Les différentes technologies d'éclairage automobile

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO  

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Les choses sont en train d'évoluer à vitesse grand V dans le domaine de l'éclairage de nos automobiles, l'occasion de faire un point sur chacune de ces technologies.

Ampoules halogènes : encore dans le coup

Si la durée de vie est limitée (artificiellement ...) pour les ampoules, l'avantage reste tout de même de pouvoir la changer soi-même (enfin, ça dépend des fois ...) et à moindre frais.

L'halogène fonctionne comme une ampoule classique au niveau du principe, sauf qu'elle a été optimisée. Il s'agit en effet de faire rayonner un filament en le faisant traverser par de l'électricité. Mais l'électricité c'est quoi ?
Si certains rient déjà à cette interrogation, je les mets au défit d'expliquer noir sur blanc ce que c'est réellement ... Car si on manipule tous les jours des tas d'appareils électriques, force est de constater que la majorité d'entre nous ne sait pas vraiment ce que cela représente réellement. Pour résumer en un mot, je dirais électron ... Je ne suis pas physicien, mais avec mes modestes connaissances je vais essayer de vous éclairer (c'est le cas de le dire !). Et que les spécialistes n'hésitent pas à venir compléter et/ou corriger certaines affirmations.

Pour reprendre depuis le début, il faut savoir que tout élément solide et visible (l'eau, le gaz, la pierre, mes cheveux, le bois ... Bref tout !) est constitué d'un élément indivisible ou presque que l'on appelle atome (on ne parlera pas ici de la matière noire ou autre énergie noire qui se révèlent être plus répandues dans l'univers que la matière "classique" que l'on connait). Un atome c'est "quelque chose" qui est constitué de vide avant tout (et oui, si on enlevait le vide des atomes qui constituent l'Empire State Building, on se retrouverait avec quelque chose gros comme un grain de riz ! Mais qui pèserait toujours autant que la tour ...). Mis à part le vide, il y a au centre un minuscule noyau composé de protons et neutrons (collés les uns aux autres grâce à "l'interaction forte", une des forces élémentaires qui habitent l'univers). Autour de ce noyau, gravitent les fameux électrons (encore plus minuscules !), qui peuvent alors aller se balader sur d'autres atomes. On peut alors qualifier ces atomes de "pellicule" de l'atome, un peu comme une peau. Le problème est que cette chose est à la fois matière et onde (même les plus grands physiciens ont du mal à interpréter cela) ... Et surtout ce sont eux qui incarnent l'électricité.

Quand un courant traverse du métal, ce sont en fait des électrons qui circulent dessus. Si ils sont très nombreux à transiter sur le fil de fer, il y a comme un embouteillage qui provoque une surchauffe ! Cette intensité se mesure en ampères. Et c'est justement en chauffant que le fil de fer finit par s'illuminer. Hélas, quand le filament est dans l'air il cède très rapidement. Conséquence, les ampoules ont une enveloppe en verre qui isole le fil de l'extérieur, et l'espace interne est constitué de vide, c'est à dire qu'on a enlevé tous les atomes qui composent l'air. Malgré tout, le filament s'use avec le temps et finit par rendre l'âme un jour ou l'autre, surtout depuis que l'obsolescence programmée envahit le monde occidental ... En effet, fabriquer une ampoule à filament qui dure des dizaines d'années est facilement réalisable. Pour preuve, l'ampoule (surement la plus connue du monde) qui brille depuis plus de cent ans dans une caserne de pompiers américaine. Si je me rappelle bien, il y a une webcam qui la filme en continue, allez dont la trouver sur le web !

Donc pour résumer, on fait passer des électrons sur un filament métallique ce qui produit une chaleur suffisamment importante pour faire briller ce fameux filament ...

Pour information, ce qui différencie un matériaux conducteur d'un matériaux isolant, c'est le nombre d'électrons qui circulent sur la dernière couche (car j'ai oublié de préciser que les électrons gravitent de manière très spéciale autour du noyau, sur différentes couches avec des règles bien établies ...). Vous voila maintenant bien informé sur le fonctionnement d'une ampoule, et même peut-être un peu plus !

Voici une ampoule H7 grillée. Le filament est en morceau au fond de l'ampoule ... La chaleur a fini par avoir raison de lui.

Enfin, la différence entre une ampoule classique et une version halogène se situe dans le gaz injecté dans l'ampoule : du vide (donc rien en fait) pour la "classique" et de l'iode et du brome pour l'halogène.

Avantages

• Peu chère à fabriquer (et donc à acheter !)
• Eclairage très correct

Inconvénients

• Durée de vie pas extraordinaire (surtout que les marques font en sorte que ce ne soit pas le cas)
• Consommation électrique qui n'est pas des plus économique (en conséquence, et c'est logique, elles chauffent pas mal)

Eclairage au Xénon

Le principe du Xénon n'est pas si éloigné de l'ampoule classique. En effet, il s'agit cette fois d'envoyer un courant électrique (ces fameux petits électrons !) dans du gaz et non plus exclusivement sur un filament. Et vous savez quoi ? Ce gaz s'appelle Xénon !
Bref, on envoie du courant et le gaz s'illumine !

