Thibaud est Ingénieur. Depuis longtemps, il connaît les méfaits des éclairages LED. A travers cet article il souhaite que nous prenions conscience de l’enjeu de la généralisation de ce mode d’éclairage.
Pourquoi tous ces changements ?
En France, en 2010, l’éclairage consommait 10% de l’énergie électrique totale.
Il se trouve que les technologies d’éclairages ont des rendement très divers. Une ampoule incandescence classique produit une douzaine de lumens par watt, alors qu’un bon tube fluo en produit jusqu’à 90. Les LED sont promises à dépasser les 150lm/W, mais surtout elles ont d’innombrables avantages.
Les avantages des LED
Outre leur faible consommation, les LED présentes des avantages remarquables :
– Leur compacité qui permet de les insérer n’importe où.
– Une longévité jusqu’à 100 fois supérieure aux lampes incandescence et environ 5 fois supérieure aux tubes fluos.
– L’absence de verre.
– La ponctualité de la source qui permet de les utiliser en spots, contrairement aux tubes fluos.
– Des possibilités de régulation électronique : puissance, mixage de couleurs…
– Un allumage instantané et l’insensibilité aux allumages extinction.
– Un bon rendu des couleurs.
Règlementation sur les technologies d’éclairage
Les ampoules incandescence classique sont progressivement interdites depuis 2009 en UE. Jusqu’en 2018, il est encore possible d’acheter des ampoules incandescence halogène. On commence, dans le milieu de l’éclairage, à entendre parler d’une interdiction de la fluo (tubes «néons» et lampes fluocompactes) pour 2025. En pratique, pour les particulier, il ne resterait alors pas d’autres types de sources disponibles que les LED.
Quelles sont les études sur les conséquences sanitaires des LED ?
L’étude de référence la plus importante en France est le rapport de l’ANSES publié en octobre 2010 (pour info, si vous lisez ce rapport, il a été initié par l’AFSSET, qui a fusionnée pendant l’élaboration du rapport pour devenir l’ANSES, c’est sous ce nom que le rapport a été publié).
L’ANSES est une agence de l’Etat français, née notamment en réponse au scandale de l’amiante, pour produire des rapports de grande qualité scientifique, pluridisciplinaires, pour prévenir les risques liés à de nouvelles technologies.
Par ailleurs, quelques chercheurs à travers le monde travaillent à mieux comprendre les risques sanitaires liés aux LED. En France, des chercheurs du CSTB et de l’INSERM, par exemple, travaillent sur le sujet. Globalement, leurs thèmes d’étude ont été nommés dans le rapport de l’ANSES. (cf bibliographie en fin d’article)
Quelques prérequis pour comprendre les risques liés aux LED
Les LED se sont développées au cours du XX° siècle. Les couleurs les plus difficiles à obtenir étant les couleurs les plus froides. La première LED bleue date de 1993, et sa mise au point a valu à ses inventeurs le prix nobel de physique 2014. Une LED pour Light Emitting Diode est un semi conducteur, émettant une lumière qui est monochromatique (bleu, rouge, jaune, orange ou bien vert, mais jamais blanche). A un matériau semi-conducteur correspond une longueur d’onde, donc une couleur. On ne peut donc pas fabriquer des LED de n’importe quelle couleur. Pour obtenir de la lumière blanche, soit on utilise trois LED, une verte une rouge et une jaune, soit on utilise une LED bleu roi et on lui ajoute du phosphore qui va transformer une partie de la lumière bleue en lumière de différentes longueurs d’ondes, entre le rouge et le vert. C’est cette dernière solution qui est le plus souvent utilisée. Le spectre obtenu est caractéristique : un pic dans le bleu correspondant à la lumière non transformée par le phosphore et un dôme dans le jaune rouge.
La température de couleur correspond à la « longueur d’onde moyenne ». S’il y a beaucoup de bleu, c’est une lumière froide, s’il y a beaucoup de jaune-rouge, une lumière chaude.
