Composants Archives - Energie Plus Le Site

Des exemples de commande et gestion pour les classes

Les classes à aménagement fixe

Les classes sont généralement caractérisées par un taux élevé d’éclairage naturel. Il est donc très rare que l’éclairage artificiel doive, à lui seul, assurer l’éclairage d’un espace.

La commande de l’éclairage général d’une salle de classe peut ainsi s’effectuer par zones. Le plus logique est de piloter les lignes de luminaires parallèles aux baies vitrées de manière à pouvoir éteindre la plus proche de la lumière du jour quand la luminosité extérieure le permet.

Les classes à aménagement variable

Dans une classe à aménagement variable, la mise à disposition de plusieurs allumages permet une grande souplesse d’utilisation du local. Dans le cas d’une classe maternelle, par exemple, le zonage peut être fait selon les différentes « régions » de la classe, en créant différentes ambiances : le coin « lecture », le coin « sieste », le coin découverte, le coin bricolage, … Néanmoins, il risque d’être difficile à réaliser si l’implantation même des « coins » est sujette à modifications fréquentes…

Les salles de projection

Le zonage de l’éclairage en fonction des différentes activités est primordial. Il faudra pouvoir régler le niveau d’éclairement en fonction des différents moyens de projection utilisés, soit par l’utilisation de ballasts électroniques HF dimmables (c’est-à-dire permettant un réglage en continu du flux lumineux des lampes), soit par l’emploi de veilleuses commandées séparément. Dans le cas de grands auditoires, cette commande sera placée à proximité de l’orateur.

Le tableau

L’éclairage du tableau doit pouvoir être commandé séparément. En effet, il est très fréquent que l’éclairement dû à la lumière naturelle soit suffisant sur les tables et insuffisant sur le tableau. La consommation de l’éclairage du tableau est suffisamment faible pour qu’il puisse rester allumé pendant une grande partie des heures de cours.

Le bureau du professeur

Pendant le passage de diapositives, un éclairage situé dans le voisinage du bureau de l’enseignant lui permet d’être vu pendant sa présentation et de compulser ses notes. Ceci nécessite une commande séparée pour l’éclairage du bureau du professeur.

En résumé, pour les classes à aménagement fixe

Proposition de commande de l’éclairage pour une salle de classe, à deux portes d’entrée, utilisée le jour et le soir :

L’interrupteur commandant les rangées de luminaires les plus éloignées des fenêtres doit être mis en évidence, par exemple en étant de couleur rouge. Cela incitera les utilisateurs à d’abord allumer les deux rangées côté couloir, avant d’allumer éventuellement la rangée proche des fenêtres.

Un problème d’inconfort thermique ou lumineux ? N’hésitez pas à tester notre nouvel outil de diagnostic afin de trouver la solution à votre problématique.

Publié par : Sylvie 12 Mar, 2013

Luminaires « downlight »

Downlight à LED

Downlight à fluocompacte.

Types de lampes adaptées

Lampe fluocompacte 4 broches.

Module LED.

Initialement, les luminaires « downlights » ont été développés pour accueillir des lampes fluocompactes à broches de puissance réduite. Actuellement, une alternative plus économique est le downlight à LED. Le luminaire complet est prévu uniquement pour y intégrer un module LED (éventuellement remplaçable).

Maitrise de la luminance

D’un point de vue de l’éblouissement direct ou indirect via les écrans d’ordinateurs, tout comme les luminaires pour les tubes fluorescents, les luminaires « downlight » suivent la norme EN 12464-1. Il existe des downlights équipés d’une optique spéciale (forme adaptée du réflecteur) pour limiter les luminances. Mais il existe également des grilles pour limiter les luminances (UGR < 19) des downlights.

Les downlights performants ont une luminance moyenne faible pour des angles ϒ supérieurs à leur angle de défilement (voir illustration ci-après). Ils sont caractérisés par des optiques en aluminium.

Pour les luminaires éclairant des postes de travail avec équipement de visualisation, la norme EN 12464-1 spécifie que pour des angles d’élévation supérieurs ou égales à 65°, la luminance moyenne des luminaires ne doit pas dépasser les valeurs reprises dans le tableau suivant et ce en fonction de la luminance moyenne propre des écrans concernés :

État de luminance élevé de l’écran	Écran à haute luminance L > 200 cd.m^-2	Écran à luminance moyenne L ≤ 200 cd.m^-2
Cas A (polarité positive et exigences normales concernant la couleur et le détail des informations affichées, comme pour les écrans utilisés dans les bureaux, pour l’éducation, etc.)	≤ 3 000 cd/m²	≤ 1 500 cd/m²
Cas B (polarité négative et/ou exigences plus élevées concernant la couleur et le détail des informations affichées, comme pour les écrans utilisés pour le contrôle des couleurs en conception assistée par ordinateur etc.)	≤ 1 500 cd/m²	≤ 1 000 cd/m²

État de luminance élevé de l’écran

Écran à haute luminance
L > 200 cd.m^-2

Écran à luminance moyenne
L ≤ 200 cd.m^-2

Cas A

(polarité positive et exigences normales concernant la couleur et le détail des informations affichées, comme pour les écrans utilisés dans les bureaux, pour l’éducation, etc.)

≤ 3 000 cd/m²

≤ 1 500 cd/m²

Cas B

(polarité négative et/ou exigences plus élevées concernant la couleur et le détail des informations affichées, comme pour les écrans utilisés pour le contrôle des couleurs en conception assistée par ordinateur etc.)

≤ 1 500 cd/m²

≤ 1 000 cd/m²

Exemple.

Ce luminaire basse luminance répond à norme EN 12464-1 car la luminance est inférieure à 200 Cd/m² pour des angles d’élévation > 65° quel que soit le plan considéré.

L’angle de défilement dans l’axe longitudinal et l’axe transversal est de 60°.

Publié par : Sylvie 11 Mar, 2013

Drivers LED

Généralités

L’équipement permettant l’alimentation de la LED est appelé couramment un « driver » de LED. L’alimentation s’effectue en courant continu dans le sens passant. La stabilité de l’alimentation de la LED dépend de la qualité du redresseur AC/DC et du filtre « lisseur » de tension. Suivant la qualité de ce dernier, la fluctuation du flux lumineux (papillotement) peut être source d’inconfort visuel sachant que la LED n’a qu’une très faible rémanence et, par conséquent, n’agit pas comme moyen de lissage supplémentaire.

« Driver » de LED.

Critère de qualité

Jusqu’il y a peu, on sous-estimait l’importance de l’alimentation par rapport à la source LED. Pourtant, les exigences principales par rapport à une bonne alimentation sont sévères :

La durée de vie doit être au moins la même que celle de la LED.
Le rendement de conversion AC/DC de l’alimentation doit être supérieur à 85 % pour garantir une bonne efficacité énergétique (en lm/W) de l’ensemble LED/driver.

Le facteur de puissance (cos φ) doit être le plus proche possible de 1 et la distorsion (harmoniques) la plus faible possible de manière à réduire les pertes.

Les perturbations électromagnétiques émises doivent être faibles.

Mode de pilotage

Pilotage en courant continu DC

Le mode de pilotage des alimentations peut être de différents types :

pilotage en tension ;
pilotage en courant.

Relation courant-tension dans une LED.

Le pilotage en courant est souvent préféré au pilotage en tension pour les simples raisons :

Comme le montre la figure ci-dessus, une petite variation de la tension aux bornes de la LED peut entrainer une variation importante du courant qui traverse sa jonction avec un risque de détérioration accru.

Le flux lumineux est proportionnel au courant de jonction.

Les coordonnées chromatiques des LEDs blanches peuvent varier en fonction du courant d’alimentation.

Un pilotage en tension de plusieurs LED en parallèle (courant différent dans chaque LED) peut aussi entrainer des différences de courant entre chaque LED qui sont sensées donner la même lumière.

Influence du courant sur la chromatique.

Pilotage en PWM

Le pilotage en PWM (Pulse Width Modulation) est souvent utilisé dans le domaine de l’éclairage sachant que les LEDs sont très peu sensibles à ce type de modulation. L’avantage également est que ce pilotage permet de réaliser un dimming comme le montre la figure suivante.

Modulation du courant en fonction de la modulation de la largeur d’impulsion.

Influence du « dimming »

Efficacité de la LED

Lorsque le luminaire LED est « dimmé » par son alimentation, une variation de l’efficacité et du facteur de puissance (cos φ) de l’alimentation apparait.

Couleur de la LED

En fonction du niveau de courant, une dérive du spectre des LEDs est observé et différent suivant le mode de pilotage et le type de technologie des LEDs blanches, à savoir :

LED bleu + phosphore ;
RGB (3 LED’s Red-Green-Blue).

Sur base du graphique ci-dessus, on peut retirer les grandes lignes suivantes :

Une variation du courant d’alimentation provoque une plus grande dérive spectrale de la technologie RGB que celle au phosphore.

Le pilotage PWM, par rapport au pilotage continu (DC), permet de modifier facilement le flux de la LED sans trop changer ses coordonnées chromatiques.

Le contrôle simultané du niveau de rouge et de vert pour la technologie RGB en mode de pilotage DC paraît délicat et coûteux.

Alimentation intégrée ou déportée ?

Dans la mesure du possible, on préfèrera une alimentation déportée pour éviter d’influencer l’alimentation par la chaleur dégagée par la ou les LED(s) du luminaire. Cette configuration déportée devra tenir compte de l’adaptation :

De la puissance de l’alimentation en fonction de la puissance de LED nécessaire ;
De la valeur de courant à lui appliquer ;
Ainsi que de la longueur de câble entre l’alimentation et la LED.

Dans le cas d’alimentation intégrée ou embarquée dans le luminaire, l’alimentation sera soumise par conduction, ou même par convection, à l’échauffement des LEDs. Il y a lieu d’en tenir compte.

Exemple :

Photo ampoule LED.

Le type de lampe développé ci-contre dispose de 3 dissipateurs thermiques radiaux (un tous les 120°). L’alimentation se trouve entre le culot et l’ampoule. Entre 2 dissipateurs, une ou plusieurs LEDs sont placées. La raison d’être des dissipateurs au niveau de la partie « éclairante » de la lampe s’explique par la nécessité d’évacuer la chaleur vers le bas plutôt que vers le haut sachant que l’alimentation se trouve au-dessus de la source lumineuse lorsque la lampe est « tête en bas ».

Publié par : Sylvie 21 Déc, 2012

Choisir les luminaires – tableau récapitulatif

Lampes de bureau

Luminaire mobile avec lampe fluo compacte ou led de faible puissance.

Pour l’éclairage local des postes de travail.

Projecteurs

Luminaire orientable avec lampe halogène, fluo compacte, led ou à décharge.

Pour l’éclairage d’accentuation (musée, commerce, etc.)

Downlights

	Avec réflecteur en aluminium.	Pour l’éclairage décoratif, l’éclairage des espaces restreints ou l’illumination de cavités. Éviter les réflecteurs blancs.
	Avec réflecteur en aluminium et diffuseur translucide.	Idem que précédent mais avec besoin de limitation de l’éblouissement direct. À éviter au maximum et privilégier la version sans diffuseur.

Cloches

Avec réflecteur en métal ou prismatique et avec ou sans diffuseur translucide ou verre de protection.

Pour l’éclairage des espaces à grande hauteur sous-plafond (commerces, etc.). Éviter au maximum les réflecteurs transparents et les diffuseurs translucides.

Plafonds lumineux

Avec diffuseur translucide.

Pour l’éclairage des locaux avec un besoin de limitation de l’éblouissement direct (soins de santés, etc.). L’usage à but uniquement décoratif est à éviter (bureau, etc.)

Luminaires sur pied

Luminaire d’appoint.

À utiliser comme appoint pour fournir localement l’intensité lumineuse demandée, mais à éviter si la composante indirecte et/ou la puissance sont trop élevées.

Appliques murales

Généralement avec diffuseur translucide.

Pour éclairage décoratif.

Réglettes et luminaires industriels

	Tube nu.	Uniquement pour les pièces de service, peu utilisé, sans exigence de protection contre l’éblouissement.
	Avec réflecteur industriel de préférence miroité (éviter les réflecteurs peints).	Pour l’éclairage général, hauteur sous plafond de 5m, avec ou sans ventelles en fonction des besoins en protection contre l’éblouissement direct.

Luminaires linéaires encastrés, plafonniers et suspensions

	Avec diffuseur translucide (ou prismatique).	A éviter au maximum. Pour usage décoratif et un besoin de limitation de l’éblouissement direct.
	Diffuseur translucide et réflecteur.	A éviter au maximum. Pour usage décoratif et un besoin de limitation de l’éblouissement direct.
	Ventelles plates ou crantées en aluminium.	Pour l’éclairage général et limitation de l’éblouissement direct. Les ventelles blanches sont à éviter.
	Ventelles paraboliques en aluminium.	Pour l’éclairage général, avec présence d’écrans de visualisation et travail de haute précision.
	Ventelles paraboliques en aluminium et fermeture en verre.	Pour les salles blanches et travail de haute précision.

Luminaires étanches

Tube fluorescent nu

Tube fluorescent nu.

Uniquement pour les pièces de service humides, peu utilisées, sans exigence de protection contre l’éblouissement.

Réflecteur industriel miroité

Réflecteur industriel miroité.

Pour l’éclairage général des locaux humides ou poussiéreux, hauteur sous plafond de 4 à 5 m, avec ou sans ventelles en fonction du besoin de protection contre l’éblouissement direct. Les réflecteurs peints sont à éviter.

Vasque transparente,

Vasque transparente, structurée ou prismatique.

Pour l’éclairage général des locaux humides ou poussiéreux avec nécessité de résistance aux chocs extérieurs ou internes (bris de lampe).

Luminaires résistant aux chocs

Luminaire avec grille de protection en acier.

Luminaire à ventelles paraboliques en aluminium et grille de protection en acier.

Pour l’éclairage des salles de sport. Éviter les réflecteurs peints.

Publié par : Sylvie 3 Août, 2012

Lampes et luminaires LED

Terminologie

Puce (ou chip) LED

La puce LED est le composant semi-conducteur intégré dans une capsule appropriée permettant une connexion électrique ou un assemblage simplifié. Les puces LED peuvent être combinées entre elles sur un circuit imprimé.

Lampe LED

La lampe LED est un système complet conçu de manière à permettre le remplacement aisé des technologies traditionnelles moins efficaces (retrofit). Ces lampes reprennent pour cela les formes et les culots normalisés des lampes traditionnelles.

Module LED

Le module LED est constitué d’une ou plusieurs puces LED montées avec d’éventuels composants optiques, électriques ou thermiques (généralement externes).

Luminaire LED

Luminaire LED.
Luminaire encastré.

Luminaire LED.
Luminaire plafonnier.

Le luminaire LED est un système complet composé de puces LED, de lampe(s) à LEDs ou encore de module(s) LED, comprenant l’électronique, l’enveloppe, le câblage, etc. Il peut éventuellement être conçu pour recevoir des modules remplaçables.

Conception d’une lampe ou d’un luminaire LED

La plupart des constructeurs de lampes ou de luminaires sérieux ne font que concevoir les lampes ou les luminaires en se fournissant en unités LED chez les électroniciens. Afin d’assurer une homogénéité dans l’application, le choix des LEDs utilisés se fait suite à une sélection (appelée binning) en fonction de critères spécifiques de couleur, flux lumineux et tension.

Pour répondre aux attentes des marchés, les objectifs des constructeurs sont principalement :

de fournir un éventail de lampes et de luminaires avec un large panel de photométries différentes ;
d’obtenir une esthétique attrayante ;
d’optimiser les performances énergétiques (lm/W) ;
d’allonger la durée de vie (heures de fonctionnement);
…

Des études sur la thermique sont impératives de manière à bien « drainer » la chaleur en dehors de la lampe ou du luminaire. Ces études influencent bien entendu la conception de la lampe ou du luminaire.

Caractéristiques générales

Durée de vie des lampes et luminaires LED

Même si aujourd’hui une source LED (chip) seule peut atteindre une durée de vie de 50 000 h, cet objectif n’est pas encore atteint pour les applications intérieures (lampes et luminaires). Selon une étude du U.S. Department of Energy (Energy Savings Potential of Solid State Lighting in General Illumination Applications. 2012), on peut raisonnablement prévoir l’évolution suivante dans le futur :

Évolution prévue de la durée de vie des applications LED.

Efficacité lumineuse des lampes et luminaires LED

L’efficacité lumineuse des lampes et luminaires à LEDs est bien différente de l’efficacité lumineuse annoncée pour les puces LED.
En effet, cette dernière est évaluée en test éclair et pour une température de jonction de 25°C (soit une température très basse par rapport à la température à laquelle la jonction est soumise en conditions d’utilisation réelle).

En réalité, l’efficacité lumineuse d’un luminaire LED est d’environ 20 % à 30 % plus faible que la valeur annoncée pour la chip LED.
Voici deux exemples :

Grâce à ces exemples, on se rend compte que l’efficacité lumineuse réelle des lampes et luminaires à LEDs est pour le moment équivalente à celle des lampes fluorescente :

Selon l’étude du U.S. Department of Energy, l’évolution des LEDs devrait permettre d’atteindre 200 lm/W vers 2020-2025. De quoi alors surpasser tous les autres types de sources lumineuses !

