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La technologie de l’éclairage et du balisage solaires à LED de nos fournisseurs :

Pour mieux connaitre le fonctionnement de nos produits d’éclairage et de balisage solaires à LED, il est important d’informer sur la technologie dont ils sont dotés et de la comparer à celles des produits concurrents qui existent sur le marché.

1. L’éclairage et le balisage à LED :

Les produits d’éclairage solaire de nos fournisseurs sont conçus pour être extrêmement durables et fiables et peuvent être installés n’importe où sur terre. Ils fonctionnent avec haute performance dans les conditions les plus difficiles : températures ambiantes extrêmes de -40°c à 80°c­, chocs, grandes vibrations, dégradation UV…

Les produits d’éclairage et de balisage solaires à LED de Carmanah bénéficient d’un certain nombre d’innovations techniques et d’avantages concurrentiels qui les distinguent des autres produits d’éclairage solaire autonomes.

a. La technologie LED :

C’est une technologie d’éclairage de haute qualité utilisant un faible courant. Au centre de la lampe de la diode luminescente (LED) il y a un bout de silicone de la taille d’un grain de sel composé d’un mélange spécial de cristaux. Lorsqu’un faible courant électrique passe à travers le bout de silicone, la lumière est produite.

L’éclairage LED offre un certain nombre d’avantages techniques bien meilleurs à n’importe quel autre type d’éclairage, dont :


1. La couleur de la lumière produite par les LED dépend de la combinaison des matériaux en cristal qui forment la puce de silicone. Ainsi, les LED produisent une seule couleur, selon le besoin, pour chaque utilisation d’éclairage particulière. Presque toute l’énergie requise par la LED est utilisée pour produire la couleur escomptée, et ce, sans l’utilisation de filtres. Actuellement les lumières LED sont disponibles dans la couleur blanche, ambre, rouge, verte et bleue.
2. À la différence des ampoules incandescentes et des lampes fluorescentes, presque toute l’énergie employée par les LED est convertie en lumière plutôt qu’en chaleur.
3. En plus, la forme de l’unité d’éclairage à LED concentre la lumière sans avoir besoin de composantes optiques additionnelles, ce qui la rend plus efficace et plus rentable dans la production de la lumière. La nature isotrope des lampes incandescentes ou fluorescentes requiert un système optique externe (réflecteurs) pour rassembler la lumière émise et la diriger dans un mode utilisable.
4. La combinaison de ces effets rend les LED beaucoup plus efficaces dans la production de la lumière que les ampoules incandescentes ou les lampes fluorescentes. En outre, la durée de vie d’une LED est d’environ 100 000 heures (soit environ 22 ans en assumant que la LED est allumée sans interruption pendant 12 heures par jour) ; c’est environ 20 fois plus longtemps que les meilleures ampoules incandescentes (5000 heures) et deux fois plus longtemps que les meilleures lampes fluorescentes (la cathode froide CFL est évaluée à environ 50 000 heures).
5. Les LED sont extrêmement durables. La vibration ou le choc casse facilement le filament fragile dans une ampoule incandescente et le tube en verre d’une lampe fluorescente. Les LED, par contre, sont fabriquées avec la technologie à semi-conducteur et sont virtuellement indestructibles. En plus d’être robustes, producteurs de lumière à moindre coût, les LED sont des dispositifs de basse tension qui conviennent parfaitement à l’énergie solaire. De plus avec le développement récent de la technologie LED, y compris le choix des couleurs et l’éclat accru de la lumière, les LED fournissent une synergie technique naturelle pour produire l’éclairage solaire à LED.

b. Les lampes incandescentes :

Les ampoules incandescentes emploient une vieille technologie qui produits la lumière en passant un grand courant électrique à travers un petit fil. Ce fil rougeoie blanc-chaud et rayonne l’énergie dans toutes les directions. Une conséquence de cette méthode de production de la lumière est que seulement 15% de l’énergie produite fournit une lumière visible, le 85% restant est transformé sous forme de chaleur.