La lumière bleue
Cette lumière émise par la diode bleu roi est précisément à une longueur d’onde phototoxique. Ses effets se font sentir sur la rétine de l’oeil mais aussi sur la peau et sur les organismes vivants en général.
« Le spectre de LED blanche montre un déséquilibre spectral dans le bleu (pic bleu d’intensité importante), or la lumière bleue est une lumière particulièrement phototoxique pour l’œil. » Rapport ANSES p.92
Le terme « phototoxique » signifie que la lumière engendre des réactions chimiques produisant des toxines.
Les effets de la lumière bleue « apparaissent de façon retardée » p.19 : on peut craindre que le scandale ne sorte que dans quelques décennies.
Le rapport ANSES pointait en particulier un risque de favoriser la Dégénérescence Maculaire Liée à l’Age ou DMLA. Ce point fait un peu débat aujourd’hui, mais cela ne remet pas en cause la phototoxicité de la lumière bleue.
Eblouissement
Si une LED se présente comme un petit composant jaune d’au moins quelques millimètres carrés, la lumière est produite à la « jonction » qui a une surface extrêmement réduite. La source lumineuse étant extrêmement ponctuelle, elle a une luminance (densité de lumière) extrêmement élevée.
« En raison notamment du caractère ponctuel de leur surface d’émission, les LED ont des luminances au moins 1 000 fois plus élevées que celles d’une source d’éclairage traditionnelle. » p.22
Or le rapport continue en indiquant que les sources « traditionnelles » sont à la limite de provoquer l’éblouissement. On se trouve donc facilement 1000 fois au-delà du seuil de l’éblouissement avec des LED.
Si les luminaires étaient bien conçus, ce risque pourrait être évité, mais bien souvent, la source émettrice est directement visible, notamment dans les spots que l’on peut acheter en grandes surfaces, sur les feux de voitures, les flash de smartphones…
Alors que pour les sources traditionnelles, la réglementation interdisait de vendre aux particuliers des sources trop éblouissantes, avec les LED il n’y a plus cette protection.
« Il apparaît que certaines LED très couramment utilisées en éclairage, signalisation et balisage, appartiennent au groupe de risque 2, alors que toutes les autres sources d’éclairage disponibles pour le grand public ne dépassent pas les groupes de risque 0 ou 1. Les durées limites d’exposition induites par ce classement dans le groupe 2 varient entre quelques secondes pour certaines LED bleu roi et quelques dizaines de seconde pour certaines LED blanc froid. » p.21
Eblouissement + Lumière bleue = ?
La conjonction de luminances très élevées et de la phototoxicité de la lumière est particulièrement dangereuse. « En cas d’exposition directe, le risque serait de voir se multiplier des accidents de type « éclipses » (phototoxiques) avec une perte irréversible et plus ou moins importante de la vision centrale. […]
Ce risque est encore accru par une réduction des mécanismes protecteurs liés à la constriction pupillaire, directement liée au spectre d’émission des LED.» p.156
Un troisième facteur aggravant : l’inhibition de la constriction pupillaire
Le spectre d’émission des LED se caractérise aussi par un déficit en bleu-vert. Or cette longueur d’onde devrait activer la protection de l’oeil par la contraction de la pupille. La rétine se trouve donc sur-exposée.
Une catégorie à risque : les enfants
Pour plusieurs raisons, les LED sont plus nocives pour les enfants.
Premièrement, « les enfants sont considérés comme population à risque vis-à-vis de la lumière bleue, car leur cristallin ne filtre pas les rayonnements bleus (voir 3.2.1) Particulièrement avant 8 ans, le risque est important. » p.174. Chez les adultes, un léger jaunissement du cristallin assure une petite protection.
Deuxièmement, les enfants sont moins conscients du danger, et de nombreux jouets sont dotés de LED bleues, qui ne prennent absolument pas en compte les risques pour les yeux.
