sources lumineuses
Un meilleur éclairage implique l'utilisation de la technologie la plus récente
Le développement de l'électricité au 19e siècle a amené une révolution en matière d'éclairage. Ainsi, les lampes à incandescence ont remplacé le feu comme principale source de lumière. Depuis lors, des vagues d'innovations visant surtout un meilleur rendement ont animé le monde de l'éclairage. Aujourd'hui, la consommation d'énergie est peut-être devenue un moteur plus important encore.
Les progrès technologiques des dernières années en matière de nouvelles sources lumineuses suscitent principalement des attentes à l'égard du potentiel de la technologie LED. L'augmentation de la puissance, du rendement et de la durée de vie de la nouvelle génération de PowerLED a accéléré la création de nouveaux appareils d'éclairage et systèmes de commande pour les LED. Cependant, les sources lumineuses traditionnelles restent déterminantes pour le développement et la production d'armatures, basées sur des critères comme l'efficacité énergétique et le rendement.
L'aperçu ci-dessous présente les principales sources lumineuses pour des applications professionnelles, suivies par l'explication de quelques concepts utilisés fréquemment :
LED
Une LED (Light Emitting Diode) est une source de lumière à semi-conducteur. La lumière produite par une LED a une diffusion maximale de 180° et peut être rassemblée ou orientée à l'aide de lentilles. En fonction du dopage de la jonction PN, les LED peuvent produire une lumière de couleur spécifique, de sorte qu'elles peuvent parfaitement remplacer une source lumineuse traditionnelle et un filtre de couleur. On les utilise donc souvent pour les mélanges de couleurs RVB. Cependant, la durée de vie et le rendement des LED dépendent fortement de la température de jonction, et donc de la température ambiante. Nous sommes donc confrontés à l'importance d'un bon refroidissement. Mais cette limite offre à la fois des opportunités pour l'éclairage des réfrigérateurs, chambres froides … et last but not least : l'éclairage extérieur.
Les LED existent déjà depuis les années 60 du siècle passé. Elles ont fait leur apparition dans les tableaux de bord où on les utilisait comme petites lampes indicatives rouges Aujourd’hui, les LED sont partout, mais leur utilisation reste souvent limitée à des applications moins exigeantes, comme les effets et l’éclairage d'orientation en raison de leur puissance en watts limitée et de leurs dimensions restreintes. Cependant, certains fabricants renommés mettent actuellement sur le marché les premiers appareils LED pour l’éclairage public. Ces appareils concurrencent les lampes à décharge classiques.
La technologie LED connaît un développement extrêmement rapide et prendra une importance croissante dans l'éclairage général en fonction du rendement et de la puissance.
Lampe fluorescente compacte
Une lampe fluorescente compacte est une source lumineuse compacte et puissante qui convient aux petites armatures. Les avantages sont entre autres un haut rendement, un bon rendu des couleurs, différentes températures de couleur, une longue durée de vie, des possibilités de réglage, etc. On recommande les lampes dites à amalgame, car elles fournissent un haut rendement à des températures ambiantes élevées. En général, les petites armatures présentent une température ambiante élevée, comme les plafonniers, par exemple. Mais les lampes à amalgame ont une limite : il faut environ 5 minutes avant qu'elles ne fournissent un flux lumineux complet. Pour les applications extérieures, les lampes sans amalgame sont préférables, car elles s'allument mieux et donnent plus de lumière à des températures basses.
Lampe fluorescente : T16 - T26
Les lampes fluorescentes peuvent avoir un diamètre de 16 mm ou 26 mm. On parle donc parfois de lampes T16 ou T26, mais il s'agit souvent de lampes T5 ou T8.