Hors de l’arc-en-ciel en couleurs qui compose la lumière blanche, vous devez filtrer toute la lumière, sauf la couleur que vous voulez émettre (exemple : un objectif bleu bloque ou filtre toute la lumière émise excepté le bleu).

Enfin, très peu de l’énergie émise par la lampe incandescente est vue par l’observateur à travers le filtre coloré.

 

c. Les lampes fluorescentes compactes:

Les lampes fluorescentes compactes ont été développées comme alternative relativement efficace aux ampoules incandescentes et beaucoup de produits d’éclairage solaire autonomes d’extérieur utilisent ces lampes. En fait, la technologie de la lampe fluorescente consiste en un tube de verre étroit rempli de la vapeur de mercure.  À chaque extrémité du tube il y a des électrodes en métal enduites d’un oxyde alcalinoterreux qui dégage facilement des électrons. Lorsque le courant passe à travers le gaz ionisé entre les électrodes, la lampe fluorescente émet un rayonnement ultraviolet.

La surface intérieure du tube fluorescent est enduite de phosphores, essentiellement le silicate de zinc ou de magnésium. Ces phosphores absorbent le rayonnement ultraviolet et re- rayonnent l’énergie en tant que lumière visible. Une lampe fluorescente fonctionnera jusqu’ à ce que l’oxyde alcalinoterreux soit épuisé.

Pour mettre en marche une lampe fluorescente, elle a besoin d’une impulsion sous forme de démarreur et de ballast qui fournissement jusqu’à 4 fois l’énergie de fonctionnement.

 

d. Inconvénients de la lampe fluorescente compacte (LFC) :

Éclairage dispersé. Comme les ampoules incandescentes, les LFC produisent une lumière dispersée et donnent un éclairage inégal. Pour compenser cette dispersion, les systèmes utilisant les lampes fluorescentes ont besoin de réflecteurs pour redistribuer la lumière ; ce qui est

Consommation élevée d’énergie. La LFC peut consommer jusqu’à 20 Watts ou plus, selon l’utilisation. Bien que les tubes indiquent une puissance en watts inférieure, il est important de considérer que les ballasts de conduite consomment aussi de l’énergie additionnelle pour générer l’énergie requise par la lampe; en outre, de grandes batteries sont nécessaires pour le stockage de l’énergie et la charge est d’une courte durée (moins d’une semaine). Ce qui n’est pas efficace en termes d’autonomie de la batterie surtout dans des conditions météorologiques peu favorables.

Difficile de contrôler l’intensité. La LFC peut être réglée sur ‘ON’ ou ‘OFF’ et il est techniquement et pratiquement difficile d’ajuster la puissance de l’éclairage. Ceci rend la gestion de l’énergie difficile, imprécise voire impossible ; contrairement aux contraintes des produits d’éclairage solaire autonomes avec lesquels la source d’énergie varie selon les changements de saisons et les conditions météorologiques régnantes.

Courte durée de vie. La durée de vie estimée pour une LFC est d’environ une année et l’unité requiert une maintenance régulière ; ce qui augmente le coût du cycle de vie du produit en termes de coûts de main d’œuvre, de stockage et de ‘propre manipulation’ (les tubes fluorescents et leurs ballasts sont considérées des matériaux dangereux).

Dégradation de la performance liée à la température. Les fabricants de LFC évaluent la durée de vie et l’intensité lumineuse de leurs produits en considérant des conditions de fonctionnement et des températures idéales qui ne reflètent pas toujours les conditions environnementales réelles de ces produits. Par ailleurs, la performance et la durée de vie de la LFC sont nettement dégradées par des températures ambiantes élevées.

Fragilité. Un autre inconvénient des LFC est qu’elles sont composées de tuyauterie en verre fragile. Si le montage est effectué avec un minimum de force, le tube se cassera et la lampe cessera de fonctionner. De plus, les fragments de verre sont pointus et dangereux. D’ailleurs, ces lampes sont souvent installées avec des caches afin de les protéger contre la casse (voilà encore des coûts additionnels!).