Troisièmement, « Les phares à LED de véhicule risquent notamment d’entraîner des lésions rétiniennes chez les jeunes enfants qui se trouveront à hauteur des sources émettrices. » p.156
A quel point est-ce dangereux ?
Lorsque la lumière LED est bien diffusée, à quel point est ce encore dangereux ? Cette question brûle les lèvres quand on lit le rapport ANSES, qui par rigueur scientifique, ne s’avance pas imprudemment sur des données prospectives. Un élément de réponse est donné par un rapport de 2015 de l’INSERM. Des rats mis dans des cages éclairées en LED : en quelques heures, des lésions étaient observables sur leurs rétines. Des dommages environ cinq fois plus rapides que sous une lampe fluo. (cf bibliographie) Cela ne donne qu’un vague ordre d’idée pour des conséquences à long terme sur l’homme, mais ce n’est pas rassurant.
Un autre élément à avoir à l’esprit est qu’avec l’allongement de la durée de vie les yeux sont un point faible, malgré les progrès de la médecine. Le risque de finir sa vie aveugle est de toute façon plus élevé pour cette seule raison. La qualité de la lumière vient donc jouer sur un terrain sensible.
Autres effets de la lumière bleue
« La partie bleue du spectre est aussi soupçonnée de constituer un facteur de risque important dans certains cancers cutanés, certaines tumeurs de l’œil et le vieillissement de la peau. » p.180
Sont particulièrement concernées les personnes « hyper photosensibles » ou porteurs de pathologies dites solaires, évaluées à 250 000 personnes en Europe. cf p.155
Plus anecdotique, les LED bleues sont prohibées dans les caves à vin et les chais, car la lumière bleue dégrade le goût du vin, on parle de goût de lumière. Cet exemple montre néanmoins que les réactions phototoxiques ont un effet très général.
Déséquilibre du bleu et équilibre de l’homme
Si la lumière bleue des LED est un problème, c’est non seulement par son abondance mais aussi par un déséquilibre entre deux bleus. La longueur d’onde 460 nm qui correspond au bleu roi est trop présente. Elle a tendance a rendre plus actif et perturbe donc le sommeil. Le 460 nm est le bleu-vert , trop rare dans la lumière LED. Il active la fermeture de la pupille.
« L’horloge biologique et la contraction pupillaire sont régulées par des longueurs d’ondes situées dans le bleu. Ce sont en effet les longueurs d’onde comprises aux alentours de 480 nm qui, chez l’homme, induisent la suppression de la production de mélatonine (hormone de l’horloge biologique). […]
Les LED présentent un spectre fondamentalement différent de celui de la lumière naturelle, avec un déséquilibre entre 460 nm et 480 nm. Ceci expose à un risque de dérèglement de l’horloge biologique et par conséquent des rythmes circadiens. Ces risques sont accrus par des LED de températures de couleur élevées (blanc froid).
Le dérèglement de l’horloge peut induire des conséquences métaboliques, thymique (dépression, troubles de l’humeur), des troubles du sommeil, etc. » p.154
Le papillotement des LED
Last but not least, les LED se caractérisent par une lumière qui peut fluctuer fortement, avec des conséquences lourdes sur le bien-être des utilisateurs.
Dans la mesure où le réseau électrique fonctionne en 220V alternatif et où les LED ont besoin de quelques volts continu, une transformation du courant électrique est nécessaire. Cette transformation se fait par découpage du courant. Il en résulte un taux plus ou moins important de fluctuation de l’intensité, et donc une fluctuation rapide de la puissance lumineuse, ou papillotement.