Évolution prévue de l’efficacité lumineuse des applications LED.

Rendu des couleurs et température de couleurs

Avec les lampes et luminaires à LEDs, on peut obtenir un indice de rendu de couleur entre 60 et 98. De plus, il est possible, avec certains types de LED, de moduler la température de couleur de manière continue.

Aspect thermique

Malgré que le rayonnement lumineux de la LED ne génère pas d’infrarouge (et donc pas de chaleur dans le sens du flux lumineux), la dissipation de la chaleur de la jonction est un des problèmes majeurs des lampes et des luminaires à LEDs. En effet, entre 50 % et 70 % de la consommation d’une LED est transformée directement en chaleur qui doit être absolument évacuée sous peine de réduire l’efficacité lumineuse et la durée de vie.

Comparatif thermique entre une LED et une lampe à incandescence.

Des études de dissipation thermique, pour chaque modèle sont donc nécessaires pour pouvoir concevoir une lampe ou un luminaire à LEDs avec son dissipateur de chaleur intégré.

Cas des lampes

La complexité de l’évacuation de la chaleur générée par les unités LED composant la lampe s’accentue vu la nécessité d’éviter le « drainage » de la chaleur vers l’arrière de la lampe. En effet, le risque est d’accumuler la chaleur de jonction au niveau de l’alimentation intégrée dans le culot. On dit que la lampe LED « claque » non pas par une surchauffe des unités LED mais plutôt de l’alimentation. D’où la nécessité d’évacuer la chaleur par l’avant de la lampe.

Exemple d’étude thermique d’une lampe LED.

Cas des luminaires

Dans le cas des luminaires, le problème de la surchauffe de l’alimentation peut être éliminé vu la possibilité de la déporter hors du luminaire. Il reste aux constructeurs à bien concevoir le dissipateur en fonction d’un luminaire prévu pour être monté en saillie ou encastré.

Étude thermique (source ETAP).

Aspect optique

De par sa taille réduite, l’association de puces LED, de lentille, de diffuseurs et de réflecteurs permet d’obtenir à peu près toutes les distributions lumineuses possibles.

Cependant, à cause de cette petite taille combinée à une puissance lumineuse en constante augmentation, la luminance de la source devient très importante et peut atteindre des valeurs de 10 à 100 millions de Cd/m². Les fabricants prévoient donc des systèmes optiques comme les lentilles, les réflecteurs ou/et des diffuseurs pour éviter l’exposition directe du regard et le risque d’éblouissement.

Type de lampe	Luminance (Cd/m²)
Fluo linéaire – T8	14 000
Fluo linéaire – T5	15 000 – 33 000
Fluo compact	50 000
LED nue	100 000 000
Soleil	1 000 000 00

Suivant l’application, on peut obtenir les résultats suivants :

Des lentilles seules, par exemple, permettent de réduire la luminance de crête :

Des réflecteurs combinés avec un diffuseur permettent d’obtenir une lumière douce :

Techniques

Pour en savoir plus sur les sources LED.

Données	Pour connaitre les valeurs caractéristiques des lampes LED.
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Sylvie 3 Août, 2012

Sources LED

N.B. : cette page reprend uniquement la description du fonctionnement et des caractéristiques de la puce LED. Pour en savoir plus sur son application sous forme de lampe ou de luminaire.

Comment fonctionne une LED ?

Une LED (Light Emitting Diode) est une diode électroluminescente qui émet de la lumière lorsqu’elle est parcourue par un courant continu dans le sens passant.

Comme le montre la figure suivante, la quantité de lumière générée par la LED est proportionnelle à l’intensité du courant qui la traverse.

Couleur des LEDs

La LED émet une lumière quasi monochromatique. Sa couleur dépend des caractéristiques des matériaux utilisés durant la production (composition des semi-conducteurs et de leur dopage, température de jonction, …). Il est ainsi possible de balayer toutes les couleurs du spectre visible.

En éclairage artificiel d’intérieur, on cherche cependant essentiellement à se rapprocher de la couleur de la lumière naturelle, à savoir la lumière blanche. Pour obtenir une lumière blanche, il est nécessaire de combiner plusieurs sources lumineuses de composantes. Ainsi, la couleur blanche peut être produite soit par mélange additif de LED rouges, vertes et bleues, soit par conversion d’un LED bleu au moyen de poudre phosphorescente, selon le même principe utilisé dans les tubes fluorescents. Ce dernier principe est généralement utilisé en éclairage intérieur.

Les LEDs pour l’éclairage

Avant de devenir incontournables dans le domaine de l’éclairage, les LEDs doivent encore relever plusieurs défis non négligeables en termes :

d’efficacité énergétique ;
de température de couleur et sa stabilité dans le temps ;
de durée de vie ;
de stabilité de production ;
de coûts.

Caractéristiques générales

Il importe de bien distinguer la performance (et son potentiel d’évolution) d’une puce LED par rapport à celle d’une lampe LED et à celle d’un luminaire LED.

Si les performances (efficacité lumineuse, durée de vie, etc.) des puces LED sont intéressantes pour évaluer le potentiel intrinsèque de la technologie, elles sont inutiles pour comparer la technologie de l’éclairage LED par rapport aux autres technologies disponibles (notamment les lampes fluorescentes).

Sous différents aspects, la LED est très prometteuse sachant que ses performances énergétiques, sa durée de vie, … s’améliorent de jour en jour.

Techniques

Pour en savoir plus sur les applications LED (lampes et luminaires) et leurs performances.

Durée de vie d’un « chip » LED

La durée de vie des puces LED avoisine théoriquement les 50 000 heures, durée pendant laquelle le flux lumineux reste au-dessus de 70 % du flux initial.

Schéma durée de vie d'un "chip" LED.

Cependant, cette durée dépend de plusieurs paramètres comme le courant qui la traverse et, donc indirectement de la température. Les 50 000 heures sont atteignables pour autant que la température de jonction ne dépasse pas 80-85 °C.

L’absence de « pièce fragile » comme le filament de nombreuses lampes, permet d’augurer une durée de vie plus importante. Par contre, comme tout composant électronique, la chip LED est sensible aux influences électromagnétiques. Pour ne pas raccourcir sa durée de vie, il est important que les constructeurs prévoient une bonne connexion à la terre.

Ces valeurs élevées doivent être vues comme une démonstration du potentiel élevé de la technologie LED.

Efficacité lumineuse des chip LED

L’efficacité lumineuse (lm/W) représente un des critères essentiels d’une source lumineuse. Certains fabricants annoncent une efficacité lumineuse de l’ordre de 100 lm/W sous forme commerciale et de 200 lm/W en laboratoire. Le maximum théorique serait de 230 lm/W (pour une température de jonction de 25°C).
De même que pour la durée de vie, ces valeurs élevées doivent être vues comme une démonstration du potentiel élevé de la technologie LED.

La température de jonction influence aussi le flux lumineux de la puce LED et donc son efficacité lumineuse. C’est principalement pour cette raison que les LEDs conviennent particulièrement bien pour les applications à basse température (surgélation, réfrigération, …) sachant que le flux lumineux augmente avec l’abaissement de la température de jonction. De plus, pour les basses températures, la durée de vie augmente.

Flux lumineux de démarrage

Contrairement à la plupart des lampes fluorescentes qui mettent un certain temps à atteindre leur flux lumineux optimal, les LEDs l’atteignent quasi instantanément. De plus, elles peuvent être commutées ON/OFF à chaud sans altération de leur durée de vie. Ce n’est pas le cas pour les lampes à décharge par exemple.

La gradation du flux lumineux

La gradation du flux lumineux des LEDs s’opère sur une large plage (presque 0 % à 100 %). Les pertes par gradation sont sensiblement les mêmes que pour les lampes fluorescentes équipées d’un ballast électronique performant.

Schéma gradation du flux lumineux.

À 0 % de flux lumineux, la consommation résiduelle est de l’ordre de 10-15 % de la puissance nominale.

Rayonnement IR et UV

Les LEDs ne génèrent pas ou peu de rayonnement infrarouge (IR) ou ultraviolet (UV) dans le flux lumineux. Il est clair qu’elles génèrent de la chaleur, mais en grande partie de manière convective et non radiative. Autrement dit, la chaleur n’est pas émise dans le sens du flux lumineux. De par ces propriétés, les lampes LED sont intéressantes dans le cas d’application comme pour l’éclairage des œuvres d’art, des denrées alimentaires, des vêtements, …

Par contre l’élimination de la chaleur reste un problème majeur pour toutes les applications LED. Pour en savoir plus, cliquez ici !

Métier de la LED

Dans le monde de la conception LED apparaissent deux métiers : les concepteurs de puces LED et les concepteurs de luminaires ou lampes LEDs. Les premiers sont plutôt issus de l’industrie électronique, les seconds de la conception en éclairage (lampe ou luminaire). Dans ce domaine, à l’heure actuelle, il convient de prendre un certain recul par rapport à la tendance qu’ont les électroniciens à s’improviser professionnel de l’éclairage.

Techniques

pour en savoir plus sur les lampes et luminaires à LEDs.

Données	Pour connaitre les valeurs caractéristiques des lampes LED.
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Energie-Plus 24 Avr, 2008

Choisir les ballasts et les « drivers »

Les ballasts pour lampes fluorescentes

Techniques

En conception, choix s’effectue entre 3 types de ballasts :

électronique avec préchauffage,
électronique sans préchauffage,
électronique gradable ou dimmable.

BE pour tube T8, BE pour tube T5, BED pour tube T5.

BE : ballast électronique
BED : ballast électronique « dimmable »

En fonction de la durée d’utilisation

En conception, il est illusoire de vouloir faire une comparaison de performance entre un ballast électromagnétique et un ballast électronique. En effet, le ballast électronique a une consommation propre plus faible que le ballast électromagnétique et augmente la durée de vie des lampes. Le ballast électromagnétique à très faible perte reste sur le marché uniquement pour des circonstances où le ballast électronique n’est pas à recommander (p.ex. certains environnements industriels).

Il faut cependant savoir qu’un ballast électronique implique un risque de défectuosité plus grand qu’un ballast électromagnétique. Ceci est normal étant donné le nombre de composants de ces ballasts. Il faut donc choisir des ballasts de qualité, éprouvés sur le marché.

Des ballasts électroniques à préchauffage doivent être placés dès que l’installation est susceptible d’être allumée et éteinte plus de 2 fois par jour.

Ce n’est que dans le cas d’une utilisation absolument continue des lampes que le ballast électronique sans préchauffage peut être utilisé. En outre, toutes les marques de lampe ne peuvent fonctionner correctement avec tous les ballasts électroniques. Chaque ballast est conçu pour une résistance donnée des électrodes du tube fluorescent. On peut ainsi avoir un taux de défectuosité important des lampes uniquement parce que la marque des tubes fluorescents utilisés n’est pas compatible avec la marque du ballast choisi. Au moment de l’installation, il est difficile de vérifier si ce problème est présent. On peut cependant se renseigner auprès du fabricant (de luminaires ou de ballasts) pour savoir si le ballast proposé a été développé pour les lampes choisies.

En fonction de l’apport de lumière naturelle

Lorsque les locaux bénéficient d’un pourcentage standard d’ouverture dans la façade de 40 .. 60 %, le fait de placer des ballasts électroniques dimmables permet de tabler sur des économies d’énergie de l’ordre de 30 .. 50 % pour la rangée de luminaires proche des fenêtres et 15 .. 30 % pour la rangée contiguë en cas de gestion appropriée.

La rentabilité du système de gestion dépendra bien entendu, du tarif électrique appliqué au bâtiment.

Calculs

Pour estimer le gain réalisé en plaçant des ballasts électroniques dimmables : cliquez ici !

Par rapport à la classe énergétique définie dans la directive 2000/55/CE

Pour les ballasts électroniques, on impose que la catégorie énergétique soit au minimum A3.

Pour assurer plusieurs niveaux d’éclairements et/ou éviter le suréclairement

Dans certaines situations, il est intéressant de placer des ballasts électroniques dimmables. Ceux-ci, raccordés à un simple dimmer permettent, après installation, d’ajuster le niveau d’éclairement en fonction des réactions des utilisateurs ou des besoins réels. Par exemple, dans les salles de sports utilisées pour la compétition, on doit assurer plusieurs niveaux d’éclairement.

Si les luminaires ne sont pas prévus pour allumer un nombre différent de lampes par luminaire, les différents niveaux peuvent être atteints par « dimming« . Dans ce cas, on devra opter pour des ballasts électroniques dimmables.

Ceux-ci permettent d’ajuster le niveau d’éclairement en fonction des besoins. En outre, on limite ainsi le surdimensionnement inévitable des nouvelles installations.

Pour assurer une plus grande sécurité

Beaucoup de machines, dans les ateliers, ont des mouvements périodiques. L’utilisation de lampes fluorescentes ou à décharge (au sodium haute pression, aux iodures métalliques,…) risquent, si elles sont alimentées à la même fréquence que les machines, de provoquer des illusions d’optiques très dangereuses pour l’utilisateur. Ce phénomène s’appelle l’effet stroboscopique : si une machine tourne à la même fréquence que le clignotement des lampes (par exemple 50 Hz), on aura l’impression qu’elle est immobile, ce qui peut provoquer des accidents très graves.

Machine tournante éclairée par une lampe avec ballast haute fréquence (à gauche) et éclairée par une lampe avec ballast 50 Hz (à droite).

Pour éviter cela, on choisira de nouveau les ballasts électroniques qui, contrairement aux ballasts électromagnétiques traditionnels, fonctionnent eux à haute fréquence (plus de 25 kHz).

En cas d’hésitation

Certains constructeurs proposent des luminaires intelligents possédant un grand nombre de fonctions qui sont initialement bloquées (gradation, régulation en fonction de la lumière du jour, …). Celles-ci peuvent être activées par après grâce à l’utilisation de l’interface standard DALI.

Ce genre de système présente deux gros avantages :

Le coût de base du luminaire correspond aux fonctions disponibles initialement. Chaque ajout de fonctions devra être payé par après.
Lorsque l’on veut ajouter des fonctions au système d’éclairage, il n’est plus nécessaire de réaliser des travaux importants et coûteux de remplacement des luminaires et de câblage. La fonction est simplement débloquée grâce à une extension logicielle.

Particularité des hôpitaux

La lampe fluorescente et son ballast produisent des ondes électromagnétiques. Celles-ci sont accentuées avec l’utilisation de ballasts électroniques. Elles peuvent perturber le fonctionnement des appareils électroniques de précision (électro-encéphalogramme, électro-cardiogramme, …). C’est pourquoi leur utilisation peut parfois poser des problèmes dans les salles d’opération, les soins intensifs, … Ce problème est encore plus critique pour les lampes fluocompactes à ballast incorporé car celui-ci n’est pas déparasité.

Pour limiter les risques, on peut :

exiger la garantie du fabricant du luminaire quant à l’utilisation de son matériel dans ces circonstances particulières, et exiger la conformité aux normes concernant les ballasts électroniques :
- EN 60928 sécurité
- EN 60929 fonctionnement
- EN 61547 compatibilité électromagnétique
- EN 61000-3-2 harmoniques
éloigner le plus possible les appareils de mesure des luminaires, les perturbations diminuant avec la distance,
sortir tous les ballasts de la zone de travail,
utiliser, à défaut, des lampes halogène.

En tout cas, les luminaires devront, au minimum, porter un label garantissant la limitation des émissions parasites.

Concevoir

Choix des auxiliaires.

Les ballasts pour lampes à décharge

Ballast électronique, pour lampe à vapeur de sodium HP.
Ballast électronique pour lampe aux iodures métalliques.

En fonction de la durée de vie de la lampe

Pour les lampes à décharge au sodium haute pression ou aux iodures métalliques, les ballasts électroniques s’imposent, car ils peuvent accroître la durée de vie des lampes à décharge jusqu’à 30 %.

En fonction de la sécurité

Ici aussi, les ballasts électroniques sont recommandés pour la simple raison qu’ils éliminent les problèmes de clignotement et, par conséquent, d’effet stroboscopique.

En fonction de l’apport de lumière naturelle

À l’heure actuelle, certains constructeurs proposent des ballasts électroniques dimmables pour les lampes à décharge à vapeur de sodium HP et à iodure ou halogénure métallique (surcoût de 20 % par rapport aux ballasts électroniques). Certains constructeurs proposent même des ballasts électroniques dimmables et programmables de type DALI. Avec ce type de ballast, les flux sont réglables jusqu’à 50 % de la valeur nominale. Mais le dimming des lampes à iodure ou halogénure risque encore de poser des problèmes (changement de couleur).

Les ballasts DALI

À l’heure actuelle, les ballasts électroniques de type DALI ont le même ordre de grandeur de prix que les ballasts électroniques dimmables analogiques. Dans les bâtiments de taille moyenne ou importante et avec des apports de lumière naturelle corrects, on a tout intérêt à orienter le choix d’un ballast vers un type DALI. Il offre beaucoup plus de possibilités :

de gestion centralisée par groupe adressable de façon à générer facilement des zonages. Les zonages seront très flexibles et permettront au bâtiment d’évoluer sans grand investissement comme le recâblage ;
de contrôle des lampes à distance ;
d’interfaçage facile avec des bus de type IEB (KNX) ;
…

Les drivers des LEDs

En général, chaque LED à sa propre alimentation ; c’est un gage de qualité ! Les LEDs étant souvent commandées en très basse tension et en faible courant, il faut se méfier des chutes de tension en ligne entre le driver et la lampe. Pour cette raison, il est nécessaire de limiter les longueurs de câble. Pour tout système d’éclairage à LED, le choix de l’alimentation prendra en compte de la concordance entre celle-ci et la source d’éclairage :

des tensions et courants de commande ;
de la puissance ;
de la classe d’isolation électrique (classe I à III ou de la simple isolation à la double en très basse tension).