Matériaux dangereux. Les LFC contiennent une quantité de mercure fortement toxique ainsi que d’autres composants toxiques et dangereux pour l’environnement.

 

2. Le photovoltaïque :

Les panneaux solaires se composent d’un groupe de cellules photovoltaïques reliées ensemble dans un cadre. Ces cellules sont faites de matériaux semi-conducteurs spéciaux, le plus commun est le silicium. Typiquement, ces cellules de silicium sont fabriquées en disques de 15 cm qui produisent approximativement ½ volt par cellule. Ces disques sont alors coupés en carrés de 10 cm et sont reliés ensemble en séries pour produire le voltage requis.

Quant les photons de la lumière du soleil heurtent chaque cellule photovoltaïque, ils sont absorbés en partie dans le silicium ; en d’autres termes, l’énergie du soleil est transférée au semi-conducteur. Cette énergie libère des électrons dans le semi-conducteur, leur permettant de circuler librement. Toutes les plaques solaires ont un ou plusieurs champs électriques qui forcent ces électrons libérés de circuler dans une certaine direction, qui s’appelle un courant. Quand des contacts en métal sont fixés sur et sous chaque cellule, le courant définit la puissance (en watts) que les cellules photovoltaïques peuvent produire.

La technologie des cellules photovoltaïques s’est beaucoup développée ces dernières années. Elle a apporté des améliorations majeures à l’industrie de l’énergie (réduction des coûts, meilleure efficacité…). L’énergie solaire connaît de plus en plus de succès et elle peut alimenter des applications ayant différents besoins en termes de puissance du courant (allant des calculatrices solaires jusqu’aux grandes centrales électriques).

 

3. Comparaison des panneaux solaires :

Tous les panneaux solaires ne sont pas fabriqués de la même façon. Il y a une grande variation en termes de durée de vie, de performance et de prix. Le panneau solaire utilisé par un manufacturier détermine l’efficacité, la fiabilité et l’aspect physique d’un produit utilisant l’énergie solaire.

Cependant, il y a un certain équilibre car les panneaux solaires ayant seulement une grande capacité de recharge d’énergie coûtent très cher par rapport à la demande du marché.

 

4. Les systèmes d’énergie solaire de nos fournisseurs :

Nos fournisseurs ont concentré leurs efforts pour maximiser la durée de vie, la qualité et la performance de leurs systèmes d’énergie solaire tout en minimisant les coûts; assurant ainsi des produits fables, d’une qualité exceptionnelle et à un prix très compétitif par rapport à d’autres alternatives solaires ou non solaires.

Les systèmes d’énergies solaires de nos fournisseurs utilisent la technologie monocristalline comme base d’alimentation des panneaux solaires. À l’origine, cette technologie a été conçue pour les forces armées des États-unis d’Amérique. Elle a été testée dans des conditions environnementales extrêmes et elle est plus efficace (jusqu’ à 14%) que la technologie polycristalline des plaques solaires et jusqu’ à 7% plus efficace que la technologie amorphe. Ces deux technologies étant celles utilisées dans la fabrication des produits solaires d’éclairage et de balisage autonomes.

Les panneaux solaires de nos fournisseurs sont également faits sur commande pour s’adapter aux caractéristiques du système de batterie utilisé dans chacun de nos produits solaires.

Les panneaux solaires de nos fournisseurs accumulent l’énergie à partir de la lumière du soleil, la convertissent en courant électrique et en puissance qui et ensuite stockée dans la batterie du système de balisage ou d’éclairage autonome.


