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 et la durée d’utilisation, ainsi que 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 produire une lumière plus brillante. Au cœur de l’ampoule se trouve un filament en tungstène de forme rectiligne, composé de plusieurs spires empilées sur une longueur et un diamètre prédéfinis en fonction de la durée de vie et de la puissance de l’ampoule : 35w, 55w, 60w, 65w, 100w, etc. Sous tension, le filament en spirale oppose une forte résistance au courant électrique, ce qui provoque son échauffement et sa fusion. Les vapeurs de tungstène, en combinaison avec le gaz halogène, créent 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 produit environ 90 % de chaleur perdue et seulement 10 % de lumière. La technologie halogène subit une grande perte énergétique due aux 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 les 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 ampoule 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 embrase 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 bleue, contrairement aux ampoules halogènes, qui émettent une lumière plutôt jaune. Pour ces dernières, la couleur d’éclairage blanc bleuté est obtenue à l’aide d’un filtre coloré incorporé en usine autour de l’ampoule.

En résumé, les ampoules au xénon sont une technologie complexe, mais elles 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 1 000 à 2 500 heures pour le xénon, contre seulement 200 à 600 heures pour une ampoule halogène.

La principale qualité du xénon est son intensité lumineuse, avec ses 3 000 lumens et une consommation électrique minime de 35 W, contre seulement 1 500 lumens avec une ampoule halogène et une consommation de 55 watts. 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 de l’expression anglaise « 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 se situent dans le spectre visible par l’œil humain.

L'origine des phares LED

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

Depuis la démocratisation des LED et les avancées techniques, les ampoules LED pour voiture ont fait un véritable bond en avant. 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) offrant un fort rendement lumineux (100 Lm/W). Néanmoins, elles ne produisaient pas un bon éclairage routier en feux de croisement ou en feux de route, car la lumière émise par les puces COB avait un angle trop large.

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 de 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. Cela avait pour conséquence une très faible concentration de lumière dirigée vers la route, une moins bonne visibilité des obstacles, une distance d’éclairage plus courte et l’impossibilité de passer le contrôle technique. Cet éclairage peu satisfaisant a grandement contribué à la mauvaise réputation des LED de deuxième monte à leurs débuts.

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 de nouvelle génération, dont la plupart dépassent la barre des 100 Lm/W pour atteindre jusqu’à 180 Lm/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’obtenir 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 7 500 lumens bruts et 3 900 lumens mesurés en conditions réelles, avec seulement 45 watts de consommation électrique, contre 2 200 lumens réels pour une ampoule halogène de 100 W, qui consomme beaucoup. La puissance lumineuse d’un xénon de 35 W se situe autour de 3 000 lumens réels, et certaines LED actuelles atteignent environ 5 000 lumens réels.

La gestion de la chaleur, véritable défi

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

Il existe deux types de refroidissement, selon la puissance lumineuse de l’ampoule LED :

• Le refroidissement passif, pour les LED de faible puissance. Le plus souvent, elles utilisent un système de refroidissement composé de multiples ailettes en aluminium ou de tresses de cuivre réalisées avec un maillage très fin.
• Le refroidissement actif, destiné aux LED délivrant une très forte puissance, qui fait appel à des ventilateurs couplés à des systèmes « Cooling Tube » à conduction de liquide supraconducteur.

La clé pour maximiser la durée de vie d’une LED est directement liée à sa capacité à extraire la chaleur. Un bon refroidissement augmente la durée de vie et la puissance lumineuse de la LED. Il est important de préciser que les ampoules LED sont les plus durables. Leur durée de vie varie de 2 000 à 5 000 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. Elles nécessitent moins d’énergie que les systèmes conventionnels, ce qui rend leur utilisation attrayante.

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