Driver dimmable de lampe LED et driver à courant constant de lampe LED.

Publié par : Energie-Plus 18 Jan, 2008

Choisir les cables du réseau de distribution

Influence de la section des câbles

Pour les circuits d’éclairage fortement chargés, où le courant absorbé est de l’ordre de 10 A, il est intéressant de dimensionner les câbles de distribution en 2.5 mm² plutôt qu’en 1.5 mm². En effet, la réduction des pertes par effet joule (et donc de la consommation) compense le surcoût dû à l’augmentation de section.

Exemple

Soit l’installation suivante :

Des luminaires de 58 W chacun.
Le premier luminaire est séparé d’un mètre de l’alimentation 230 V.
Les luminaires suivants sont séparés entre eux de 1 mètre.
Chaque luminaire est parcouru par un courant de l’ordre de 0.3 A et donc la première section du circuit d’éclairage est parcourue par un courant de l’ordre de 10 A, le second 9.7 A, etc …

On bénéficie aussi des données suivantes :

le prix du kWh est de 0.17 €,
le surcoût du câble en 2.5² par rapport au 1.5² est de l’ordre de 3,67 €/m.

On prend les hypothèses suivantes :

la perte des ballasts est négligeable par rapport à la puissance consommée par les lampes ;
l’installation fonctionne 2 500 heures par an.

On obtient les résultats suivants :

Interprétation

Le choix d’une section de 2.5 mm² au lieu de 1,5 mm² est assez peu rentable quel que soit le nombre de luminaires (entre 10 et 30 ans). Le temps de retour simple est, exprimé comme le rapport entre le surcoût d’une section 2.5 mm² par rapport à une section de 1,5 mm² et le coût de la réduction de consommation par effet joule (moins de perte dans une section de 2,5 mm² que dans 1,5 mm²).

Conclusion

Sur la durée de vie de l’installation d’éclairage (> 30 ans), on a intérêt à légèrement surdimensionner les sections de câbles. C’est le prix du cuivre qui réduit fortement la rentabilité.

Publié par : Energie-Plus 13 Déc, 2007

Choisir le type d’éclairage : direct, mixte ou indirect ?

Éclairage direct

C’est l’éclairage direct qui donne les meilleurs résultats en termes de conception énergétique. On peut arriver à des valeurs de puissance spécifique sous certaines conditions de l’ordre de 1,5 W/m²/100 lux. Suivant l’usage des locaux ou des espaces dans les locaux, trois types d’éclairage ou un mixte des trois seront envisagés :

un éclairage général uniforme ;
un éclairage général orienté ;
un éclairage ponctuel.

Éclairage général uniforme

L’éclairage général uniforme permet d’avoir une grande flexibilité des postes de travail. Attention toutefois que ce genre de considération conduit souvent à un surdimensionnement inutile des installations d’éclairage. La dernière version de la norme NBN EN 12464-1 palie à ce risque de surdimensionnement. En effet, dans la zone dite « de fond », le niveau d’éclairement peut être réduit au tiers de celui de la zone de travail et l’uniformité à 0,1. Ce qui permet d’envisager un éclairage général uniforme de faible niveau d’éclairement et de prévoir des zones de travail mobiles et flexibles avec l’uniformité et le niveau d’éclairement requis. Énergétiquement parlant, c’est acceptable et vivement conseillé.

Exemple
Soit un hall d’usinage qui demande une très grande flexibilité par rapport à la position des postes de travail. Le niveau d’éclairement pour certains postes de travail pourrait être de 750 lux. Selon la NBN EN 12464-1, le niveau d’éclairement moyen devrait s’élever à 250 lux.

Cette configuration de luminaires permet d’envisager :

De modifier complètement la disposition du hall sans toucher à l’éclairage ;
Une disposition variable des postes de travail sur toute la surface du hall ;
L’installation de nouveaux équipements.

Les caractéristiques des luminaires peuvent être les suivantes :

Une répartition de façon non préférentielle ;
Des luminaires à caractéristiques modifiables (position des lampes, type de réflecteur, …) ;
Des luminaires montés sur rails porteurs, donc facilement déplaçables ; ce qui avait été envisagé dans l’étude de cas réalisée.

Éclairage général orienté

Lorsque la position des zones de travail est fixe (tableau d’une salle de cours, écran d’une salle de réunion, machines-outils fixes, …), localiser l’éclairage près des zones de travail est une excellente méthode pour limiter la puissance installée.
Attention toutefois au recommandation de la norme NBN EN 12464-1 : Éviter des contrastes trop élevés. Dans la zone dite « de fond », le niveau d’éclairement peut être réduit au tiers de celui de la zone de travail et l’uniformité à 0,1.
De manière générale, ce type d’éclairage permet :

D’envisager un niveau d’éclairement plus faible pour les circulations.
D’éviter de trop éclairer des zones où la lumière naturelle est présente en abondance sachant que lorsqu’il fait noir dehors, l’éclairage de la zone devant la baie vitrée n’est pas nécessaire.
Par le choix de luminaires asymétriques, obtenir un éclairement suffisant sur des plans verticaux comme dans les rayonnages des archives par exemple.

Le choix de l’éclairage général orienté devra aussi composer avec la structure du plafond et l’emplacement des poutres de structures qui risquent de faire écran à la disposition de la lumière ; à méditer !

	Attention toutefois qu’un éclairage orienté mal positionné provoque des ombres indésirables et peut être dangereux notamment dans les ateliers où les postes de travail sont, par exemple, des machines tournantes.
	Lorsqu’un atelier comporte des machines-outils dangereuses, des marquages appropriés doivent délimiter les zones de circulation et de travail, ainsi que les zones de danger. L’éclairage doit alors appuyer ces mesures en insistant sur les trois types de zone.

Éclairage ponctuel

Ce type d’éclairage permet de disposer d’un éclairement important au niveau des postes de travail de précision, sans augmenter exagérément le niveau d’éclairement général. Cette solution est toute profitable d’un point de vue énergétique.

Les luminaires individuels complémentaires peuvent augmenter localement le niveau d’éclairement et accentuer certains contrastes.

Leur emplacement doit être approprié pour ne pas générer des situations dangereuses de travail :

	Soit le ou les luminaires sont placés dans les allées encadrant les postes de travail, et ce en veillant à ce que la lumière provienne des côtés et qu’il n’y ait ni ombre ni d’éblouissement gênant.
	Soit le ou les luminaires sont placés contre les postes de travail. Idéalement, ces luminaires devraient être équipés d’un gradateur de lumière. La position et l’orientation de ces luminaires doivent être réglables pour éviter les réflexions sur les objets éclairés.

Conseil : pensez éventuellement à placer un interrupteur ou un détecteur de présence/d’absence à chaque poste de travail pour éviter que ces lampes restent allumées inutilement à des postes non-occupés.

Pour éviter de trop grandes variations de luminance dans le champ de vision des utilisateurs, maintien d’un niveau d’éclairement général suffisant par rapport à l’éclairement de la tâche :

Éclairement général = 3 x (Éclairement ponctuel)½

Exemple dans les commerces

Dans les commerces d’ancienne génération, on se souvient tous, même les plus jeunes, du surdimensionnement de l’éclairage général uniforme de manière à couvrir l’ensemble de la surface de vente avec des niveaux d’éclairement de l’ordre de 750 lux. « Question de marketing, disaient les vendeurs ! »

Cependant, cet éclairage présente le risque de créer des zones d’ombre qui peuvent se révéler gênantes. Ce risque est d’autant plus important que la hauteur sous plafond est grande et que l’on utilise des luminaires suspendus. De plus, énergétiquement parlant, ce n’était pas la meilleure manière de travailler.

Le système direct à deux composantes est à préférer au système direct lorsque l’on veut mettre en valeur des objets, créer des contrastes de luminosité. On réalisera des économies d’énergie d’autant plus importantes que le niveau d’éclairement à assurer est supérieur au niveau d’éclairement général nécessaire (censé permettre un déplacement par exemple). On économisera de l’énergie en augmentant l’éclairage localement via un deuxième circuit plus intensif que le premier. Dans la pratique, on vérifiera ce constat théorique en réalisant une étude comparative des systèmes « directs » et « à deux composantes ».

Éclairage indirect

Un éclairage indirect via le plafond a l’avantage de ne pas provoquer d’éblouissement par la vue directe des lampes. La probabilité d’ombre est inférieure. Mais son efficacité énergétique est faible et fort dépendante des coefficients de réflexion des parois (généralement le plafond). Comme ceux-ci n’atteignent que rarement les 0.85, il faudra surdimensionner l’installation d’éclairage (en première approximation entre 15 et 30% voire 50% dans locaux où la hauteur sous plafond est importante) pour réaliser un éclairement équivalent à celui fourni par un éclairage direct. Ce système sera fortement dépendant de l’état de propreté des parois du local (ceci peut aussi conduire à la nécessité de surdimensionner l’installation de plus d’une vingtaine de pour cent par rapport à un éclairage direct).

Exemple dans les commerces

Ce type d’éclairage sera proscrit sachant que, typiquement dans les commerces de type grande surface, les plafonds sont parcourus par des gaines de ventilation, des chemins de câbles électriques, … La tendance actuelle, bien comprise par un certain nombre de responsables énergie de magasin de grande distribution, est de prescrire un éclairage direct bien positionné avec un plafond sombre pour masquer sensiblement les techniques spéciales apparentes.

Éclairage mixte

Du point de vue efficacité énergétique, ce système se situe entre les systèmes directs et indirects. Plus la composante directe sera prépondérante, moins énergivore le système sera.

Il est à noter que les pertes complémentaires dues à la partie indirecte de l’éclairage seront en partie compensées par un rendement total du luminaire mixte souvent plus important que celui du luminaire direct.

En ce qui concerne le confort, ce type de système peut trouver son utilité dans le cas de locaux possédant une grande hauteur sous plafond, pour éviter la création d’une zone d’ombre trop importante. Ce constat est d’autant plus marqué si l’on utilise des luminaires suspendus. Dans ce cas, une faible proportion de flux lumineux dirigée vers le haut suffira.

Bien entendu, si la hauteur sous plafond est raisonnable, la réflexion sur les murs et le sol suffira à éclairer suffisamment le plafond.

Comme dans le cas du système indirect, ce système sera dépendant de l’état de propreté des parois du local (ceci peut conduire à la nécessité de surdimensionner l’installation de plus d’une vingtaine de pour cent par rapport à un éclairage direct).

Exemple des commerces

Lorsque les plafonds ou faux plafonds sont de qualité acceptable et ne sont pas encombrés par des techniques spéciales apparentes, on pourra envisager ce type d’éclairage en favorisant la composante directe des luminaires, la composante indirecte donnant un « look » commercial intéressant.
« Il en faut pour tous les goûts ! »

Un autre exemple éclairant

On peut considérer que seul le flux dirigé vers le bas est efficace. En effet, la plupart du temps les luminaires sont situés au-dessus de la marchandise à éclairer. La plupart du temps seulement, car dans certains cas, la lumière émise vers le haut peut avoir un effet utile (éviter la présence d’une ombre gênante au niveau du plafond…).

Si l’on considère que seule la lumière dirigée vers le bas est utile, alors on peut introduire la notion de rendement utile du luminaire. Soit un appareil possédant les rendements suivants :

Rendement vers le bas : 30 %	⇒ Rendement total : 90 %
Rendement vers le haut : 60 %

La lumière dirigée vers le haut, avant d’atteindre la marchandise, devra être réfléchie par le plafond. Si on considère que cette surface possède un coefficient de réflexion de 0.7, alors 30 % de la lumière émise vers le haut sera « perdue ». On peut donc estimer que le luminaire possède les rendements utiles suivants :

Rendement vers le bas : 30 %	⇒ Rendement total : 72 %
Rendement vers le haut : 60 * 0.7 = 42 %

Le rendement du luminaire a ainsi diminué de 20 %.

La figure suivante donne le facteur par lequel il faut multiplier le rendement pour trouver son équivalent « utile » en fonction du type d’éclairage choisi et pour un coefficient de réflexion de 0.7 pour le plafond. Notez que cette valeur est celle prise de manière standard. Cette valeur est assez élevée puisqu’elle correspond à un plafond peint en blanc. La valeur de ce coefficient descend à 0.25 si la peinture est brune et à 0 dans le cas d’un plafond noir.

Bien entendu, ce calcul est simplifié. Pour être exact, on devrait tenir compte de l’influence du système d’éclairage sur l’uniformité des niveaux d’éclairement, des autres réflexions sur les murs du local, …

Le but de cet exemple est de montrer qu’il est essentiel, lorsque l’on vise l’efficacité énergétique de limiter la composante supérieure du flux émis.

Comparaison en termes d’efficacité énergétique

Un point de comparaison s’impose entre les différents éclairages :

Comparaison de trois systèmes d’éclairage pour une même puissance installée : 6 luminaires de 2 x 36 W (et ballast électronique), pour une classe de 7 m x 8 m x 3,2 m, soit 7,7 W/m², coefficients de réflexion : 0,7 (plafond); 0,5 (murs); 0,3 (sol).
Système d’éclairage	Direct	Mixte	Indirect
Éclairement sur le plan de travail	348 lux	350 lux	231 lux
Éclairement au sol	310 lux	304 lux	207 lux
Type de lampes	Tubes fluo	Tubes fluo	Tubes fluo
Puissance spécifique/100 lux sur le plan de travail	2,2 W/m²	2,2 W/m²	3,3 W/m²

Parmi les choix énergétiquement corrects, on retiendra le direct et le mixte. L’indirect sera juste réservé pour créer des ambiances bien spécifiques lorsque ce choix se révèle incontournable comme dans certains locaux d’hôtel (bar, accueil, …), des chambres d’hôpital, …

Découvrez ces exemples de rénovation de l’éclairage : un établissement scolaire au centre de Liège et une fabrique de peinture à Lausanne.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Luminaires extérieurs

Classification des luminaires extérieurs

Luminaires fonctionnels	Luminaires décoratifs	Projecteurs

Type 1 : asymétriques (type éclairage public).	Type 3 : asymétriques.	Type 5 : asymétriques.

Type 2 : symétriques avant-arrière.	Type 4 : symétriques avant-arrière.	Type 6 : symétriques.

Distribution lumineuse des luminaires asymétriques et des luminaires symétriques.

Les projecteurs se distinguent des autres luminaires parce qu’ils sont orientables en azimut et en inclinaison. Un luminaire d’éclairage public éclaire grosso modo une bande d’une largeur égale à la hauteur de feu. Cette largeur peut atteindre 2,5 fois la hauteur pour un projecteur.

Distribution lumineuse des luminaires et des projecteurs.

Orientation d’un projecteur.

Pour éviter toute pollution lumineuse, on évitera d’utiliser des luminaires décoratifs éclairant vers le ciel.

Matériaux utilisés

Matériaux pour armatures

Matériaux pour armature	Traitement de surface	Finition	Avantages	Inconvénients
Acier inoxydable	Aucun	Peinture cuite au four	Très bonne tenue dans le temps, limitation du dépôt de poussières, grand choix des couleurs.	Coût, poids.
Acier	Galvanisation	Peinture cuite au four	Très bonne tenue dans le temps, limitation du dépôt de poussière, grand choix des couleurs.	Veiller à ce que la couche de galvanisation soit suffisante, poids.
Acier	Galvanisation	Aucune	Bonne tenue dans le temps.	Surface moins lisse, plus salissante, couleur unique.
Aluminium et alliages	Chromatation	Peinture cuite au four	Très bonne tenue dans le temps, poids, limitation du dépôt de poussières, grand choix des couleurs.	–
Aluminium et alliages	Anodisation	Aucune	Bonne tenue dans le temps.	Couleur unique, plus salissante.
Cuivre	Aucun	Aucune	Moins coûteux que les autres.	Oxydation naturelle.
	Polissage	Vernis	Maintien de l’aspect initial dans le temps.	–
	Oxydation	Aucune	Bonne tenue dans le temps.	Couleur noire uniquement, impossibilité de voir si c’est du cuivre.
Bronze	Aucun	Aucun	Matériau noble.	Coût, poids, oxydation naturelle.
Bronze	Couche de primer	Peinture liquide	Bonne tenue dans le temps, limitation du dépôt de poussières, grand choix de couleurs.	Coût, poids.
Matières synthétiques	Peintes dans la masse	Aucun	Légèreté, pas de risque de couple galvanique.	Faible résistance mécanique et thermique, choix de couleurs limité.
Matières synthétiques	Couche de primer	Peinture liquide	Légèreté, pas de risque de couple galvanique, grand choix de couleurs.	Faible résistance mécanique et thermique, risque de décollement de la peinture.