5.    Le stockage de tension :


Il y a plusieurs fabricants de produits d’éclairage solaire-actionnés à travers le monde et ceux-ci utilisent diverses technologies au niveau du système de recharge de la batterie. Les technologies les plus communes actuellement sont NiCd (Cadmium de nickel), Nimh (hydrure en métal de nickel) et l’acide de plomb.
Nos fournisseurs utilisent une technologie d’acide de plomb, spécifiquement une pure électrochimie d’acide de plomb utilisant un électrolyte breveté. Le choix de cette technologie particulière découle des raisons suivantes :
*   Haute performance des batteries de pur acide de plomb. Elles sont le meilleur choix pour les applications d’extérieur parce qu’elles permettent un fonctionnement sous des températures extrêmes (-65°c à 80°c).
*   Les batteries d’acide de plomb pur utilisées par nos fournisseurs ont été conçues pour fonctionner à l’extérieur, sans maintenance, dans des conditions environnementales difficiles. Les batteries de NiCd et de Nimh ne sont pas conçues pour l’usage à l’extérieur. En fait, les batteries de NiCd n’ont presque aucune capacité de recharge au-dessous du point de congélation (0°c, 32°F) et les batteries Nimh ne sont pas mieux (-10°c, 14°c).
*   La grille de plomb pur empêche la corrosion et la fuite de vapeur acide. La batterie a une durée de vie beaucoup plus longue que n’importe quelle autre batterie de taille comparable, et ce dans les conditions environnementales les plus difficiles.
*    À la différence des batteries de NiCd ou de Nimh, les batteries d’acide de plomb pur offrent une longue durée de conservation – jusqu’ à 2 ans à une température moyenne de 25°c.
*    Les batteries de nos fournisseurs sont dotées d’un système qui permet de les recharger d’une tension constante. Cependant, quand les conditions solaires ne sont pas proportionnées pour ce processus, les batteries d’acide de plomb pur toléreront un lent chargement bien mieux que les batteries NiCd ou Nimh.
*   Il est aussi important de noter que les batteries d’acide de plomb pur ont une durée de vie trois fois plus longue que celle des NiCd et deux fois plus longue que les Nimh. Bien que toutes les batteries soient affectées par des températures très élevées, les durées de vie des batteries NiCd et de Nimh sont nettement plus réduites à mesure que les températures augmentent.


6.    Le perfectionnement du système de batterie de nos fournisseurs :


*    Nos produits sont dotés de l’électronique intelligente qui compense la tension de la charge selon les températures régnantes. Les lumières augmentent automatiquement leur tension de charge pendant les températures basses et diminuent la tension pendant les températures élevées, assurant ainsi des conditions de recharges optimales et une longue durée de vie.
*   Les batteries de nos fournisseurs sont configurées pour satisfaire l’alimentation électrique unique de chaque produit. Les batteries ont un système qui leur permet de ne jamais décharger au-delà de 80% de décharge totale.
*   Les produits de nos fournisseurs comportent un système de coupure de basse tension pour empêcher une décharge complète de la batterie.
*    Les batteries d’acide de plomb ont un certain nombre d’avantages par rapport à  l’environnement. Approximativement 93% du plomb des batteries est recyclé, comparé à 59% pour les journaux, à 65% pour les canettes en aluminium et à 40% pour les bouteilles en plastique. En fait, les batteries d’acide de plomb font partie des produits de consommation qui sont les plus recyclés dans le monde actuellement. En raison de leur utilisation répandue dans l’industrie de transport et à cause de la réglementation stricte, les batteries d’acide de plomb bénéficient de grands programmes de recyclage dans tous les pays développés. Ainsi, la batterie d’acide de plomb respecte l’environnement par leur cycle de vie ferme.  La nouvelle batterie d’acide de plomb contient 60% à 80% de plomb et de plastique recyclés. Le cycle de recyclage continue indéfiniment. Cela signifie que le plomb et le plastique contenus dans la batterie d’acide de plomb ont été recyclés et continueront d’être utilisés plusieurs fois.