« Conséquence de leur mode d’alimentation électronique, la lumière des LED peut présenter des fluctuations rapides et de grande amplitude. Cette fluctuation de la lumière, liée au fait que les LED ne présentent qu’une très faible rémanence, est le plus souvent imperceptible par le système visuel. […] elle peut être responsable d’effets stroboscopiques. Ces effets stroboscopiques, qui n’ont cependant jamais été étudiés en profondeur, peuvent avoir une incidence directe sur la santé (crises d’épilepsie pour les sujets à risques), les performances visuelles et la sécurité. » p.23
Depuis la publication du rapport de l’ANSES de nouvelles études ont été réalisées sur les conséquences des effets stroboscopiques sur la santé. Une étude de référence est le rapport P1789 de l’IEEE. Il montre que si la fréquence de papillotement est inférieure à 100Hz, un papillotement même très léger est gênant. A partir de 1000Hz et au delà, le papillotement n’est plus sensible quelle que soit son amplitude. Entre 100 et 1000Hz, un certain taux de fluctuation de la lumière est admissible. Cependant jusqu’à 19KHz, des mesures sur le nerf optique mettent en évidence un effet du papillotement. Enfin, aucune étude ne prouve que le papillotement soit sans conséquence au-delà d’une certaine fréquence ou en-deçà d’un certain seuil.
Malheureusement, une des fréquences les plus représentées dans les fluctuations est une basse fréquence : 100 Hz. Elle correspond au redressement du courant du réseau à 50 Hz.
Un fabricant d’alimentation a réalisé en interne une petite étude très significative qui résume bien les résultats des études scientifiques.
Le protocole a été le suivant : dans des bureaux déjà éclairés en LED, alimentées par des alimentations très stables, ces alimentations ont été remplacées par des alimentations instables. Au bout de 10 jours, on a demandé aux utilisateurs : « Pensez vous que la qualité de votre environnement de travail ait changé ? »
A 90%, les utilisateurs on répondu que la qualité de leur environnement s’était dégradée. Ils ont émis des hypothèses très variées sur les causes possibles de cette dégradation, mais personne n’a su évoquer la lumière.
En terme de symptômes identifiés, il y avait une grande disparité entre les personnes. Les personnes les moins sensibles faisaient état de plus de fatigue et d’énervement, les personnes les plus sensibles de nausées, migraines et vomissements.
Malheureusement, ces fluctuations liées à l’alimentation peuvent être encore augmentées si on souhaite réguler la puissance de l’éclairage.
La régulation se fait souvent par un clignotement des LED. La solution meilleur marché s’appelle l’interruption de phase. Elle produit un clignotement à 100 Hz très gênant. Un autre solution s’appelle la PWM, sa qualité dépend de sa fréquence qui peut avoir des valeurs diverses.
Résumé des risques
Pour résumer, les éclairages à LED présentent tous des risques de :
– dégradation accélérée de la vue avec l’âge
– dégradation de l’humeur: fatigue, énervement, dépression
– troubles du sommeil
– pathologies cutanées
Ces 4 risques liés au spectre de la lumière ne relèvent pas de la qualité de fabrication mais sont intrinsèques à la lumière LED utilisant des LED bleues. On ne peut pas espérer que ces risques puissent être résolus.
Spécifiquement dans le cas, fréquent, où l’alimentation électrique est de mauvaise qualité, il y a risque de dégradation de l’humeur plus forte, migraine, nausée, vomissement, sans que les utilisateurs sachent identifier spontanément l’origine de leur malaise.
Spécifiquement dans le cas, fréquent lui aussi, où l’optique est pas ou trop peu diffusive, il y a risque d’une altération de la vision jusqu’à la cécité, à court terme. Ainsi qu’une gêne visuelle, avec des risques d’accident, sur la route notamment.
Relevons aussi une probable injustice sociale : si nous pouvons espérer dans nos pays riches que la qualité des LED s’améliore et que les pathologies oculaires puissent être traitées, on peut s’attendre à ce que dans des pays moins riches les lampes restent de mauvaise qualité, et que l’accès aux soins reste insuffisant.
Qui se préoccupe du danger ?
Lorsque le rapport de l’ANSES est sorti, il n’a pas suscité beaucoup d’intérêt, peut être parce que l’éclairage LED était encore assez rare. Il contenait des recommandations de créer des normes pour protéger professionnels et utilisateurs. Ces recommandations n’ont à ma connaissance été suivies d’aucun effet.