Matériaux pour réflecteurs

Matériaux pour réflecteurs	Procédé de fabrication	Traitement	Avantages	Inconvénients
Aluminium	Emboutissage	Anodisation	Légèreté, très répandu, coût, très bonnes qualités de réflexion.	Toutes les formes ne sont pas permises.
	Emboutissage	Chromatation puis métallisation	Qualités de réflexion optimales.	Coût, fragilité mécanique du traitement.
	Extrusion	Chromatation puis métallisation	Qualités de réflexion optimales.	Coût, fragilité mécanique du traitement.
Matière synthétique	Injection	Métallisation	Légèreté, grande liberté des formes, qualités de réflexion optimales.	Coût, limitation thermique, fragilité mécanique du traitement.
Verre	Soufflage	Aucun	Esthétique lorsque le réflecteur est visible, la vasque et le réflecteur peuvent ne faire qu’un.	Poids, coût.

Matériaux pour protecteurs

Matériaux pour protecteurs	Aspect	Avantages	Inconvénients
Métacrylate (PMMA ou polymétacrylate de méthyle)	Clair	Coût, légèreté, ne perturbe pas la distribution de la lumière, pas de jaunissement avec les UV.	Cassant.
	Structuré	Coût, légèreté, très faible perturbation de la distribution de la lumière, moins éblouissant que le clair.	Cassant.
	Opalin	Coût, légèreté, éblouissement très faible.	Cassant, distribution de la lumière tout à fait diffusante (réflecteur inutile).
Polycarbonate	Clair	Coût, légèreté, ne perturbe pas la distribution de la lumière, très résistant aux chocs.	Nécessite, pour éviter le jaunissement, un traitement anti-UV dans la masse, voire un film protecteur supplémentaire lorsqu’on utilise des sources qui émettent beaucoup d’UV comme les lampes à induction et les iodures métalliques.
	Structuré	Comme le métacrylate, mais très résistant aux chocs.
	Opalin	Comme le métacrylate, mais très résistant aux chocs.	Comme le métacrylate.
	POND (Partially Obscured Non Diffusing)	Traitement de surface qui ne perturbe que très faiblement la distribution de la lumière ; malgré un aspect légèrement opalin.	Coût.
Verre	Clair	Esthétique d’un matériau noble, ne perturbe pas la distribution de la lumière, ne s’altère pas.	Coût, poids, matériau très cassant sauf quand il est trempé ou feuilleté et qu’il a une forme étudiée pour résister (p.e. bombé, cintré).
	Strié	Esthétique d’un matériau noble, ne perturbe pas la distribution de la lumière, ne s’altère pas, les stries permettent une distribution améliorée selon le besoin.
	Sablé	Ne perturbe pas la distribution de la lumière, ne s’altère pas, comparable à l’opalin des matières synthétiques.	Distribution de la lumière plus aléatoire comme pour les opalins.

Matériaux pour poteaux et consoles

Matériaux pour poteaux	Avantages	Inconvénients
Aluminium	Légèreté. Pas besoin nécessairement de peinture. Coût.	Très grande transmission des vibrations. Apparition de déformations permanentes lors de chocs. Limitation au niveau des formes.
Acier	Très grande résistance mécanique. Transmet peu les vibrations. Résistance aux chocs. Grande variété de formes et d’adaptations. Très grandes hauteurs possibles.	Nécessite un grand soin de traitement de surface : galvanisation + nettoyage.
Fonte	Grande variété de formes. Matériau noble. Rendu des détails excellent (ex : armoiries, détails végétaux,…).	Poids, coût, limitation en hauteur, poteaux en plusieurs pièces. Nécessite un grand soin de traitement de surface : métallisation + peinture riche en zinc. Matériau cassant sauf les fontes nodulaires.

Contrôle de l’éblouissement

Les luminaires extérieurs sont classés en fonction de leur contrôle de l’éblouissement et de la pollution lumineuse :

Classe	Intensité lumineuse maximale pour tous les demi-plans C (en cd/klm)			Maîtrise de l’éblouissement et de la pollution lumineuse
Classe	à γ = 70°	à γ = 80°	à γ = 90°	Maîtrise de l’éblouissement et de la pollution lumineuse
G1	–	200	50	Maîtrise très réduite.
G2	–	150	30	Réduite.
G3	–	100	20	Faible.
G4	500	100	10	Moyenne.
G5	350	100	10	Bonne.
G6	350	100	0	Excellente.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes à décharge : généralités

On reprend généralement sous la dénomination « lampes à décharge »

les lampes à décharge « haute pression » (lampe au sodium haute pression, aux halogénures métalliques ou au mercure haute pression),
et les lampes au sodium basse pression.

Mais les tubes fluorescents, les lampes fluocompactes et les lampes à induction sont aussi des lampes à décharge (la lumière y est aussi produite par une décharge électrique dans un gaz).

Principe de fonctionnement

Une lampe dite « à décharge » fonctionne par décharge d’un courant électrique dans une atmosphère gazeuse. La décharge se fait au travers d’un tube à décharge qui se trouve lui-même dans une ampoule vide.

Lorsqu’on met la lampe sous tension, des électrons sont émis par les deux électrodes de tungstène. Lors de leur trajet au travers du tube à décharge, ils entrent en collision avec les atomes de gaz. Il en résulte une libération d’énergie soit sous forme de lumière visible, soit sous forme de rayonnement ultraviolet invisible (principalement pour les lampes au mercure haute pression). Ce dernier est absorbé par le revêtement fluorescent présent sur la face interne de la lampe et converti en rayonnement visible.

Selon la pression du gaz dans le tube ou l’ampoule, on distingue les lampes à basse et à haute pression.

Les lampes à décharge ont besoin des éléments suivants pour fonctionner :

– d’un amorceur (l’équivalent du starter des lampes fluorescentes),

– d’un ballast et d’un condensateur.

Ces trois éléments sont nécessaires pour :

atteindre pendant un court instant la tension élevée d’amorçage de la décharge électrique dans le gaz ionisé ou dans la vapeur de métal,
limiter le courant après l’amorçage pour empêcher la destruction de la lampe,
garder un cos φ proche de 1.

Principales dénominations commerciales

Type de lampe / Marques *	Philips	Osram	Sylvania
Sodium basse pression	SOX	SOX	SLP
Sodium haute pression	SDW SON	NAV	SHP SHX
Mercure haute pression	HPL	HQL HWL	HSL HSB
Halogénures ou iodures métalliques	HPI MHN/MHW CDM	HQI HCI	HSI MS MP
Induction	QL	–	–

* Liste non exhaustive.

Données	Pour connaitre les caractéristiques des lampes à décharge
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Luminaires intérieurs pour tubes fluorescents

Luminaires ouverts à ventelles

Luminaires ouverts à ventelles droites

Les ventelles d’un luminaire ont pour but de limiter la vue directe des lampes à partir d’un certain angle de vision appelé angle de défilement. Le contrôle de la diffusion de la lumière par ces ventelles (dans le sens longitudinal du luminaire) et par le réflecteur (dans le sens transversal) déterminera la luminance du luminaire, c’est-à-dire sa brillance, pour chacun des angles sous lequel on le regarde. La norme EN 12464-1 spécifie l’angle de défilement minimum en fonction de la luminance de la lampe.

Luminaires ouverts à ventelles paraboliques (basse luminance)

Pour limiter l’éblouissement via les écrans d’ordinateur, les luminaires performants présentent une luminance moyenne faible pour des angles ϒ supérieurs à leur angle de défilement (voir illustration ci-après). Ils sont caractérisés par des optiques en aluminium équipées de ventelles symétriques et de forme parabolique. Celles-ci permettent un contrôle de la lumière qui évite les réflexions sur les écrans d’ordinateur verticaux ou légèrement inclinés ; ce que ne permettent pas des ventelles planes. On les appelle généralement luminaire « basse luminance ».

Pour les luminaires éclairant des postes de travail avec équipement de visualisation , la norme EN 12464-1 spécifie que pour des angles d’élévation supérieurs ou égales à 65°, la luminance moyenne des luminaires ne doit pas dépasser les valeurs reprises dans le tableau suivant, et ce en fonction de la luminance moyenne propre des écrans concernés :

État de luminance élevé de l’écran	Écran à haute luminance L > 200 cd.m^-2	Écran à luminance moyenne L ≤ 200 cd.m^-2
Cas A (polarité positive et exigences normales concernant la couleur et le détail des informations affichées, comme pour les écrans utilisés dans les bureaux, pour l’éducation, etc.)	≤ 3 000 cd/m²	≤ 1 500 cd/m²
Cas B (polarité négative et/ou exigences plus élevées concernant la couleur et le détail des informations affichées, comme pour les écrans utilisés pour le contrôle des couleurs en conception assistée par ordinateur, etc.)	≤ 1 500 cd/m²	≤ 1 000 cd/m²

État de luminance élevé de l’écran

Écran à haute luminance
L > 200 cd.m^-2

Écran à luminance moyenne
L ≤ 200 cd.m^-2

Cas A

(polarité positive et exigences normales concernant la couleur et le détail des informations affichées, comme pour les écrans utilisés dans les bureaux, pour l’éducation, etc.)

≤ 3 000 cd/m²

≤ 1 500 cd/m²

Cas B

≤ 1 500 cd/m²

≤ 1 000 cd/m²

Contrôle de la luminance par des ventelles .

Comparatif ventelles plates et paraboliques .

Ventelle parabolique.

Il existe également des luminaires équipés de ventelles « crantées ou en sapin ». Ce ne sont pas, à proprement parlé, des luminaires « basse luminance ». Ils constituent un compromis entre les luminaires à ventelles planes et les luminaires à ventelles paraboliques.

De plus, un luminaire présente souvent ce que l’on appelle des luminances de crête. Celles-ci, gênantes lorsque l’on travaille de façon intensive sur ordinateur, sont dues à la réflexion de la lumière émise par la lampe sur le dos des ventelles.

Luminance de crête.

Pour prévenir ces taches lumineuses, certains fabricants prévoient des ventelles dont le dos profilé réoriente la lumière réfléchie pour éviter tout éblouissement.

Exemples de ventelles profilées.

Attention ! Les luminaires de qualité médiocre présentent parfois des ventelles dont le dos n’est pas fermé ou peint en noir. Dans ce cas, les luminances de crête sont éliminées, mais au prix d’une importante perte de rendement !

Luminaires « lumière douce »

Diffusion de la lumière
avec un luminaire lumière douce.

Le luminaire dit « lumière douce » n’est pas à proprement parler un luminaire basse luminance. Son intérêt réside dans l’absence de point lumineux à forte luminance. Il est caractérisé par une luminance également répartie dans toutes les directions (de l’ordre de 1 500 cd/m²). Il est composé d’un diffuseur perforé et d’un réflecteur qui assure une diffusion uniforme de la lumière sur toute la surface du luminaire. Ce type de luminaire se rapproche d’un luminaire de type mixte (composante directe et indirecte) car une partie du flux lumineux est dirigée via le réflecteur vers les murs et le plafond, générant une répartition agréable de la lumière vers les parois du local.
Le rendement total de ce luminaire atteint 70 %. Il se divise en un rendement inférieur de 50 % et un rendement supérieur de 20 %.

Leur gros inconvénient est que le diffuseur (appelé aussi paralume) devient rapidement un réceptacle à poussières et insectes morts. Il demande donc un entretien fréquent (ou une protection anti-mouche mais cette protection diminue encore le rendement du luminaire).

Répartition lumineuse dans un local avec luminaires direct
et avec lumière douce.

Remarque : certains luminaires présentant un diffuseur fermé en plexiglass peuvent procurer un résultat similaire à celui de luminaires « lumière douce » :

Luminaires fermés

Pour leur garantir un degré d’étanchéité (classe IP) ou de protection au choc (classe IK) plus important, le luminaire peut être fermé par un diffuseur ou protecteur translucide. Celui-ci peut être en :

Méthacrylate.

Polycarbonate.

Verre trempé.

Le polycarbonate injecté ou le verre trempé sont nettement plus résistants aux chocs (résistance supérieure à 6 joules) que le méthacrylate (résistance de l’ordre de 0,225 .. 0,5 joules).

De plus parmi les diffuseurs en polycarbonate, le polycarbonate injecté (moulé par injection) sera nettement plus résistant que le polycarbonate thermoformé (moulé par emboutissage), ce dernier ne permet pas non plus un contrôle optimal de la transmission lumineuse.

Le polycarbonate jaunit avec le temps s’il ne possède pas de protection contre les UV. Le méthacrylate et le verre ont, quant à eux, la réputation de ne pas s’altérer.
Contrairement au passé (anciens luminaires à diffuseur opalin), les luminaires fermés actuels peuvent présenter des rendements supérieurs à 70 %, voire 80 %.

Mode de pose

Encastré

Les luminaires à encastrer sont utilisés avec un faux plafond démontable.

Pour chaque type de luminaire, il existe différents modèles pouvant s’adapter à différents types et dimensions de faux plafonds.

Luminaires encastrés dans un faux plafond en dalles de laine de roche.

Luminaires encastrés dans un faux plafond fixe (ex : faux plafond en plaques de plâtre).

Dans les plafonds fixes, l’emplacement des luminaires doit être prévu dès la conception. En rénovation, les luminaires encastrés ne seront donc utilisés qu’avec des faux plafonds démontables (ou si le nouveau luminaire a les mêmes dimensions ou couvre l’ouverture dans le plafond).

Apparent

Les luminaires de type apparent sont utilisés avec tous types de plafonds.

En rénovation, ils sont en principe utilisés lorsqu’on ne dispose pas d’un faux plafond, ou lorsque le faux plafond est fixe (ex : faux plafond en plaques de plâtre).

Suspendu

Les luminaires peuvent être suspendus au plafond soit par des câbles, soit par des tubes qui contiennent en même temps l’alimentation électrique.

Cas particulier : les rails industriels

On trouve chez les fabricants, des luminaires précâblés pouvant se raccorder par encliquetage immédiat sur des rails modulaires. Ils conviennent aussi bien pour les lignes continues de luminaires (luminaires disposés les uns derrière les autres, sans espace entre eux) que pour les lignes discontinues.

Il existe des rails précâblés permettant une commande individuelle ou par groupe de luminaires, grâce à des modules adressables intégrés.

Matériaux utilisés pour le réflecteur et les ventelles

Les matériaux utilisés influencent les caractéristiques photométriques des luminaires (rendement, luminance).

D’une manière générale, grâce à un meilleur contrôle de la diffusion de lumière, les optiques miroitées ont des rendements lumineux nettement supérieurs et présentent moins de risques de réflexion sur les surfaces brillantes que les optiques peintes (en blanc ou gris). En effet, les optiques mates présentent une surface ne contrôlant aucune réflexion. Elles sont de ce fait caractérisées par une luminance plus importante.

Parmi les optiques miroitées, on rencontre les réflecteurs spéculaires (aluminium poli ou brillanté), ou semi-spéculaires (aluminium satiné ou martelé). Pour les réflecteurs en tôle peinte en blanc ou en matériau plastique, on parlera de réflecteur diffusant.

Schéma principe réflecteurs spéculaires, semi-spéculaires.

Aluminium brillanté

Photo luminaires aluminium brillanté.

L’aluminium brillanté offre la plus faible luminance propre. Cependant, les réflexions parasites de l’environnement dans le luminaire (on s’y voit presque comme dans un miroir) peuvent être désagréables. En outre, son encrassement est plus rapidement perceptible.

Aluminium martelé

Photo luminaires aluminium martelé.

L’aluminium martelé est surtout utilisé dans l’industrie, car il est nettement moins sensible à l’encrassement que les deux matériaux cités ci-dessus.

Le prix des luminaires

Il nous est IMPOSSIBLE de donner le prix d’achat du matériel d’éclairage.

Le prix remis par le fabricant ou le grossiste sera différent s’il s’agit d’une petite ou d’une grosse commande. Il sera fortement réduit pour un bon client ou pour un client qui représente un marché potentiel important. Il pourra aussi être fort avantageux si le fabricant, en concurrence avec une autre marque, veut absolument le marché.

Si le client n’a pas d’équipe pour placer l’installation, il fait alors appel à un installateur, qui, de la même façon, aura de meilleurs prix pour une marque plutôt que pour une autre.

Dans cette politique de marché, les seuls prix comparables sont les prix bruts.

Les fabricants ont des prix bruts sur lesquels ils accordent une remise. Cette remise peut atteindre 50 %. Chaque intermédiaire prendra sa part sur cette remise. Le prix résultant sera le prix net accordé au client. Suivant le nombre d’intermédiaires, la différence entre le prix brut et le prix net sera plus ou moins importante.

Note : Le prix des luminaires doit toujours être mis en parallèle avec les frais d’entretien et les frais de consommation électrique dans une vision globale d’utilisation.

Les luminaires pour chambre d’hôpital

Le plus souvent, l’éclairage des chambres est réalisé à partir d’une gaine murale à usages multiples (matériel standard et modulaire chez les fabricants). Ce qui facilite l’utilisation de divers dispositifs requis à proximité du lit :

éclairage général indirect,
éclairage direct de lecture,
éclairage d’examen obtenu en combinant éclairage de lecture et général,
éclairage de veille,
courants forts,
courants faibles,
fluides médicaux.

Des luminaires semblables existent également non intégrés dans une gaine technique générale. Ils comprennent seulement un éclairage général indirect et une liseuse. Ceux-ci s’adaptent à des centres d’hébergement tels que des maisons de retraite.

