route, une moins bonne visibilité des obstacles et une plus courte distance éclairée ainsi qu’une impossibilité de passer au contrôle technique. Un éclairage peu satisfaisant qui a grandement participé à la mauvaise réputation des LED, deuxième monte au début.

La technologie LED aujourd'hui

De nos jours, parmi les différents feux de voiture, les phares LED sont de très grande qualité. Ils sont majoritairement équipés de puces CSP High Power nouvelle génération dont la plupart dépassent la barrière des 100Lm/W pour atteindre jusqu'à 180Lm/W. La technologie CSP la plus performante est de type PIG (phosphore dans le verre). Elle se compose de mini puces LED ultra puissantes et précises, disposées en liaison eutectique sur une carte PCB de très haute qualité. Un angle lumineux réduit et parfaitement défini permet d’avoir un éclairage très précis et une densité optique ultra élevée. Une véritable révolution dans le monde de l’éclairage automobile.

Certaines ampoules LED obtiennent un flux lumineux très élevé : jusqu’à 7500 lumens bruts et 3900 lumens mesurés en réel avec seulement 45 watts de consommation électrique contre 2200 lumens réels pour une ampoule halogène 100W avec une forte consommation. La puissance lumineuse d’un xénon 35w se situe autour de 3000 lumens réels et certaines LED actuelles tournent autour de 5000 lumens réels.

La gestion de la chaleur, véritable défi

Le plus grand défi avec les ampoules LED voiture est la gestion de la chaleur. En cours de fonctionnement, une puce LED dégage beaucoup de chaleur à cœur. Un phénomène bien connu, appelé « l’effet Auger » dissipe une partie de l’énergie sous forme de chaleur. Avec des ampoules LED à forte puissance, ce phénomène est d’autant plus vrai et accentué. C’est pour cette raison qu’en laboratoire les chercheurs développent de nombreux systèmes de refroidissement incorporés sur les ampoules LED.

Il existe deux types de refroidissements en fonction de la puissance lumineuse de l’ampoule LED :

• Passif pour LED de faible puissance. Le plus souvent, elles utilisent un refroidissement composé de multiples ailettes d’aluminium ou bien encore des tresses de cuivre réalisées avec un maillage très fin.
• Actif, destiné au LED délivrant une très forte puissance, avec l’utilisation de ventilateurs couplés à des systèmes « Cooling Tube » à conduction de liquide supra conducteur.

La clé absolue pour maximiser la durée de vie d’une LED est directement liée à sa capacité à extraire la chaleur. Un bon refroidissement de la LED augmente la durée de vie et la puissance lumineuse. Il est important de préciser que les ampoules LED sont les ampoules les plus durables. La durée de vie d'une ampoule LED varie de 2000 à 5000 heures. Cela suffit à couvrir toute la durée de vie de nombreux véhicules, ce qui signifie que vous n’aurez peut-être jamais à remplacer les ampoules LED. ELle nécessite moins d'énergie que les systèmes conventionnels, ce qui rend son utilisation attractive.

Halogène, Xénon ou LED, vous connaissez désormais toutes les caractéristiques et la durée de vie des différents feux de voiture.