La T16 (T5) a été développée pour obtenir le même rendement que celui de l'ancienne version T16 (T5) avec une température ambiante plus élevée et une puissance en watts inférieure. Cela ne veut naturellement pas dire que la T16 (T5) soit plus performante dans toutes les situations, mais la version T16 (T5) présente d'autres avantages non négligeables :
- elle consomme moins d'énergie
- la lumière est de meilleure qualité et ne clignote pas (électronique à haute fréquence)
- elle a un rendement supérieur de quelque 4 % (104 lm/W)
- le diamètre inférieur offre un avantage optique de 40 %
- la longueur et le diamètre inférieurs permettent des armatures compactes
- longueurs variables (600, 900, 1200 ou 1500 mm) pour les systèmes de plafond
- même luminance avec des ampoules haute efficacité de 14/21/28/35 W – 17 kcd/m²
- elle contient moins de mercure, de verre et de poudre phosphorescente
- le flux lumineux ne diminue que de 8 % après 10.000 heures de fonctionnement
- elle a une durée de vie plus longue : 17.000 heures
Le graphique ci-dessous montre l'influence en pourcentage des différentes parties de l'armature sur la consommation d'énergie :
Le graphique suivant présente un exemple de la différence
entre le flux lumineux d'une lampe fluorescente T16 (T5) de 28 W à une température ambiante de 25 °C (design lumen) et de 35 °C, où la lampe fluorescente T16 (T5) a le flux lumineux le plus élevé (avec un ballast de référence HF).
De plus, les lampes fluorescentes existent en deux versions : HE (High Efficiency) avec un rendement maximal (lum/W le plus élevé) ou HO (High Output) avec un flux lumineux maximal (lum le plus élevé). Il existe également une version VHO (Very High Output) aujourd'hui. Toutes les puissances de la gamme HE ont la même luminance, alors que la puissance de la gamme HO varie. Les lampes sont conçues pour donner un rendement maximal à une température ambiante d'environ 35 °C. Cela correspond à la température normale dans une armature IP 20. Les lampes fluorescentes sont toujours activées par un ballast HF et permettent également la gradation avec un ballast HF spécial.
Il faut surtout retenir ceci :
• lampes fluorescentes HE = consomment moins d'énergie et éblouissent moins, MAIS il faut plus d'appareils, donc un investissement plus important
• lampes fluorescentes HO = moins d'appareils et investissement inférieur, MAIS elles consomment plus d'énergie et éblouissent davantage
Depuis peu, Philips propose aussi des ampoules T16 écologiques. L'Eco T16 permet une gradation jusqu'à 1 % et atteint toute son efficacité à une température ambiante de 35 °C. De plus, son rapport lumen/watt est 85 % meilleur que la meilleure technique LED actuelle.
Le tableau ci-dessous présente une comparaison entre les prestations d'une ampoule T16 (T5) classique avec celles d'une T16 (T5) Eco :
Lampes halogènes
Les ampoules halogènes 12 V existent en nombreuses versions
et puissances. Elles ont de nombreuses qualités : elles offrent un excellent rendu des couleurs, sont relativement bon marché, présentent des possibilités faciles de réglage, etc.
Les lampes à incandescence à halogène de 230 V ont les mêmes avantages que les lampes à incandescence normales, mais elles sont plus efficaces et ont une durée de vie plus longue. Elles peuvent avoir une puissance allant jusqu'à 250 W. Cela présente l'avantage
de pouvoir se passer de transformateur.
Mais les lampes halogènes sont gourmandes en énergie. Il existe de bonnes alternatives, comme les lampes HID de faible puissance (20 W, 35 W), surtout pour l'éclairage des magasins. Outre une lumière de qualité avec un indice de rendu des couleurs élevé, elles présentent aussi l'avantage de produire moins de chaleur.
Lampes à incandescence
Cette source lumineuse a de nombreuses qualités, dont un bon rendu des couleurs. Jusqu'à récemment, les lampes à incandescence représentaient la grande majorité du marché privé. Elles étaient bon marché et offraient une lumière agréable, mais ne produisaient que 5 % de lumière et 95 % de chaleur. Une directive européenne a banni cette source lumineuse. Elle sera systématiquement remplacée par des ampoules économiques, halogènes et LED avec la même forme et le même support.