Les luminaires pour ambiance explosive

Les luminaires pour ambiance explosive, dénommés aussi -luminaires sont équipés pour éviter des températures excessives et l’apparition d’étincelles à l’intérieur ou sur le matériel électrique ou encore pouvant supporter une explosion interne sans transmission à l’ambiance environnante.

Ces luminaires utilisent par exemple des lampes fluorescentes spéciales à un seul contact électrique de chaque côté de la lampe et fonctionnant sans starter.

Les luminaires doivent répondre aux exigences de la norme EN 50014 et disposer d’un certificat de conformité délivré par un organisme agréé. Les différents modes de protection sont définis par les normes européennes EN 50019, 50018 et 50017. Chaque luminaire doit être spécifiquement adapté à l’ambiance particulière rencontrée (type de gaz ou de poussières déflagrantes rencontrés). Il faut donc vérifier auprès du fabricant si le luminaire choisi répond bien aux besoins spécifiques.

Protection contre les bris de lampe

Dans certains espaces fonctionnels, par exemple des cuisines industrielles, il est souhaitable, pour des raisons de sécurité et d’hygiène, de se protéger contre tout risque de projection provenant du bris d’une lampe.

Cette protection peut être réalisée par exemple grâce à un film synthétique entourant les tubes fluorescents. En cas de bris de la lampe, les morceaux ne s’éparpillent pas. Ces lampes avec film synthétique (PET) ne sont cependant pas recyclables.

Une alternative est de prévoir des luminaires fermés, équipés de sources recyclables (p.ex. lampes fluorescentes sans film synthétique).

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes au sodium basse pression

Comment fonctionne une lampe au sodium basse pression ?

La lampe au sodium basse pression fait partie des lampes à décharge. Son principe de fonctionnement est donc identique.

L’ensemble amorceur, ballast conventionnel et condensateur peut être remplacé par un ballast électronique.

Particularités

Cette lampe est constituée d’un tube à décharge en forme de « U » logé dans une ampoule extérieure.

Le tube à décharge contient un mélange de vapeur de sodium et de gaz tels que le néon et l’argon.

La lumière est émise, en majeure partie sous forme de rayonnements visibles, sa face interne n’est donc pas recouverte d’une couche de poudre fluorescente.

Caractéristiques générales

La lampe au sodium basse pression émet une lumière monochromatique jaune-orangée au maximum de la sensibilité de l’œil.

Cette lumière monochromatique lui confère la plus haute efficacité lumineuse de toutes les lampes communes (hors LED).

Mais c’est également cette caractéristique qui lui donne un très mauvais indice de rendu des couleurs (IRC).

Après une coupure du réseau, elle redémarre immédiatement.

Elle est principalement utilisée pour l’éclairage des autoroutes car l’efficacité lumineuse est très élevée et que le rendu des couleurs n’y est pas primordial.

Données	Pour connaitre les caractéristiques des lampes au sodium basse pression.
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes aux halogénures métalliques

Comment fonctionne une lampe aux halogénures métalliques ?

La lampe aux iodures métalliques fait partie des lampes à décharge. Son principe de fonctionnement est donc identique.

Pour certaines lampes, l’ensemble amorceur, ballast conventionnel et condensateur peut être remplacé par un ballast électronique.

Particularités

L’ampoule contient de la vapeur de mercure haute pression dans laquelle on a ajouté des halogénures métalliques. Suivant le fabricant, les iodures métalliques sont différents (dysprosium, scandium, sodium, tallium, indium, etc.). La température de couleur dépend des iodures métalliques présents.

Schéma principe lampe aux halogénures métalliques.

La lumière est émise, en majeure partie sous forme de rayonnements visibles, mais une petite partie est émise sous forme de rayonnements ultraviolets invisibles. Dans les lampes ellipsoïdes, on tente de récupérer ces rayons en tapissant la paroi intérieure de l’ampoule d’une poudre qui absorbe les U.V. et les transforme en rayons visibles de couleur chaude, de manière à obtenir une couleur globale moins froide. Cette poudre rend l’ampoule opaline.

Remarque.
Certaines lampes particulières ont un starter incorporé. Elles s’utilisent alors bien sûr sans amorceur.

Caractéristiques générales

Technologies quartz et céramique

Les premières générations de lampe à halogénure métallique ont fait appel à un brûleur quartz. Cette technologie est tout doucement remplacée par la céramique qui :

supporte mieux les plus hautes températures permettant une miniaturisation des lampes ;
est moins sensible à la corrosion des halogénures métalliques ;
est moins poreux aux éléments de remplissage ;
améliore l’efficacité lumineuse et le rendu de couleur.

Comment les reconnaître ?

	Lampe ovoïde de puissance élevée (250 – 400 W) équipée : d’un tube à décharge au quartz, d’un culot standard.
	Lampe tubulaire de puissance élevée (250 – 2 000 W) transparente équipée : d’un tube à décharge au quartz, d’un culot standard.
	Lampe compacte (70 – 150 W) équipée d’un brûleur céramique.
	Lampe compact (35 -150 W) équipée d’un brûleur céramique.
	Lampe (35 – 70 W) équipée d’un brûleur céramique à culot standard.

Avantage et inconvénient

Elles ont un flux lumineux élevé et un bon rendement.
Pour certaines applications (dans les bureaux par exemple), il faut une protection contre les U.V. Cette protection peut se faire soit au niveau de la lampe, soit au niveau du luminaire.
Il existe des lampes aux iodures métalliques qui peuvent être utilisées en remplacement direct des lampes au sodium haute pression. Il suffit de changer l’ampoule, il ne faut aucune modification de ballast, d’armature ou de câblage.
Suivant le type d’halogénures présent dans la lampe, les caractéristiques électriques sont différentes, ce qui ne rend pas ces lampes toutes interchangeables.
Les lampes aux halogénures métalliques ne sont pas stables dans le temps. Dans le brûleur (ou tube à arc), il y a des poudres stabilisantes, mais le brûleur classique est en quartz et ces poudres s’échappent, ce qui explique que la couleur de ces lampes peut devenir bleue ou rose après un certain temps.
Certains fabricants ont remplacé le brûleur en quartz des lampes aux halogénures métalliques par un brûleur en céramique du même type que celui des lampes sodium haute pression. La couleur de la lampe est alors stable dans le temps, de plus son efficacité lumineuse ainsi que son IRC sont légèrement améliorés.
Cependant, ces lampes n’existent pas encore dans la gamme des grandes puissances (> 150 W).
Elles ont une position de fonctionnement bien déterminée.
À l’allumage, le flux lumineux nominal n’est atteint qu’après plusieurs minutes et après extinction, le réamorçage ne peut se faire qu’après une dizaine de minutes. Utilisées avec un ballast électronique à allumage à chaud pour lampes aux iodures métalliques, le réamorçage est immédiat en cas d’extinction. Mais ces ballasts n’existent que pour de faibles puissances.
De même, certains modèles particuliers permettent un réamorçage immédiat. Ces lampes couvrent toute la gamme de puissance. Néanmoins, elles doivent être utilisées avec des accessoires adéquats : l’amorceur doit procurer une tension très élevée pour permettre cet allumage instantané.
Ces lampes peuvent exploser, il faut donc les utiliser avec une glace de protection sauf pour les modèles spéciaux qui possèdent un revêtement extérieur en téflon qui les protège contre l’éclatement et qui permet de les utiliser dans des luminaires ouverts.

Données	Pour connaitre les caractéristiques des lampes aux halogénures métalliques.
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Choisir les luminaires – critères généraux

En fonction de la distribution lumineuse souhaitée

Lorsque l’on choisira un luminaire, il faudra bien faire attention à sa courbe photométrique. Elle indique la distribution des luminosités d’un luminaire dans le sens transversal et dans le sens longitudinal (définition des plans de coupe).

Par exemple dans le cas des allées de supermarchés illuminées par un jeu de luminaires équipés de tube fluorescent (pas d’éclairage d’accentuation), on choisira des luminaires éclairant plus fortement les rayonnages (300 lux à assurer) que le sol (150 lux à assurer). Dans beaucoup de commerces, tels que les magasins d’habillement, on essaiera de fournir un éclairage vertical important.

La hauteur du local peut aussi influencer le choix du luminaire où l’optique permet une distribution extensive, symétrique, asymétrique, intensive en modifiant le niveau d’éclairement, l’uniformité, …

Hauteur	Type de luminaire
2,5 – 3 m	Luminaires à distribution extensive avec tubes fluorescents disposés individuellement ou en rangées en fonction du niveau d’éclairement à atteindre. Des luminaires asymétriques peuvent être disposés le long des fenêtres éventuelles.
3 – 4 m	Les luminaires sont semblables à la situation précédente: disposés en rangées sur le plafond ou suspendus, parallèlement aux fenêtres principales et à l’axe habituel du regard des occupants.
4 – 7 m Toit plat avec ou sans lucarne ou toit en dent de scie	Ici aussi, le choix le plus économique est l’utilisation de luminaires avec lampes fluorescentes, disposés en rangées parallèles aux ondulations du toit. Si la hauteur sous plafond est inférieure à 5 m, on choisira une distribution extensive. Au-delà de 5 m, la distribution intensive est la plus adéquate.
7 m et plus	La meilleure solution sont des luminaires à distribution symétriques équipés de lampes à décharge haute pression de puissance importante (250 .. 1 000 W). Tout en garantissant l’uniformité correcte, on a tout intérêt à avoir la puissance la plus élevée par luminaire, ce qui permet de diminuer le nombre de luminaires et par la même occasion les frais de maintenance et d’installation.
	Lorsque des surfaces inclinées doivent disposer d’un éclairement important, il sera nécessaire d’installer des luminaires supplémentaires équipés de lampes fluorescentes. Si la surface des pièces travaillées ou des équipements utilisés est sensible aux réflexions, seuls des luminaires intensifs avec tubes fluorescents et ventelles peuvent convenir (cfr. cas précédent).

et du coût de remplacement des lampes.

En fonction de l’éblouissement

En fonction de la tâche exécutée, la sensibilité des occupants à l’éblouissement et aux réflexions sera plus ou moins grande.

Les normes introduisent le paramètre du taux d’éblouissement unifié (UGR) qui caractérise le niveau d’éblouissement ou la luminance apparente d’un ensemble de luminaires par rapport à la luminance de fond perçue dans le champ visuel d’un ou de plusieurs observateurs. Cette valeur, recommandée par la norme suivant le type de local ou de tâche, est comprise entre 10 (peu d’éblouissement) et 30 (fort éblouissant) et ne doit pas être dépassée. L’UGR sera calculé par l’auteur du projet (dialux dispose aussi d’une fonction calculant l’URG en un point ou un plan donné) et influencera le choix d’un type de luminaire, sa position et son orientation dans le local considéré et pour la tâche considérée. Une valeur d’UGR de 19 est monnaie courante !

De manière générale des luminaires pourvus de grilles de défilement ou de ventelles permettront de diminuer les risques d’éblouissement en cachant la lampe de la vue directe directe (à condition que l’angle de regard soit respecté).

photo sous éblouissement. photo sans éblouissement.

Avant … et … Après.

En présence d’écrans de visualisation (ordinateurs, écrans de contrôle, écrans de commande de machines-outils…), il est conseillé d’opter pour des optiques présentant une luminance réduite (luminaires dits basse luminance).

Photo optiques avec luminance réduite.

Ce type de luminaire est également le bienvenu pour les travaux de précision. Pour ceux-ci, les postes de travail peuvent être équipés de luminaires ponctuels basse luminance permettant un éclairement important et localisé.

Dans la salle de sports

Dans toutes les gammes de luminaires pour salles de sports, il existe des luminaires avec grilles de défilement.

luminaires avec grilles de défilement

Cependant, l’éblouissement que l’on cherche à éviter dans les salles de sport est l’éblouissement par la vue directe de la lampe lorsqu’on regarde vers le haut. Les grilles de défilement n’empêcheront pas un tel éblouissement. Seul le choix des lampes et l’emplacement des luminaires permettront de l’éviter. La grille de défilement limitera l’éblouissement d’inconfort, mais celui-ci n’est pas très important dans une salle de sport.

De plus, la grille de défilement diminue le rendement des luminaires.

En fonction du rendement lumineux

Tout en respectant les autres critères de choix, on choisira toujours les luminaires ayant le meilleur rendement lumineux. Celui-ci doit donc systématiquement être demandé au fournisseur ou vérifié dans les catalogues.

Remarque : le rendement des luminaires LED est souvent 100 % car le rendement de la source lumineuse n’est plus mesuré séparément du luminaire. Le rendement est alors exprimé en lumen/watt. L’allure de la courbe photométrique est un paramètre très important !

η_bas = 62 %
Η_haut = 27 %
Η_tot = 89 %
UGR < 19
CIE flux code 70 99 100 70 89

Coûts totaux d’une installation en fonction du rendement des luminaires Cas réel : local de 9,5 x 5,5 m, éclairement recommandé = 500 lux, luminaires 2 x 36 W, durée de fonctionnement 6h/jour, 250 jours/an
Rendement	Nb de luminaires	P installée	Prix d’un luminaire	Investissement	Facture électrique (0,17 €/kWh)
0,5	9	648 W	87,5 €	787,5 €	169 €/an
0,7	6	432 W	117,5 €	705 €	112 €/an
Gains grâce au haut rendement				82,5 €	57 €/an
Gain total sur 20 ans (durée de vie des luminaires)				1 140 €

Pour un même niveau d’éclairement, il faudra un nombre plus important de luminaires à mauvais rendement. Il est dès lors possible que l’on soit pénalisé par une surconsommation et par un surinvestissement.

Les luminaires bas de gamme peuvent en outre présenter d’autres défauts : mauvais contrôle de l’éblouissement, qualité mécanique des composants, …

D’une manière qualitative, voici les éléments qui favorisent un rendement élevé :

Des optiques réfléchissantes

Les réglettes nues sont souvent attractives par leur prix. Leur choix constitue cependant une erreur. Le flux lumineux n’étant pas du tout contrôlé, elles présentent des pertes importantes et des risques d’éblouissement trop importants pour les tâches demandant une attention soutenue.

Rendement inférieur : 58 %.

Rendement : 83 %.

De même, les réflecteurs peints présentent un moins bon rendement et un plus mauvais contrôle de l’éblouissement que les réflecteurs miroités. De plus, ils jaunissent avec le temps.

Cloche émaillée
Rendement : 69 %.

Cloche alu
Rendement : 80 %.

Des matériaux translucides de qualité

Rendement : 83 %.

Des réflecteurs peu « enveloppants »

Toutes les surfaces de réflexion, définissant les caractéristiques photométriques du luminaire, sont autant de sources d’absorption de la lumière émise par les lampes. Moins ces surfaces sont importantes, plus le rendement du luminaire est élevé. Par exemple, les petits luminaires et les optiques paraboliques enveloppent de façon importante la lampe.

Rendement inférieur : 81 %.

Rendement inférieur : 79 %.

De l’écartement entre les sources

Dans les luminaires pourvus de plusieurs lampes, il y a un risque d’absorption du flux lumineux par les lampes entre elles (elles ne sont pas réfléchissantes). Il faut donc limiter le nombre de lampes par luminaire et favoriser un écartement important entre celles-ci.

Rendement : 87 %.

Rendement : 79 %.

Rendement < 60%.

De la présence de grilles de défilement ou ventelles

Tout dispositif destiné à cacher la lampe à la vue directe pour diminuer les risques d’éblouissement aura une influence néfaste sur le rendement. Puisqu’il fait obstacle à la lumière.

Rendement : 93 %.

Rendement : 75 %.

Rendements minimum recommandés
Luminaires directs à ventelles planes	70 %
Luminaires directs basse luminance	65 %
Luminaires directs très basse luminance	55 %
Luminaires mixtes	75 %
Luminaires indirects	65 %
Luminaire à optique asymétrique	60 %

Attention cependant qu’avec des luminaires équipés de lampes T5 et de ventelles paraboliques, on peut obtenir des rendements très élevés et par la même occasion réduire de manière significative le risque d’éblouissement.

η_bas = 85 %

En fonction de l’assemblage, du montage et de la maintenance

Tous les luminaires doivent être construits de manière à pouvoir supporter des contraintes normales de montage et d’utilisation. Les luminaires montés en saillie ne peuvent pas se tordre lorsqu’ils sont montés sur des plafonds irréguliers. Les luminaires suspendus ne peuvent présenter de flèche entre supports, ni de distorsion de ceux-ci.

La construction du luminaire doit rendre la maintenance aisée : facilité de démontage des éléments, sans endommagement possible. Par exemple, l’optique peut être montée sur charnière pour faciliter son ouverture.

De plus, les instructions de maintenance et d’utilisation (choix de la lampe appropriée, par exemple) doivent être précises.

Quand les plenums (espaces au-dessus des faux plafonds) ne sont pas accessibles, il faut prendre certaines précautions afin de pouvoir accéder aux boîtes de branchement électrique des circuits au travers des luminaires.

En fonction de la structure du plafond

On peut rencontrer des luminaires :

Encastrés dans les faux plafonds.

En saillies, posés sur le plafond.

Suspendus.

Encastrés

Lorsqu’on dispose d’un faux plafond, on peut y encastrer les luminaires. Dans le cas d’un faux plafond démontable, les dimensions des luminaires devront s’adapter au module du faux plafond.