Un cas significatif, 6 mois après la publication du rapport ANSES, l’UFC que choisir a fait un article sur les lampes LED. Le chapeau de l’article est le suivant : « L’ Agence nationale de sécurité sanitaire avait inquiété, cet automne, en affirmant que les LED pouvaient présenter des risques pour les yeux. Que Choisir a donc testé la dangerosité de 10 références. Les ampoules sont sans risques, pas les spots. » Cela signifie qu’ils n’ont pas pris en compte les risques liés à la lumière bleue qui sont des risques à long terme mais seulement les risques d’éblouissement et au mieux de papillotement qui sont directement observables. Pourquoi ont ils passé sous silence un des risques majeurs pointés par le rapport auquel ils se réfèrent ?
Récemment, les éclairages LED se généralisant, les publications grand public se sont multipliées. Elles tournent surtout autour des écrans, puisqu’ils sont maintenant presque tous rétroéclairés en LED. Un fait significatif, depuis mars 2016, avec l’iOS9.3 Apple propose un mode «night shift» qui atténue la lumière bleue le soir. L’effet esthétique franchement moche, tranche avec les habitudes de l’entreprise, et dit à quel point ils prennent le sujet au sérieux. Ceci dit, la vraie solution serait de refaire des écrans à tubes fluo et non pas à LED.
Dans le groupe des contributeurs intéressés citons aussi les fabricants de verres de lunettes qui proposent des panoplies de solutions contre la lumière bleue.
Certaines crèches sont attentives à éviter les LED, conscientes qu’il existe un risque pour les yeux des enfants.
Le 8 février 2016, RTL a fait un sujet de 3’30’’ sur les LED qui faisait un bon tour du sujet dans le temps imparti.
Une remarque sur les écrans
L’utilisation du mode « night shift » d’Apple ou du logiciel f.lux qui suppriment tout ou partie du bleu émis par l’écran résout plus ou moins le problème de phototoxicité, et celui de la perturbation du sommeil. Mais en pleine journée, cela ne permet pas d’avoir un bleu équilibré.
Allons nous vers une prise de conscience ?
Si le sujet sort de plus en plus dans les médias, il reste que presque personne n’accepte d’aller au bout du raisonnement. Il y a des lobby pour des « bonnes LED », c’est bien, même si ça ne peut sans doute aboutir que dans les pays les plus développés. Mais la question de la toxicité à long terme de la lumière bleue, et du dérèglement de l’humeur, sont encore largement occultés. Dans le milieu de l’éclairage, la plupart croient au tout LED. Comme sur beaucoup de sujets écologiques, il y a des actions superficielles médiatisées, tandis que les indicateurs de fond sont négatifs.
Les LED vont elles devenir obligatoires ?
Si des bruits de couloirs commencent à évoquer une interdiction des lampes fluo à l’horizon 2025, les LED seront bientôt quasi obligatoires dans certaines applications. En effet, une lampe fluo ne peut pas faire un bon spot, car pour faire un spot, il faut une source de lumière ponctuelle. Lorsque, en 2018 les lampes incandescence halogène seront interdites, il n’y aura en pratique plus que les LED pour faire des spots à usage domestique.
Existe-t-il d’autres solutions ?
En éclairage professionnel, on connaît les lampes à iodure métalliques, ou les lampes à sodium. Elles ont un bon rendement, un rendu des couleurs variable, mais il leur faut du temps pour s’allumer, et elles coûtent assez cher. Elles n’ont donc pas beaucoup d’avenir en éclairage domestique.
Les lampes à incandescence pourraient peut-être faire de grands progrès en économies d’énergie si on en croit des nouvelles venues du MIT. Cette innovation reste encore une hypothèse de laboratoire, rien ne dit que le coût ne sera pas prohibitif, quand à la durée de vie, à la fragilité et à l’encombrement, ils seront peut être plus acceptés par les consommateurs.
L’oeil est-il adapté à une lumière ?