7.    Les inconvénients des batteries NiCd et Nimh pour l’environnement :


*  Cadmium de Nickel :
Bien que le plomb et le cadmium soient toxiques, le cadmium est également cancérigène. En fait, il y  a eu beaucoup de pression pour interdire les batteries NiCd aux États-Unis et dans d’autres pays mais leurs fabricants se sont constitués en lobbies et ont promis de mettre en place des systèmes de recyclage. Cependant, à date, ces efforts de recyclage demeurent très timides. La batterie NiCd est l’une des batteries les plus dangereuses pour l’environnement.
*    Hydrure en métal de nickel :
Bien que les batteries Nimh soient considérées une technologie plutôt ‘bienveillante’ envers l’environnement que les NiCd et celles d’acide de plomb ; la principale dérivée est le nickel qui est considéré semi toxique.
Les programmes de recyclage des batteries Nimh sont aussi répandus que ceux des batteries d’acide de plomb ; donc, pratiquement la plupart des batteries Nimh sont débarrassées.
Alors, pourquoi certains fabricants choisissent toujours d’utiliser les batteries NiCd ou Nimh ?
Parce que ces technologies sont très disponibles, relativement bon marché, très compacts et légers comparé à l’acide de plomb.
Les produits d’éclairage et de balisage de nos fournisseurs sont conçus pour fonctionner dans des secteurs où la fiabilité est le souci primaire et le surplus du prix et du poids d’une batterie d’une meilleure technologie couvre de loin les inconvénients.


8.    Les technologies d’intégration Microsource de nos fournisseurs:


8.1. Le contrôle automatique de la lumière Microsource :


Cette technologie est une innovation majeure dans l’éclairage solaire-actionne. Cette technologie brevetée permet aux produits d’éclairage et de balisage solaire de nos fournisseurs de s’adapter automatiquement aux conditions solaires dans lesquelles ils sont installés ; de ce fait, leur performance et leur fiabilité sont considérablement améliorées tout en réduisant les coûts associés.
*    Le problème historique avec l’éclairage solaire-actionné :
Le grand défi avec les produits d’éclairage solaire-actionnés d’extérieur est qu’ils doivent être optimisés pour faire face aux mauvaises conditions solaires auxquelles ils peuvent s’exposer. Ceci dit, chaque unité d’éclairage ou de balisage est conçue pour fonctionner avec fiabilité pendant les mois d’hiver où le soleil est le plus absent et la lumière ambiante pour la recharge est au plus bas niveau. Le résultat est que durant les mois d’été, l’unité est surchargée et fonctionne inefficacement car elle ne peut pas utiliser une grande partie de l’énergie disponible à absorber par ses panneaux solaires.
De même, à moins que chaque unité soit adaptée aux besoins du client individuellement, il n y a aucun moyen pour ajuster le niveau de performance de l’unité afin de le corréler avec l’énergie solaire disponible à l’endroit d’installation. Par exemple, une unité installée en Égypte, où il y a en moyenne six heures de soleil par jour, sera installée en Patagonie, où il y a seulement une moyenne d’une heure de lumière de soleil par jour. L’unité en Égypte fonctionne donc inefficacement car la majeure quantité de son énergie solaire entrante est gaspillée.    
*   La solution ingénieuse de nos fournisseurs :
En utilisant un système électronique évolué et un logiciel développé par Carmanah, la technologie exclusive Microsource permet à nos produits d’ajuster automatiquement l’intensité de leur lumière en réponse aux conditions solaires régnantes.
Microsource emploie un système de contrôle qui surveille la charge reçue par les batteries, tout au long de la journée, à travers les panneaux solaires. À l’aide d’un algorithme sophistiqué, Microsource identifie n’importe quelle tendance du niveau de tension des batteries pour développer une compréhension approximative de son endroit d’installation et/ou des conditions météorologiques régnantes. Il détermine alors si les conditions solaires conviennent pour maintenir l’intensité lumineuse courante de l’unité, ou s’il ajuste son niveau d’intensité pour s’assurer que le niveau de la batterie restera optimal pour un fonctionnement fiable et continu. Cette capacité d’auto-configuration dont bénéficient nos produits d’éclairage et de balisage leur permet de fonctionner avec grande fiabilité à presque n’importe quel endroit sur terre. Il est à noter que nos fournisseurs ont plus que 400 000 unités installées dans 110 pays dont quelques unités fonctionnant tout au long de l’année à une latitude aussi loin que 70° nord.
Les avantages résultants de la technologie Microsource se traduisent par :
*    L’amélioration substantielle de la fiabilité
*    Une meilleure performance
*    La réduction de la taille et des coûts du produit