En cas d’incendie, la déformation des faux plafonds risque de provoquer la chute des luminaires. Ainsi, dans les circulations servant de chemin d’évacuation, il est recommandé de fixer les luminaires directement à la dalle, au moyen de tiges, de câbles ou de chaînette.

En saillie

Lorsque le plafond est en béton, ou lorsqu’on dispose d’un faux plafond fixe qu’on ne souhaite pas rénover, on placera des luminaires en saillie.

Suspendus

Les luminaires suspendus s’installent principalement dans les locaux où la hauteur sous plafond est importante (hsp > 3,5 m). Dans ce cas, on peut favoriser des luminaires présentant une composante indirecte ne dépassant pas 50 % du flux total émis par le luminaire. Cela permet d’éviter la présence d’une zone fort sombre au dessus des luminaires.

Les luminaires suspendus seront également utilisés lorsque l’on désire apporter un éclairage localisé des postes de travail.

Ils sont également suspendus lorsque le plafond est incliné, de manière à avoir tous les luminaires à la même hauteur.

En fonction de la qualité électrique

Les ballasts ne peuvent produire trop de signaux en haute fréquence sur le réseau électrique. Ceux-ci peuvent perturber les autres appareils électriques.

Pour éviter cet inconvénient, les luminaires complets et/ou les ballasts doivent posséder un label de qualité.

Dans la plupart des applications, les luminaires doivent être raccordés à la terre (protection électrique de classe I).

Dans les sanitaires (projections d’eau) où un contact direct avec le luminaire est possible, il est recommandé d’utiliser des luminaires de classe II.

En fonction des protections nécessaires

Types de local	Résistance aux chocs	Protection contre les poussières et l’humidité	Protection électrique	Précisions
Bureaux Classes	0,5J	IP20	Classe I	Luminaires ouverts, non protégés contre les infiltrations d’eau.
Couloirs et escalier	> 6J	IP20		Luminaires ouverts, non protégés contre les infiltrations d’eau et résistants aux chocs.
Locaux techniques, réserves, archives	–	IP44		Luminaires fermés, protégés contre les poussières et les projections d’eau.
Sanitaires	6J	IP44	Classe II	Luminaires fermés, protégés contre les poussières et les projections d’eau et résistants aux chocs.

Cas particulier des salles de sport

Les luminaires utilisés dans les salles où l’on pratique des jeux de balles doivent résister à l’impact des balles.

Ils doivent de préférence porter le label ci-dessous.

Les luminaires qui portent ce label ont été soumis au test du ballon selon la norme DIN. Ce test contrôle la sécurité électrique après une série d’impacts de ballons dosés.

Pour les jeux de ballons, le « bac » doit être pourvu d’une glace ou d’une grille de protection dont la maille ne laisse pas pénétrer la plus petite balle utilisée dans la salle.

Cas des hôpitaux

Les salles à ambiance contrôlée

Dans certains locaux à risque, est-il impératif d’avoir un degré IP élevé contre la pénétration des poussières ou des « mouches » dans le luminaire. De plus, le degré IP doit-il se limiter uniquement au luminaire et pas à l’ensemble luminaires faux-plafond ? Dit d’une autre manière, faut-il ou non encastrer les luminaires dans les zones à ambiance contrôlée avec joint étanche ?

Dans les faux plafonds, on trouve souvent des germes tels que les aspergillus, responsables d’infections pulmonaires graves pour des patients « immuno déprimés » (dont la barrière immunitaire a été abaissée). Les luminaires représentent un risque de passage de la poussière du faux plafond vers le local. De plus, la poussière venant « du bas », de l’ambiance du local, se dépose aussi sur les surfaces horizontales des luminaires.

Mais les luminaires apparents offrent une surface supérieure importante où la poussière peut se déposer. De plus, en terme de nettoyage ou de désinfection (ce qui est souvent le cas dans les salles à ambiance contrôlée), le luminaire apparent présente une plus grande surface à traiter que le luminaire encastré.

Pour ces raisons, dans les locaux à risque, on placera des luminaires avec une certaine herméticité : le degré IP sera au moins égal à 5 X.

Les chambres d’hospitalisation

Dans les chambres d’hospitalisation, le luminaire placé au dessus de la tête du patient doit combiner plusieurs éclairages :

L’éclairage général. Il est en général orienté vers le haut (indirect) de manière à ne pas éblouir le patient ;
L’éclairage de lecture en direct au niveau de la tête du patient;
L’éclairage de soins qui peut combiner l’éclairage général et l’éclairage de lecture ;
L’éclairage de veille dans certains cas de pathologie (surveillance en soins intensif par exemple) ou comme éclairage de nuit.

Les critères de choix d’un tel type de luminaire sont très précis. De plus, on combine souvent l’éclairage avec d’autres techniques :

La distribution de gaz médicaux ;
L’appel infirmière ;
…

Cas des ambiances « explosives »

Des –luminaires doivent être utilisés dans ce type d’ambiance.

En fonction de la puissance des sources lumineuses

Un luminaire est conçu pour des sources lumineuses d’une certaine puissance et il est impératif de se limiter à cette puissance. En effet, la dissipation thermique doit être suffisante afin d’assurer une durée de vie normale de la source et les performances du luminaire.

De plus, tout en respectant l‘uniformité d’éclairement, on a intérêt à choisir les luminaires comprenant la puissance installée la plus importante. Ceci réduira le nombre de luminaires et de ballasts et donc l’investissement.

Cependant, lorsqu’on a un faux plafond démontable et modulaire, la puissance unitaire des luminaires pour tubes fluorescents dépend du module des faux plafonds. Exemple : si le faux plafond a un module 60 cm x 120 cm, on ne pourra choisir des luminaires de x fois 58 W (ou d’autres sources de longueur 1,5 m).

Photo luminaire faux plafond.

De même, parmi les lampes T8, les tubes de 18 W (75 lm/w) ont une efficacité lumineuse inférieure aux tubes de 36 W (86 lm/W) ou 58 W (89 lm/W). Cette même constatation est à formuler dans les sources T5 : la lampe T5 14 W est moins efficace que les T5 28 W ou 35 W.

Exemple : D’un point de vue énergétique, il est plus intéressant d’utiliser des luminaires de 2 x 36 W que de 4 x 18 W. D’autant plus qu’ils ont des prix semblables.

Les luminaires 4 x 18 W seront utilisés dans des faux plafonds de structure carrée.

En fonction de la climatisation

Luminaire avec extraction intégrée vers un plenum.

Luminaire pour tubes T5 avec extraction sur les bords.

Dans les bureaux climatisés, intégrer l’extraction d’air dans les luminaires permet d’évacuer jusqu’à 60 % de la puissance thermique produite (partie convective) par les lampes et les auxiliaires. Il en résulte évidemment une diminution des frais de climatisation.

Ce mode d’extraction permet, en outre, de faire l’économie de bouches séparées souvent plus coûteuses.

Si les luminaires sont équipés de tubes fluorescents de type T5, une extraction d’air au travers des lampes entraînera une chute du flux lumineux car la température de l’air autour de la lampe ne sera plus optimale. Cette extraction devra donc se faire par des canaux à l’extérieur ou sur la face latérale des armatures. Le potentiel d’évacuation de chaleur est alors nettement moindre.

Extraction d’air au travers des luminaires pour lampes T5.

En fonction du prix

Le choix d’un luminaire se fera également en fonction du prix de revient de l’installation. A critère de confort égal, celui-ci dépend :

du prix du luminaire et de son placement,
du prix des lampes,
de la consommation sur sa durée de vie,
du coût de remplacement des lampes.

Calculs

Pour comparer plus précisément le prix de revient de plusieurs installations, en connaissant :

le prix d’un luminaire (placement compris),
le prix des lampes,
le rendement du luminaire,

cliquez ici !

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Détecteurs de mouvement et de présence/absence [Eclairage]

Utilisation

Les détecteurs de présence, associés ou pas à des boutons poussoirs, permettent d’aider les gestionnaires de bâtiments dans leur « quête » à l’économie d’énergie. Ces dernières années, leur domaine d’applications s’est considérablement étendu. En effet, outre la commande de l’éclairage intérieur et extérieur, ils sont actuellement utilisés pour la commande d’automatismes tels que :

la gestion de la ventilation, dans les locaux à occupation intermittente comme les salles de conférence par exemple ;
la régulation des installations de chauffage et de climatisation ;
le déclenchement de l’alarme, puisque ce même principe est utilisé pour la détection d’intrusion ;
jusqu’au déclenchement de la chasse des toilettes, … pour utiliser l’eau de ville à bon escient, bien sûr,… et non pour enregistrer la fréquence et la durée des utilisateurs !

En éclairage, le détecteur de présence allume les luminaires lors de l’entrée de l’occupant et les éteint quelques temps après sa sortie. Une temporisation à l’extinction est nécessaire pour ne pas réduire la durée de vie des lampes par des cycles d’allumage/extinction trop fréquents. Par exemple, une absence de 1 ou 2 minutes ne peut entraîner l’extinction des lampes.

Calculs

Les économies engendrées par le placement de détecteurs de présence se situent, selon certaines sources, entre 35 et 45 %. Pour analyser au cas par cas l’intérêt de placer des détecteurs de présence.

À noter, toutefois, qu’un détecteur a sa consommation propre. S’il est de bonne qualité, cette consommation est réduite (< 1W).

Principe de fonctionnement

Dans le jargon des professionnels, un détecteur de mouvements se différencie d’un détecteur de présence par sa grande sensibilité.

Différentes technologies existent sur le marché. La technologie à infrarouge (IR) est la plus répandue dans le domaine de l’éclairage. Cependant, quelques applications de gestion d’éclairage, comme dans les sanitaires par exemple, font appel aux technologies ultrasoniques (US), combinées IR et US ou encore sonore.

En général, l’électronique des détecteurs permet de développer des logiques de gestion de l’éclairage en détection de présence ou d’absence. En d’autres termes :

Pour une gestion de présence, le détecteur peut travailler seul. Dès qu’une personne entre dans la zone de détection, l’éclairage est allumé. Ce principe est applicable dans les locaux où les détections sont fréquentes, mais de courte durée.

Pour une gestion d’absence, le détecteur doit être combiné avec un système de commande volontaire (type bouton-poussoir). Une personne entrant dans un local avec accès à la lumière naturelle peut choisir d’allumer ou pas l’éclairage en fonction du niveau d’éclairement régnant dans le local. Si elle choisit d’allumer, le détecteur ne coupera l’éclairage qu’après un délai réglable d’absence de la personne. Ce principe permet, en général, de responsabiliser les occupant.

Ces détecteurs permettent en réalité d’imaginer toute sorte de fonctionnement. Par exemple, pour des couloirs : en cas d’absence la lumière est dimmée (intensité réduite) et dès détection de présence, l’éclairage est remis à 100 %. L’extinction arrive seulement en cas d’absence plus longue.

Technologies des détecteurs

Détecteur à infrarouge (IR)

Ils détectent le mouvement du corps humain par la mesure du rayonnement infrarouge (= chaleur) émis par le corps humain.

Ils sont dits « passifs » car ils n’émettent aucune radiation, contrairement aux détecteurs à infrarouge actif de type « barrière ». Ils mesurent le rayonnement infrarouge émis par les surfaces chaudes.

Ils fournissent une indication de changement d’occupation d’un lieu : absence ou présence. Ils ne permettent pas de connaître le taux d’occupation d’un local ou le nombre d’occupants.

Plus précisément, les détecteurs de mouvement à infrarouge comportent un certain nombre de facettes sensibles. Leur rayon d’action est ainsi découpé en une série de segments. C’est le passage d’un corps (et donc de chaleur) du rayon de vision d’une facette vers celui d’une autre facette qui permet de détecter le mouvement.

La sensibilité d’un détecteur dépend donc du nombre de segments sensibles. Par exemple, un détecteur dont le rayon de détection est découpé en peu de segments risque de ne pas détecter une personne se dirigeant vers lui.

Pour certains modèles perfectionnés, cette sensibilité est réglable. Le réglage sera différent selon le type de local : dans un bureau où les mouvements sont parfois minimes (travail sur ordinateur, par exemple) on le réglera sur une forte sensibilité, tandis que dans un local sujet à des courants d’air, on le réglera sur une sensibilité plus faible.

La limite d’utilisation des détecteurs IR réside dans son incapacité à effectuer une détection au travers d’une paroi par exemple. C’est le cas dans les sanitaires ou les bureaux paysagers aménagés avec des cloisons antibruit ou des armoires hautes.

Détecteurs ultrasoniques (US)

Les détecteurs US sont de type émetteur/récepteur et fonctionne sur le principe de l’effet Doppler. Toute onde ultrasonique (32 kHz à 45 kHz) émise par le détecteur qui rencontre un objet sur son parcours, « rebondit » en direction inverse avec une fréquence différente. Le détecteur est capable de mesurer l’écart de fréquence et de générer ainsi un signal de présence. Les détecteurs US ont une portée limitée mais peuvent détecter des mouvements mineurs et ce même autour de certains obstacles.

Détecteurs à double technologie

Les détecteurs de présence à infrarouges risquent de ne pas détecter les mouvements légers. Par contre des détecteurs à ultrasons peuvent être trop sensibles et risquent de déclencher l’allumage de l’éclairage lors du passage « d’une mouche ». Pour éviter cet inconvénient tout en gardant une sensibilité importante, certains détecteurs, appelés « détecteurs à double technologie » combinent ultrasons et infrarouge.
Cette combinaison permet d’augmenter la fiabilité des détecteurs et élimine les détections indésirables.

Détecteurs sonores

Comme son nom l’indique les détecteurs sonores réagissent au bruit. Cette technologie pourra être utilisée dans les sanitaires par exemple. Pratiquement, on n’utilisera qu’un seul détecteur de ce type dans les communs des sanitaires sans être obligé d’en placer un dans chaque WC. Le moindre bruit émis au travers des parois des WC permettrait de pouvoir prolonger la lecture de son journal en toute quiétude (« pour les amateurs de sieste au WC, dorénavant s’abstenir ! »).

Détecteurs « intelligents »

Ce type de détecteur à double technologie enregistre pendant plusieurs mois le mode d’occupation du local et adapte automatiquement sa sensibilité.

Types de détecteurs

On distingue deux familles d’équipement :

Les détecteurs à pouvoir de coupure (peut couper l’alimentation de la lampe)

Les détecteurs montés à la place des interrupteurs

Ceux-ci se placent dans les circulations, sanitaires, petits bureaux etc. On profite du câblage existant laissé par l’interrupteur classique pour commander les luminaires. Il est un fait certain qu’en conception, pour autant que les utilisateurs acceptent de ne plus pouvoir intervenir dans la commande des luminaires, on placera directement le détecteur à proximité des luminaires pour réduire le câblage et permettre aussi une amélioration de la modularité de la commande (changement facile de l’emplacement du détecteur).
L’ensemble de l’interrupteur automatique est composé de 3 parties : un mécanisme, un capteur et une plaque de recouvrement.

Mécanisme … Capteur … et … Plaque de recouvrement.

Certains modèles possèdent, en plus de la détection automatique, un bouton de commande manuelle. La commande peut alors se faire automatiquement ou manuellement. La commande manuelle peut être verrouillée.
On trouve deux types de capteurs

Un capteur qui permet une détection horizontale seulement.
C’est ce capteur qui est généralement placé dans les locaux intérieurs.

Un capteur qui permet une détection horizontale et verticale (surveillance en zone basse).
Celui-ci s’utilise pour détecter une présence dans des escaliers par exemple.

Les détecteurs placés au plafond

Dans les entrepôts de grand volume ou les bureaux aménagés de cloisons montant à mi-hauteur, le champ de vision d’un détecteur à infrarouge de 90° risque d’être masqué. Il est dès lors recommandé d’utiliser des détecteurs panoramiques dont l’angle d’ouverture est de 360°.

Ils seront également utilisés dans les grands locaux tels que salles de sports de manière à pouvoir couvrir l’ensemble de l’espace.

Les détecteurs intégrés dans le luminaire

Ce type de détecteur commande directement et individuellement le luminaire sur lequel il est monté. Dans la nouvelle norme EN 12464-1 l’éclairage individuel prend toute son importance par le fait que la zone de travail est précise et peut être mobile. De ce fait, le détecteur « embarqué » permet d’améliorer la gestion de présence individuellement.

Les détecteurs gradables (agit sur la commande 1-10V du ballast dimmable)

Les détecteurs gradables

On rencontre deux types de détecteurs gradables :

analogique : connecté au ballast électronique dimmable, ce type de détecteur agit comme le potentionmètre (ou dimmer) sur le ballast en faisant varier la tension de commande de 1 à 10 Volt,

digital : connecté à un ballast type DALI ou sur un réseau type DALI, ce genre de détecteur peut agir sur un ou des groupes de luminaires.

Les multidétecteurs

À l’heure actuelle, de part la percée effectuée par les réseaux d’éclairage (ON, DALI, …), les détecteurs combinent plusieurs fonctions afin de commander, de réguler, de gérer un ou des groupes de luminaires :

la détection de présence,
la régulation en fonction du niveau d’éclairage naturel,
la réception IR d’un signal de commande à distance (télécommande).

Caractéristiques générales des détecteurs infrarouges (IR)

Un détecteur placé sur une paroi verticale est caractérisé par :

un angle de détection horizontal,
une portée latérale,
une portée frontale.