Halogène à iodure métallique
Halogènes à iodure métallique MT/MR/MD 20–150 W : ces sources lumineuses (Mastercolour) sont équipées d'un brûleur céramique qui assure une diffusion de la température de couleur de moins de ±200 K. La brillante lumière blanche fait penser à une lampe halogène 12 V, mais les halogènes à iodure métallique présentent des avantages comme une faible consommation d'énergie et une longue durée de vie.
Les sources lumineuses MT requièrent une armature avec verre de sécurité. Les lampes MR ont un réflecteur intégré avec des angles de diffusion et des dimensions variés, ainsi qu'un verre de sécurité intégré. Le temps d'amorçage de ces lampes s'élève à 2–3 minutes. Le redémarrage d'une lampe chaude dure
15 minutes maximum.
Lampes à vapeur de sodium haute pression
La lampe “White Son”, SDW-T (35–100 W) a une température de couleur comparable à celle d'une lampe à incandescence et un bon rendu des couleurs. Sa haute efficacité et sa longue durée de vie constituent des avantages supplémentaires. Mais les lampes à vapeur de sodium haute pression ne permettent pas de réglage. Leur temps d'amorçage s'élève à environ 4 minutes et le redémarrage d'une lampe chaude dure 2 minutes maximum. De plus, les lampes à vapeur de sodium haute pression offrent généralement un haut rendement et un faible indice de rendu des couleurs.
Lampes au mercure
Une lampe au mercure est une bonne source lumineuse pour un usage extérieur, mais n'offre pas de bon rendu des couleurs. On ne peut pas moduler l'intensité de manière régulière. Son temps d'amorçage s'élève à environ 5 minutes.
Le redémarrage d'une lampe chaude dure 2–3 minutes maximum. Comme elle présente une forte baisse du flux lumineux en fonction du nombre d'heures de fonctionnement, on n'utilise que rarement cette lampe à laquelle on préfère les halogènes à iodure métallique.
Lampes à induction
Une lampe QL a de belles qualités, comme un haut rendement, un bon rendu des couleurs, un amorçage immédiat, un redémarrage direct, etc. Mais le plus grand avantage est sa durée de vie exceptionnelle de
60.000–80.000 heures.
Explication de quelques concepts :
• Rendement lumineux :
Le rendement lumineux ou flux lumineux spécifique d'une source lumineuse est le rapport entre le flux lumineux et la puissance électrique utilisée. L'unité du rendement lumineux est le [lm/W]. Attention, les valeurs de rendement lumineux indiquées dans les tableaux aux pages suivantes s'appliquent à la source lumineuse et ne tiennent pas compte des pertes.
• durée de vie moyenne : Il s'agit du nombre d'heures après lesquelles la moitié d'un grand nombre de sources lumineuses contrôlées sont devenues défectueuses.
• durée de vie de fonctionnement : Si 80 % du flux lumineux original de l'installation d'éclairage restent en raison de la diminution de la lumière et de la dépréciation.
• Indice de rendu des couleurs (Ra) : Il s'agit de la mesure dans laquelle une source lumineuse peut rendre huit couleurs de test de manière juste par rapport à une lumière de référence. L'indice Ra pour l'éclairage intérieur doit être supérieur à 80 et à 90 pour un bon rendu des couleurs. La valeur maximale pour le rendu des couleurs s'élève à 100.
• Température de couleur (K) : La température de couleur indique la nuance de couleur d'une source lumineuse et varie entre 2000–7400 K. A titre comparatif, le blanc neutre a 3500–4000. Les températures de couleur inférieures à 3500 K sont ressenties comme chaudes et celles supérieures à 4000 K comme froides.
• Numéro de couleur : Les fabricants de sources lumineuses indiquent les caractéristiques de couleur d'une source lumineuse par un numéro international. Il se compose de trois chiffres. Le premier indique le rendu des couleurs et les deux derniers se rapportent à la température de couleur en Kelvin. Ce nombre s'obtient en divisant la température de couleur par 100. Une source lumineuse dont le numéro de couleur est 830 a un indice de rendu des couleurs entre 80–89 et une température de couleur de 3000 K.
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