8.2. La gestion de puissance Microsource :


La gestion intelligente de puissance est l’une des trois technologies d’intégration Microsource de Carmanah. En utilisant l’électronique spécialisée et le logiciel de recharge de température-compensée, cette technologie optimise les niveaux de charge de la batterie durant toute la journée en utilisant l’énergie solaire disponible.
La gestion de puissance Microsource est extrêmement efficace car elle maximise les capacités de performance du produit tout en prolongeant la durée de fonctionnement de la batterie.
Le système de gestion de puissance Microsource utilise un processus de recharge en deux phases :
*   À l’étape initiale du chargement, le système crée une connexion directe entre les panneaux solaires et les batteries. Ceci permet au système d’atteindre la charge maximale le plus tôt possible durant la journée.
*   Des que les batteries atteignent les niveaux optimums, le système change à un mode de recharge à tension constante. Ce mode assure que les batteries demeurent à leur état maximum jusqu’à ce que la lumière LED soit activée.
Le système de gestion de puissance Microsource comporte également une option contre la décharge totale de la batterie. Ceci empêche d’endommager la batterie au cas où l’unité fonctionnerait pendant une période prolongée sans recevoir aucune charge solaire durant le jour. Cependant, il est très peu probable que le système de coupure de la basse tension soit déclenché. Premièrement, les systèmes de batteries de nos fournisseurs maintiennent généralement une capacité de fonctionnement entre 10 et 14 jours. Par ailleurs, la technologie Microsource de contrôle automatique de lumière contrôlera les niveaux d’intensité de la lumière émise par l’unité afin de maintenir les niveaux optimums de stockage d’énergie selon l’endroit d’installation et les conditions climatiques régnantes.


8.3. Intensité de lumière indépendante de Microsource :


Comme les batteries se déchargent durant la nuit, plusieurs batteries des unités d’éclairage-actionnées deviennent de plus en plus faibles. Pour éviter ce problème, Carmanah a développé le conducteur électronique de basse tension LED, conçu pour chaque produit, qui s’assure que les LED reçoivent un niveau constant de courant, indépendamment de l’état de charge de la batterie. Ces conducteurs sont très sophistiqués et comportent un certain nombre de perfectionnements innovateurs :
*  Le circuit est très efficace, assurant une performance maximum ; soit un fonctionnement de 85% à 95% selon le produit.
*   Les caractéristiques électriques des LED sont différentes selon leur conception, leur modèle et leur couleur. Le conducteur électronique LED de Carmanah est conçu pour s’adapter à chaque unité d’éclairage LED.
*   Le contrôle de luminosité et de l’ajustement de la consommation d’énergie sont réalisés par un système de modulation. Pour fournir un éclat équivalent à 50%, les LED sont palpitées de sorte qu’elles fonctionnent seulement 50% du temps. Le taux de modulation est tellement rapide qu’il n’est même pas détecté par l’œil nu. L’impulsion de la modulation permet d’ajuster l’éclat de la lumière tout en maintenant les LED à leur performance la plus élevée. À la différence des ampoules conventionnelles avec filament, la palpitation n’est aucunement nuisible à la durée de vie de la lampe LED
Finalement, parmi les caractéristiques propres aux lampes LED c’est qu’elles ne dégagent pas de chaleur, ce qui leur permet de maintenir une température adéquate à un fonctionnement optimal.