L’oeil est certainement adapté à la lumière solaire. Celle-ci est produite par un phénomène d’incandescence. Les lampes incandescence sont donc bien adaptées à notre oeil. Aucune autre source de lumière n’offre une lumière dont le spectre soit aussi régulier que l’incandescence. On peut donc conjecturer que les autres sources aient des conséquences plus ou moins gênantes sur notre organisme.
Une critique de la notion de « basse consommation »
Dans la mesure où l’éclairage domestique s’utilise surtout lors des longues nuits d’hiver, les pertes énergétiques d’une « mauvaise » lampe sont à retirer sur la facture de chauffage. Si on se chauffe à l’électricité, en période de chauffe, l’usage d’une lampe à incandescence n’est pas plus consommateur d’énergie que l’usage de n’importe quelle autre appareil.
Les « lampes circadiennes », une solution ?
Certains luminaires LED sont dit « circadiens ». Cela signifie que suivant l’heure du jour et la saison, il font varier leur puissance et leur température de couleur pour reproduire le cycle du soleil : une lumière douce et chaude le matin et le soir, une lumière froide et intense en pleine journée. Cela peut atténuer les problèmes sur le sommeil, mais en pleine journée, cela ne change rien à la phototoxicité ni au déséquilibre des bleus.
Conséquences économiques
Alors que les ampoules incandescence étaient largement fabriquées en France et en Europe, qu’elles constituaient un marché stable, avec une bonne marge, la valeur ajoutée sur les LED est partie en Asie.
Un cas pratique d’écologie
On peut remarquer que tout part d’une bonne intention : faire baisser la consommation électrique et diminuer notre empreinte carbone. Une solution rêvée s’offre à nous, les LED combinent à la fois la sobriété énergétique recherchée à de nombreux avantages fonctionnels. Ainsi, on satisfait nos envies en préservant la planète. Consommer plus et payer moins. A mon sens, c’est la crainte de devoir renoncer à ce rêve qui rend si aveugle devant le danger.
La solution n’est-elle pas de garder la « vieille » technologie et de changer nos usages ? éclairer parcimonieusement, de façon plus ciblée ? Une solution qui va dans le sens de la décroissance…
Prise de recul historique
Si on retrace l’histoire des moyens d’éclairage, on peut distinguer cinq grandes étapes : le feu de bois, les lampes à mèche (bougie, lampe à huile ou à pétrole), les lampes incandescence, les tubes fluos, les LED.
A chaque étape nouvelle, deux constantes : l’efficacité énergétique croît, la commodité d’usage aussi, mais d’une source apaisante et bénéfique pour l’équilibre de la personne, on arrive progressivement à une violence qui trouble l’harmonie.
Comment reconnaître une lampe LED ?
Ce n’est pas toujours évident, mais quelques indices existent. Une lumière constitués de points, la présence d’ailettes de refroidissement, un luminaire très plat, un allumage instantané à puissance normale. Un cas particulier, il existe des « tubes LED » très répandus dans le métro parisien. Cela ressemble à s’y méprendre à un tube fluo, sauf que cela n’éclaire que sur la moitié de la circonférence.
Bibliographie
Rapport ANSES disponible sur www.anses.fr par le lien : https://www.anses.fr/fr/system/files/AP2008sa0408.pdf
Sur le site du CSTB le rapport (scientifique en anglais) http://ssl.iea-4e.org/files/otherfiles/0000/0068/IEA_4E_SSL_Report_on_LCA.pdf : une bonne mise à jour du rapport AFSSET, avec une bonne bibliographie scientifique.
Site de l’INSERM http://www.inserm.fr/ avec par exemple un bon article récent de vulgarisation sur la photoxicité de la lumière bleue : http://www.inserm.fr/mediatheque/infr-grand-public/fichiers/science-sante/ss26_juillet_aout_2015
Emission RTL du 8 février 2016 http://www.rtl.fr/actu/sciences-environnement/les-ampoules-led-sont-elles-toxiques-pour-nos-yeux-7781760298