Un détecteur placé au plafond est caractérisé par :

un rayon d’action de 360°,
un diamètre de détection maximal (ou couverture maximale (en m²)) pour une hauteur maximale.

Lorsqu’on diminue la hauteur d’installation, la zone de couverture diminue, mais la sensibilité augmente.
Par contre, au-delà de la hauteur maximale, la sensibilité n’est plus suffisante.

Attention : le détecteur ne traverse aucune cloison, pas même en verre !

Si plusieurs détecteurs sont placés dans un même lieu, il est intéressant de prendre un modèle de détecteur avec un mécanisme « maître » (ou « master ») et un ou plusieurs avec mécanisme « esclave » (ou « slave »). Un détecteur avec mécanisme « maître » est plus cher, mais les mécanismes « esclave » sont beaucoup moins chers, ce qui rend l’ensemble intéressant économiquement.

Y a-t-il des différences entre détecteurs pour la gestion de l’éclairage et détecteurs pour la gestion de la ventilation ?

Les sondes utilisées dans un but de gestion de l’éclairage ne possèdent pas de temporisation à l’enclenchement/déclenchement. Le détecteur possède une temporisation après le dernier mouvement. Pour certains modèles, cette temporisation est réglable (de 5 secondes à 5 minutes par exemple). La temporisation peut aller jusqu’à 30′ pour les modèles perfectionnés.

De plus, elles intègrent souvent un détecteur de luminosité : en général, le détecteur comporte un interrupteur crépusculaire dont le seuil de luminosité peut être réglé (de 5 à 1 000 lux par exemple).

En éclairage, il existe deux types de mécanismes :

Un mécanisme avec triac qui ne permet de commander que des lampes à incandescence ou halogène 230 V.
Un mécanisme avec relais qui permet de commander également des lampes fluorescentes.

Si les sondes destinées à la régulation de la ventilation sont d’un principe identique, elles intègrent par contre des temporisations à l’enclenchement et au déclenchement nécessaires pour éviter des sollicitations trop fréquentes du système de ventilation.

Ces temporisations sont généralement réglables de quelques minutes à une dizaine de minutes.

À noter qu’il existe des bouches de soufflage qui intègrent une sonde de présence directement :

Emplacement

L’espace couvert par un détecteur détermine l’emplacement des détecteurs.
Les détecteurs doivent être placés de manière à couvrir tout l’espace à détecter.

Exemple.
On souhaite placer des détecteurs de présence pour commander l’éclairage du hall ci-dessous.

Caractéristiques du détecteur :

Interrupteurs automatiques

Angle de détection : 180°
Portée latérale : 2 x 6 m
Portée frontale : 12 m

Schéma emplacement des détecteurs.

Trois détecteurs seront placés. Ils couvriront l’ensemble du hall.

Le choix de l’emplacement du détecteur a une grande importance sur son bon fonctionnement. Il ne faut pas que le détecteur soit influencé par une source de lumière permanente (dans ce cas, croyant l’éclairage suffisant, il ne commandera pas l’allumage) ou encore par un mouvement en-dehors de la zone commandée (ouverture de porte, …).

On peut souhaiter réaliser un zonage dans un même local. Dans certains cas, ce zonage peut être réalisé uniquement en choisissant bien l’emplacement des détecteurs; dans d’autres cas il faudra placer des « jalousies » sur le détecteur, de manière à ce qu’il ne voit que d’un seul côté.

Schémas de raccordement (en gestion de l’éclairage)

Situation 1 : il n’y a qu’un seul détecteur

Selon le type de mécanisme, le raccordement du détecteur se fait avec 2 ou 3 conducteurs

Un mécanisme avec triac (pour lampes à incandescence ou halogènes 230 V) doit être raccordé à la phase, un conducteur sort vers les lampes (= raccordement 2 fils).

Un mécanisme avec relais (pour lampes incandescentes, halogènes et fluorescentes) doit être raccordé à la phase et au neutre (ou 2° phase), un conducteur sort vers les lampes (= raccordement 3 fils).

Montage à 2 fils.

Montage à 3 fils.

Application en rénovation lorsqu’on utilise des interrupteurs automatiques :

Lorsqu’on utilise un mécanisme à relais (montage à 3 conducteurs obligatoire pour tubes fluorescents par exemple), et lorsqu’on utilise des interrupteurs automatiques) il faudra vérifier qu’une phase et un neutre (ou 2 phases) arrivent bien à l’interrupteur existant.
En effet, dans certains types de câblage (« câblage par le haut »), un seul fil arrive à l’interrupteur.

Dans ce cas, il faudra tirer un nouveau conducteur entre les lampes et le(s) détecteur(s), ce qui augmente les coûts, surtout lorsque les câbles sont encastrés.

Situation 2 : il y a plusieurs détecteurs

S’il y a plusieurs points de détection dans un même lieu, on monte les détecteurs en parallèle, ou encore on monte un détecteur avec mécanisme « maître » et un (ou plusieurs) détecteur(s) avec mécanisme « esclave » :

Détecteurs en parallèle

Montage à 2 fils.

Montage à 3 fils.

En plus de la phase (et éventuellement du neutre ou d’une deuxième phase) qui arrive au détecteur, on doit disposer d’un conducteur entre les détecteurs.

Application en rénovation lorsqu’on utilise des interrupteurs :

Si l’installation existante comporte des interrupteurs à deux directions, utilisés lorsque deux interrupteurs commandent les mêmes lampes, on dispose déjà de ce câble dans l’installation existante (câble à 3 conducteurs). Si l’installation comporte des interrupteurs-inverseurs, utilisés en plus des interrupteurs à deux directions lorsque plus de deux interrupteurs commandent les mêmes lampes, on dispose également de ce câble.
Par contre, si dans l’ancienne installation, les luminaires sont commandés par un seul interrupteur il faudra tirer ce conducteur entre les détecteurs ; ce qui engendre un surcoût.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Remplacer les optiques existantes par des optiques performantes

Le principe

Grâce au développement d’optiques à miroir, le rendement lumineux des luminaires est actuellement passé de 40 % à plus de 70 %.

Pour des bâtiments de grande taille et équipé d’un système d’éclairage reproductible, on pourrait conserver les armatures et y incorporer un dispositif comprenant une optique à miroir, des ventelles paraboliques et un ballast électronique. On parle ici de « retrofit ». Le dispositif est préassemblé et il suffit de le raccorder dans le boîtier existant. Cette opération ne demande pas de modification des plafonds, ni de la commande, ni parfois de démontage des luminaires. Elle peut donc se faire rapidement, sans interruption significative des activités. Dans les cas idéaux, un travail de 5 minutes est nécessaire par luminaire.

Avant / après …

Économie d’énergie

Le seul remplacement des optiques ne diminue pas les consommations (puissance électrique installée inchangée) mais améliore le confort visuel (suppression de l’éblouissement, …). L’amélioration du rendement des luminaires doit donc être accompagnée de la diminution de la puissance totale des lampes (suppression de lampes, diminution de la puissance des lampes).

Lorsque l’on supprime des lampes dans un luminaire, il faut prévoir un dispositif (morceaux de tôle, panneaux semblables au faux plafond, …) pour refermer l’espace laissé libre par la nouvelle optique plus petite. Cette situation survient également si on diminue la puissance des lampes, puisque les nouvelles lampes auront des dimensions moindres.

L’inconvénient de cette rénovation est le maintien de l’emplacement des luminaires, qui peut ne pas être optimum ou ne plus convenir à une nouvelle occupation des locaux.

Cas particulier : les tubes nus

Lorsque le local est équipé de réglettes nues, il est simplement possible d’obtenir des niveaux d’éclairement corrects en plaçant au dessus des lampes des réflecteurs de type miroir. Ceci est nettement moins onéreux qu’une rénovation complète de l’installation.

Dans tous les cas, le gestionnaire du ou des bâtiments devra faire appel à des professionnels comme un bureau d’étude spécialisé en éclairage ou un constructeur sachant que le remplacement du « cœur » du luminaire sans toucher à la distribution des alimentations ne permet pas de réduire les consommations électriques inhérentes à la mauvaise gestion des luminaires ; on citera principalement le bon zonage et la régulation du flux lumineux en fonction de l’apport d’éclairage naturel dans les locaux avec baies vitrées.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Choisir les luminaires – limiter l’éblouissement

Locaux sans ordinateur

Dans les locaux où il n’y a pas d’écran d’ordinateur, on cherchera principalement à limiter l’éblouissement direct des occupants.

Pour les luminaires ouverts traditionnels, les risques d’éblouissement sont réduits si le luminaire dispose de ventelles empêchant la vue directe des lampes à partir d’un certain angle de vision par rapport à la verticale (angle de défilement).

Luminaire a ventelles.

Recommandations
Angle de défilement maximum	60°
Rendement minimum	70 %

La norme NBN EN 12464-1 prévoit de limiter l’éblouissement direct par des ventelles en fonction de la luminance de la lampe :

Luminance de la lampe en kCd/m2	Angle maximum de défilement
20 à < 50	75°
50 à < 500	70°
>= 500	60°

Les luminaires basse luminance ne sont pas strictement nécessaires mais apportent un confort supplémentaire aux élèves. Leur prix est cependant supérieur par rapport aux simples luminaires avec ventelles blanches (les luminaires avec ventelles blanches ont souvent un très faible rendement).

Locaux avec ordinateurs

On peut éviter les réflexions parasites sur les écrans de deux manières différentes :

Avec des luminaires basse luminance

Le choix d’un luminaire dit « basse luminance » est la meilleure solution pour l’éclairage des locaux informatisés de surface relativement importante, quel que soit le type d’écran. Celui-ci ne doit pas être incliné de plus de 20° par rapport à la verticale (position courante de travail sur PC).

Pour prévenir tout risque de reflets dans les écrans quel que soit leur type, les normes recommandent pour un angle d’élévation de 65° des valeurs de luminance reprise dans le tableau ci-dessous et ce quel que soit le plan du luminaire considéré (C0, C30, …, C90) :

	Niveau limite de luminance moyenne des luminaires (cd/m²)
État de luminance élevé de l’écran	Écran à haute luminance L > 200 cd/m²	Écran à luminance moyenne L ≤ 200 cd/m²
Tâche de bureau classique	≤ 3 000	≤ 1 500
Besoin de détail	≤ 1 500	≤ 1 000
L’état de luminance élevé de l’écran (selon EN ISO 9241-302) décrit la luminance maximale de la partie blanche de l’écran, valeur fournie par le fabricant.

Cependant, la protection contre l’éblouissement se fait au détriment du rendement du luminaire (plus on dispose de ventelles devant la lampe pour limiter l’éblouissement, plus importantes seront les pertes).

Les constructeurs proposent différents types de luminaires « basse luminance » avec des angles d’élévation inférieurs à 65°. Dans ce cas, il est important de garantir le maintien d’un rendement acceptable. Pour ce faire, Laborelec (le laboratoire belge de l’industrie électrique) a établi un tableau synthétique donnant, pour différents angles d’élévation, un rendement minimum à respecter.

Type de travail sur ordinateur	Recommandation EN 12464-1 Angle d’élévation	Luminance < 200 cd/m² pour des angles g
		Recommandation Laborelec par rapport à la DIN 5035
		Angle d’élévation	rendement minimum
	Dans tous les plans	Dans les plans longitudinaux (C90), transversaux (C0) et diagonaux (C30 et C60)
Usage limité	65°	65°	65 %
Usage important mais non fatigant		60°	65 %
Usage intensif et fatigant		50°	55 %

En observant le tableau ci-dessus, on se rend compte que la DIN 5035 est plus précise et contraignante que la norme EN 12464-1. À l’heure actuelle, certains constructeurs proposent des luminaires dont les caractéristiques techniques tiennent compte des deux normes.

Exemple.

Ce luminaire basse luminance répond à la norme EN 12464-1. La luminance du luminaire est inférieure à 200 Cd/m² pour un angle de défilement > 65° et ce dans toutes les directions. Son rendement, avec 1 lampes T8 de 58 W est de 76 %. De plus, il est DIN 60.

Remarque.

Comme on l’a vu, la norme EN 12464-1 précise que pour un angle d’élévation de 65°, on considère tous les plans du luminaire; autrement dit, quel que soit la position du bureau et par conséquent l’angle de vue, les 200 Cd/m² ne peuvent pas être dépassés; ce qui n’était pas le cas dans les anciennes normes NBN L 13 – 006, IN 5035 (partie 7), CIBSE LG3 (1989) qui ne privilégiaient que certains plans. On en conclut, dans ce cas, que la EN 12464-1 est plus restrictive.

Le libre choix des luminaires équipés de lampes T5 ou T8 est laissé à l’auteur de projet. Toutefois on rappellera que pour comparer ces deux technologies il faut :

Vérifier que les constructeurs donnent des valeurs de rendement qui puissent être comparées (pour une même température ambiante),

Vérifier le prix.

Se rendre bien compte que les sources LED et les lampes T5 ont une luminance plus élevée que les lampes T8 donc risque d’éblouissement.

Avec des luminaires « lumière douce » ou à plexi performant

Écran à affichage positif… et … Écran à affichage négatif.

Les luminaires « lumière douce » ont une luminance nettement supérieure à 200 cd/m² pour des angles d’élévation > 65°.

Ils ne peuvent donc pas être utilisés en présence d’ordinateurs, sauf dans le cas très restreint d’écrans plats à affichage positif (caractères sombres sur fond clair) et bon traitement antireflet.

En effet, la norme européenne ISO 9241 admet qu’une luminance moyenne des luminaires de 1 000 cd/m² (avec des pointes de moins de 1 500 cd/m²) ne provoquera pas de réflexion gênante sur les écrans. Ceci s’explique par la réduction du contraste entre ce type d’écran et les réflexions qui peuvent y apparaître (attention, le contraste entre le fond d’écran et le texte diminue aussi, ce qui est un inconvénient !).

Les luminaires « lumière douce » respectent ce critère soit directement, soit moyennant une adaptation qui limite leur luminance moyenne (par exemple pour les lampes fluocompactes).

L’avantage de ce type de luminaire apparaît lorsqu’on utilise des ordinateurs portables. (En effet les recommandations Laborelec s’appliquent pour des écrans inclinés de 15° à 20° par rapport à la verticale). Dans le cas d’ordinateurs portables, l’utilisateur incline plus fortement son écran. Il risque alors d’apercevoir des reflets même si les luminaires sont à basse luminance. Un luminaire « lumière douce » ayant une luminance moyenne dans toutes les directions, même verticale, peut alors se justifier. Il existe des luminaires à plexi performant avec les mêmes avantages que la « lumière douce ».

Cas particulier : les bureaux individuels

Les recommandations ci-dessus s’appliquent pour la majorité des bureaux. Cependant, dans un petit bureau (bureau individuel), on peut placer le luminaire et/ou les postes de travail de manière telle qu’il n’y ait jamais de réflexion. L’angle sous lequel l’écran voit le luminaire reste alors toujours inférieur à 50 – 60°.

On peut alors toujours choisir un luminaire qui n’est pas basse luminance, par exemple à ventelles planes et diffusantes ou à plexi. Ces luminaires ont un prix inférieur par rapport aux luminaires identiques équipés de ventelles paraboliques. Ces derniers apportent cependant un « plus » au standing du local et donc contribuent au confort psychologique des occupants.

Exemple : bureau avant et après

Avant : 2 vieux luminaires 2 x 36 W BM avec du bruit et éclairage trop faible.

Après : 2 luminaires 1 x 35 W T5 BE-DIM avec un niveau d’éclairement x 1,5, une économie d’énergie > 50 %, < 2,5 W/m²/100 lux et confort visuel élevé !

Cas particulier : les circulations

Les couloirs de bureaux, d’école, …

Les circulations ne présentent aucune exigence en termes de basse luminance. Tout au plus faut-il éviter un éblouissement trop important en choisissant des luminaires comportant un système de défilement. Des luminaires ouverts à ventelles planes sont donc tout à fait indiqués (angle de défilement minimum de 75°).

Les couloirs d’hôpital, de maison de repos

Les couloirs d’hôpitaux et des maisons de repos nécessitent une attention particulière sachant que l’éblouissement dû au luminaire peut être important pour les patients alités. C’est la raison pour laquelle les luminaires à basse luminance sont intéressants.

Flexibilité du local

Dans certains locaux, le type de travail et/ou la disposition des postes de travail peuvent varier dans le temps. Dans ce cas, l’éclairage général ne peut privilégier aucune zone ni direction dans le local. Si tel était le cas, leur adaptation à une nouvelle situation doit se faire avec un minimum de manipulations.

Voici différents types de luminaires pouvant répondre à ces exigences :

des luminaires à distribution de lumière identique dans toutes les directions,

un éclairage à deux composantes : éclairage général moyen (direct ou indirect) associé à des luminaires individuels mobiles,

si, à terme, le local risque d’être équipé d’ordinateurs, on peut préventivement envisager des luminaires à basse luminance,

si des bureaux individuels risquent d’être regroupés en bureaux paysagers, il est préférable de les équiper de luminaires basse luminance.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes au mercure haute pression

Comment fonctionne une lampe au mercure haute pression ?

La lampe au mercure haute pression fait partie des lampes à décharge. Son principe de fonctionnement est donc identique.