Pourquoi coute-t-il si cher ? Et bien c'est un peu le même principe qu'avec l'or, le platine, le caviar ... C'est très rare et donc très cher. Vous comprenez maintenant pourquoi on vous a demandé tant d'argent pour son remplacement.

Cette A4 phase 1 s'éclaire avec le Xenon alors que les feux de jour sont à LED

Si les optiques feraient croire que l'on à affaire à du full LED, en réalité c'est l'association du Xenon (l'ampoule principale, la plus grosse) et de LED (tout le reste)

Avantages

• Dure beaucoup plus longtemps
• Eclairage bien plus puissant que l'halogène et même LED, mais moins bien semble-t-il que le laser (voir en bas de page)
  

Inconvénients

• Le Xénon est un gaz rare donc cher

Eclairage à LED (diode en français)

Les LED, comme les ampoules classiques, s'emploient à l'avant et à l'arrière. Voici un comparatif extrait du catalogue de la Série 3 Un version est 100% halogène, l'autre mélange halogène et LED et enfin il y a la full LED où il n'y a que ça.




Voici les optiques full LED du Q3 restylé

Bon, si les deux technologies précédentes sont facilement compréhensibles, celui des diodes luminescentes l'est un peu moins. Pour faire simple (ça m'arrange aussi ..), il s'agit d'un système composé de trois couches mises les unes sur les autres qu'on appelle :

1. Bande de conduction
2. Bande interdite
3. Bande de valence

Quand on fait passer un électron (toujours les mêmes. Comment ferait-on sans eux !) de la première à la dernière, un photon est libéré. Je ne pourrais hélas vous expliquer le pourquoi du comment, il me faudrait être physicien. Cependant, je rappellerai pour les moins connaisseurs qu'un photon c'est de la lumière, et même mieux, c'est une particule de lumière ! En gros la lumière est composée de minuscules grains, qui se comportent un peu comme des électrons, ils sont à la fois matière et onde (c'est vérifié mathématiquement et expérimentalement, donc n'ayez pas de doute là dessus). Voir "docteur quantum" sur Youtube si vous voulez être épaté par ce qu'est un électron, il y a de quoi remettre en question ce que l'on croit savoir ...

L'A8 restylée bénéficie de feux LED matriciels qui permettent d'avoir les feus de route automatiques


Et voici la 308 en version standard (halogène) et full LED (feu de jour et éclairage). Bien évidemment, c'est celle du bas qui est équipée de LED ...

Avantages

• Très économe en énergie, les LED seront un atout crucial pour les voitures électriques qui doivent économiser sur tous les postes de consommation. Notez aussi qu'on retrouve de plus en plus de LED pour l'éclairage intérieur des habitacles.
  
• A la base les LED ne sont pas chères. Cependant, avec des formats bien plus gros prévus pour l'automobile et des frais de développement à amortir (l'économie d'échelle arrivera avec le temps, et plutôt rapidement je pense), et bien on se retrouve avec un produit encore un peu cher. Ce paramètre peut donc être (en 2014) mis dans les qualités comme dans les défauts.
• Permet aux constructeurs de s'amuser avec la lumière ! Plus facile de faire des folies en choisissant le forme que l'on veut, plutôt que de devoir composer en faisant réfléchir une ampoule contre des réflecteurs ...

Inconvénients

• Elles fonctionnent moins bien en cas de fortes chaleurs
• Pas plus efficaces que des ampoules traditionnelles (à moins de doubler leur nombre évidemment)
• Permet la technologie dénommée "assistant feu de route" chez Mercedes (voir illustration du bas) et qui est disponible chez les marques premium. C'est à dire qu'on reste toujours en plein phare et c'est l'électronique qui gère l'éclairage afin de ne pas éblouir les passants. En effet, l'éclairage à LED est composé de plusieurs diodes qui éclairent chacune un morceau de route. Il suffit alors d'éteindre les diodes correspondantes à l'endroit où se trouve la voiture d'en face. Une petite caméra s'occupe de scanner l'environnement et donc de savoir où est-ce qu'il ne faut plus éclairer.

Les Led offrent bien plus de possibilités au niveau des formes, les constructeurs en profitent donc pour stimuler leurs designers. Voici quelques exemples :

Eclairage laser

Vous pensiez avoir fait le tour de la question ? Et bien ce n'est pas fini ! Il reste le système à laser dont Audi et BMW semblent vouloir utiliser dans l'avenir. Les LED seraient déjà "has been" ? L'i8 en profite déjà (bon elle coute plus de 100 000 euros ..). Le principe consiste à jouer avec un phénomène naturel, à savoir qu'un atome excité émet un photon (de la lumière : rayon laser) si on le désexcite. Mais quoi de mieux que la vidéo présente ci-dessous pour que vous compreniez mieux la chose :

Chez Audi :

Chez BMW :

Avantages

• Sa consommation est encore plus réduite qu'avec du LED
• Distance d'éclairage bien plus importante, c'est une vraie évolution technologique contrairement aux LED qui ne permettent au final que d'économiser de l'énergie et de se faire plaisir en terme de design
• Possibilité d'émettre plusieurs lumière depuis un seul laser. En gros, un laser peut remplacer à lui seul plusieurs feux.

Inconvénients

• A voir en vrai le coût et la résistance de ces derniers ...

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