Particularités

L’ampoule contient de la vapeur de mercure et de l’argon.

La lumière est émise exclusivement sous forme de rayons ultraviolets invisibles rendus visibles par les poudres fluorescentes placées sur la face interne de l’ampoule.

La lampe à mercure haute pression dispose d’électrodes auxiliaires servant de démarreur interne. Pour bien fonctionner, elle ne doit donc être équipée que d’un ballast et d’un condensateur.

Caractéristiques générales

La lampe à vapeur de mercure haute pression est aujourd’hui démodée pour plusieurs raisons : son efficacité lumineuse est faible, de même que son indice de rendu des couleurs. De plus, sa durée de vie n’est pas très élevée et elle est défavorable à l’environnement.

Il existe également une lampe au mercure haute pression donnant une lumière plus chaude (3 400 – 3 500 K). Son efficacité lumineuse est légèrement plus élevée.

Cette lampe a été surtout utilisée en éclairage public. Actuellement, elle n’est plus utilisée que pour le remplacement des lampes existantes. À noter qu’il existe des lampes à vapeur de sodium haute pression compatibles avec certains équipements de lampes à vapeur de mercure haute pression et directement interchangeables.

Dans la plupart des cas, les lampes à vapeur de mercure sont couplées avec des ballasts électromagnétiques.

Données	Pour connaitre les caractéristiques des lampes au mercure haute pression.
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes incandescentes

Comment fonctionne une lampe incandescente ?

Le courant électrique passe dans le filament en tungstène et le porte à une température élevée par effet Joule. Le filament devient incandescent : il émet de la lumière ainsi que de la chaleur. Des atomes de tungstène sont éjectés du filament par sublimation et sont déposés au niveau de la surface interne de l’ampoule en verre plus froide. Il s’ensuit un noircissement de l’ampoule après un temps d’utilisation relativement court.
Une des parades au noircissement est l’augmentation de la surface des ampoules à incandescence. Raison pour laquelle ce type d’ampoule est de taille importante par rapport aux lampes halogènes par exemple.
Le flux lumineux des lampes à incandescence peut être diminué ou augmenté par variation de la tension (« dimming« ). Cette modulation se fera cependant avec une diminution de la température de couleur et du rendement lumineux.

Itinéraire d’une fin programmée

Depuis septembre 2009, l’utilisation de la lampe à incandescence est en chute libre ! En effet, par rapport à d’autres types de lampe, la lampe à incandescence est très énergivore. Pour cette raison, elle a été retirée progressivement du marché.

Type		Puissance	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2016
Incandescente	Claire	15 W	Classe E*	Classe E*	Classe E*	Classe C*	Second niveau d’exigences de fonctionnalité	Réexamen	Classe B
		25 W	Classe E*	Classe E*	Classe E*	Classe C*			Classe B
		40 W	Classe E*	Classe E*	Classe E*	Classe C*			Classe B
		60 W	Classe E*	Classe E*	Classe C*	Classe C*			Classe B
		75 W	Classe E*	Classe C*	Classe C*	Classe C*			Classe B
		100 W	Classe C*	Classe C*	Classe C*	Classe C*			Classe B
	Non – claire		Classe A	Classe A	Classe A	Classe A			Classe A
	Disponibilité		* Classe E pour les culots 514, 515, 519 (linolites)
	Indisponibilité		* Classe E pour les culots 514, 515, 519 (linolites)

Réglementation

Pour en savoir plus sur les classes énergétiques des lampes

Données	Pour connaitre les caractéristiques des lampes à incandescence
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes halogènes

Comment fonctionne une lampe halogène ?

La lampe halogène fonctionne sur le même principe qu’une lampe à incandescence : elle produit de la lumière visible à partir d’un filament de tungstène porté à incandescence. Pour éviter une dégradation très rapide du filament, celui-ci est placé dans une ampoule à verre de quartz (pour les hautes températures) renfermant des gaz halogénés à haute pression comme l’iode et le brome.

A la différence de la lampe à incandescence, les atomes de tungstène expulsés du filament par sublimation sont captés par le gaz halogène évitant le dépôt du tungstène sur la paroi intérieure de l’ampoule.
En effet, les atomes de tungstène et les halogènes forment directement des halogénures de tungstène qui par convection naturelle se déplace librement et migre vers le filament plutôt que vers le point froid que constitue la paroi intérieure de l’ampoule de verre.
Sous l’effet de la chaleur, les halogénures de tungstène se dissocient permettant aux atomes de tungstène de se fixer sur le filament et les halogènes d’être libres pour le cycle suivant.
Cette caractéristique de la lampe halogène lui permet de travailler avec une surface d’ampoule beaucoup plus petite.

La lampe halogène fonctionne soit à très basse tension (12 V par exemple), soit à la tension du réseau (230 V).

Types et caractéristiques générales

Lampe à la tension du réseau

À la tension du réseau 230 V, la lampe est directement raccordée au réseau. Lorsqu’elle possède un culot à visser, elle peut directement remplacer une lampe à incandescence.

Lampe à très basse tension

En très basse tension, la lampe doit être raccordée au réseau 230 V au moyen d’un transformateur.
Par rapport à la lampe « tension du réseau », l’efficacité énergétique d’une lampe à très basse tension est plus élevée, mais son équipement est plus contraignant (il faut un transformateur) et en cas de dimming, le gradateur est plus compliqué…
Remarque : une lampe basse tension ne consomme pas moins qu’une lampe alimentée en 230 V. C’est sa puissance qui est déterminante. Ainsi, une lampe 50 Watts-25 Volts et une lampe 50 Watts-230 Volts consomment toutes deux 1 kWh en 20 heures de fonctionnement.

Les lampes à très basse tension sans réflecteur

Il faut éviter de toucher cette lampe (la capsule) : une trace de graisse provoque la destruction de la lampe lors de l’allumage (par mesure de précaution, frotter la lampe à l’alcool avant l’emploi).

Les lampes à très basse tension avec réflecteur

Ce type de lampe, plus connue sous le nom de lampe « dichroïque », est directement équipé d’un réflecteur performant.

Gradation du flux lumineux

La gradation du flux lumineux (dimming) est possible par variation de la tension d’alimentation.
À sa tension nominale, la lampe halogène ne noircit pas avec le temps. Il n’y a donc pas de diminution du flux lumineux avec l’âge.
Par contre, le fonctionnement des lampes halogènes à très basse tension provoque, lui, un noircissement de l’ampoule. Pour remédier à cet inconvénient, il est conseillé de faire fonctionner de temps en temps les lampes à leur tension nominale pour rétablir le cycle halogène.

Traitement de la chaleur émise par la lampe

Toutes les sources lumineuses à incandescence produisent des ondes visibles, mais aussi des ondes infrarouges (chaleur) pouvant créer un problème dans le cas d’éclairage de produits alimentaires ou d’étoffes fragiles. Le réflecteur dichroïque peut sélectionner les diverses ondes de lumière et ne réfléchir que les ondes du spectre visible. Les ondes infrarouges sont, à l’inverse, filtrées par le réflecteur. Une lampe à réflecteur dichroïque rejette donc les rayons infrarouges vers l’arrière.

Données	pour connaitre les caractéristiques des lampes halogènes
Données	pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe

Itinéraire d’une fin programmée

Petit à petit les lampes inefficaces sont retirées du marché.
Actuellement, certaines lampes halogènes échappent au retrait du marché. Ce sont essentiellement les lampes à incandescences dites de type amélioré (classe énergétique C au minimum) comme :

Les lampes halogènes au xénon (classe C) ;
Les lampes halogènes à revêtement infrarouge (classe B).

Type		Puissance	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2016
Hallogène	Claire 12 V	5 W	Classe E	Classe E	Classe E	Classe C	Second niveau d’exigences de fonctionnalité	Réexamen	Classe B
		10 W	Classe E	Classe E	Classe E	Classe C			Classe B
		25 W	Classe E	Classe E	Classe E	Classe C			Classe B
		40 W	Classe E	Classe E	Classe C	Classe C			Classe B
		60 W	Classe E	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B
		75 W	Classe C	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B
		100 W	Classe C	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B
	Claire 230 V	25 W	Classe E	Classe E	Classe E	Classe C			Classe B**
		40 W	Classe E	Classe E	Classe C	Classe C			Classe B**
		60 W	Classe E	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B**
		75 W	Classe C	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B**
		100 W	Classe C	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B**
		200 W	Classe C	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B**
		300 W	Classe C	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B**
		500 W	Classe C	Classe C	Classe C	Classe C			Classe B**
	Non – claire		Classe A	Classe A	Classe A	Classe A			Classe A
	Disponibilité		** Classe pour les culots G9 et R7
	Disponibilité réduite
	Indisponibilité

Réglementation

Pour en savoir plus sur les classes énergétiques des lampes

Données	pour connaitre les caractéristiques des lampes halogènes
Données	pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Tubes fluorescents

T5 : 16 mm – T8 : 26 mm – T9 : 29 mm – T12 : 38 mm.

Comment fonctionne un tube fluorescent ?

Les lampes fluorescentes font partie des lampes à décharge. Elles fonctionnent par décharge d’un courant électrique dans une atmosphère gazeuse.

Les lampes fluorescentes utilisent de la vapeur de mercure sous basse pression.

Lorsqu’on met le tube sous tension, des électrons sont émis par les deux électrodes de tungstène. Lors de leur trajet au travers du tube, ils entrent en collision avec les atomes de mercure. Il en résulte une libération d’énergie sous forme de rayonnement ultraviolet invisible. Ce rayonnement est absorbé par la couche fluorescente présente sur la face interne du tube et converti en rayonnement visible.

La composition chimique de la couche fluorescente placée à l’intérieur du tube influence la couleur de la lumière émise et l’indice de rendu des couleurs de la lampe.

Comme toutes les lampes à décharge, le tube fluorescent a besoin pour fonctionner d’un starter, d’un ballast et d’un condensateur pour compenser le mauvais cos φ.

L’ensemble de ces 3 éléments peut être remplacé par un ballast électronique.

Techniques

Pour en savoir plus sur le principe d’allumage d’un tube fluorescent !

Types et caractéristiques générales

Les différents diamètres

Il existe 3 grands types de tubes fluorescents sur le marché :

T12 ou T38 : de diamètre 38 mm,
efficacité lumineuse = 40 à 70 lm/W;
T8 ou T26 : de diamètre 26 mm,
efficacité lumineuse = 65 à 95 lm/W (à 25°C de température ambiante);
T5 ou T16 : de diamètre 16 mm,
efficacité lumineuse = 85 à 105 lm/W (à 35°C de température ambiante).

Les tubes de diamètre de 38 mm (T12) n’existent pratiquement plus. Les tubes T5 offrent, quant à eux, des possibilités de design plus important des luminaires de par la concentration de la lumière dans une source de dimension réduite.

La température de fonctionnement des lampes

Températures faibles

Le flux lumineux et l’efficacité lumineuse chutent très fort avec la température ambiante, à tel point que certaines lampes ne s’allument plus en dessous de 0°C.

Températures ambiantes

Beaucoup d’encre a coulé concernant la révolution énergétique qu’a apportée le développement du tube fluorescent T5 par rapport au T8. À notre avis, le besoin d’une autre esthétique de la part des architectes a été primordial dans le développement du T5.

Reste un point nébuleux !

À savoir la comparaison de l’efficacité énergétique des tubes T5 par rapport aux T8 est tributaire de la température de régime du tube dans son environnement (soit la température ambiante). Le graphique suivant montre clairement que la lampe T5 donne son flux maximum à une température de 35 °C tandis que la lampe T8 l’atteint à 25 °C.

Et donc même si le flux lumineux des T5 présentée par les fabricants est supérieure (d’environ 90%) à celui des T8 (à puissance équivalente), dans un même local (soit à même température ambiante), les T5 et T8 présenteront sensiblement le même flux lumineux !

Puissances et dimensions

Type de lampe	Puissances courantes	Flux lumineux	Longueurs
T12	20	de 1 050 à 4 800 lm	59
	40		120
	65		150
T8	18	de 1 350 à 5 200 lm	59
	36		120
	58		150
T5	14	de 1 350 à 4 900 lm	55
	21		85
	24		55
	28		115
	35		145
	49		145
	54		145
	80		145

Pour les T8, les lampes de puissances différentes sont de longueurs différentes et ne sont donc pas interchangeables.

En ce qui concerne les T5, certaines lampes de puissances différentes sont de même longueur comme par exemple les 14 et 24 W ou les 35, 49, 54 et 80 W.

Attention : même si les dimensions des lampes sont identiques, le remplacement d’une lampe de 49 W, par exemple, par une lampe de 54 W ne pourra s’effectuer vu que les ballasts sont spécifiques à leur lampe.

L’indice de rendu des couleurs et température de couleur

La lumière des tubes fluorescents est souvent considérée comme froide et peu agréable. Cette remarque, valable pour les tubes d’ancienne génération (IRC = 65), n’est plus d’application avec les tubes actuels (IRC > 85). Ceux-ci présentent, en effet, une grande gamme de températures de couleur et d’IRC. Il est donc possible de choisir un tube ayant des caractéristiques presque semblables aux lampes à incandescence.

La dénomination à trois chiffres (930 … 865) semble devenir un standard pour tous les types de lampes fluorescentes. Le premier chiffre indique la classe de rendu de couleur (9 = Ra > 90, 8 = 90 > Ra > 80, …). Les deux derniers chiffres représentent la température de couleur (30 = 3 000 K, …).

Les tubes fluorescents de la gamme IRC = 2 sont aussi appelés tubes fluorescents « standards », les autres tubes fluorescents « nouvelle génération » ou encore « triphosphores ».

L’efficacité lumineuse d’un tube fluorescent dépend également de son indice de rendu de couleur. Ci-dessous, une gamme de lampes fluorescentes présente sur le marché. On constate que l’efficacité lumineuse est maximale pour un IRC de 85 (classe 1B).

IRC	lm/W
62 (classe 2)	79
80 (classe 1B)	85
80 (classe 1B)	94
85 (classe 1B)	90
85 (classe 1B)	95
91 (classe 1A)	80
95 (classe 1A)	61
98 (classe 1A)	65
98 (classe 1A)	61

La durée de vie

La durée de vie des tubes fluorescents dépend du type de ballast qui leur est associé. Avec un ballast électronique avec préchauffage des électrodes, la durée de vie utile des tubes de 16 ou 26 mm de diamètre et de classe 1B, atteint environ 16 000 h. Dans les autres cas (ballast électromagnétique ou électronique sans préchauffage), elle est voisine de 10 000 h (8 000 h pour un montage inductif et 12 000 h pour un montage capacitif).

Dans les derniers cas ci-dessus, le nombre d’allumages aura également une influence importante sur la durée de vie des lampes. Le graphique suivant montre qu’une lampe allumée et éteinte toutes les 15 minutes a une durée de vie 3 fois plus courte qu’une lampe fonctionnant par plages de 10 h. Dans le cas des lampes à ballast électronique avec préchauffage, l’augmentation de la fréquence d’allumage diminue nettement moins la durée de vie (perte de 0,02 h par allumage).

Notons également qu’il existe une gamme de tubes de 16 et 26 mm de diamètre dite de longue durée dont la durée de vie utile atteint 30 000 voire 40 000 h.

Gradation du flux lumineux

Pour pouvoir moduler le flux lumineux des tubes fluorescents, on doit les équiper de ballasts électroniques graduables (appelés aussi dimmables).

Données	pour connaitre les caractéristiques des tubes fluorescents !
Données	pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe !

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Gestion centralisée de l’éclairage

Principe de gestion centralisée

La sensibilité par rapport à l’utilisation rationnelle de l’énergie (URE) est très variable d’un occupant à l’autre. Force est de constater que la priorité de l’occupant est légitimement d’assurer son confort visuel ! Néanmoins, un gros effort reste à accomplir dans sa conscientisation à autogérer son éclairage en vue de réduire la consommation d’électricité. En effet :

En période d’occupation, pour les locaux qui ont un accès à la lumière naturelle, il n’est pas toujours nécessaire d’y associer un éclairage artificiel.

En période d’inoccupation, l’éclairage de confort visuel doit être éteint.

A la décharge de l’occupant, en période d’occupation diurne, une gestion simple dans notre chère Belgique s’apparente souvent à un parcours du combattant. En effet, la gestion de l’occupation est très souvent liée à :

La gestion du flux lumineux en fonction de la lumière naturelle. Chez nous, la variabilité du niveau d’éclairement de la lumière naturelle est très importante à l’est, l’ouest et au sud. Elle est plus stable au nord. Le contrôle du flux lumineux dans un local occupé avec fenêtre est la plupart du temps en manuel (interrupteur ON/OFF ou avec gradateur ou « dimmer »). Lorsque la luminosité au niveau de la baie vitrée varie beaucoup dans le temps, sans changer quoi que ce soit au niveau de l’éclairage, l’inconfort visuel devient vite important : l’occupant ne se lève pas toutes les 2 minutes pour allumer et éteindre !

La gestion d’une protection solaire.

Là où la complexité devient importante, c’est lorsqu’il faut gérer le confort lumineux en même temps que le confort thermique et le confort respiratoire comme par exemple la gestion de l’éclairage avec la gestion :

de la protection solaire en fonction du niveau d’irradiation solaire de la baie vitrée ;
de la boîte VAV (Variable Air Ventilation) de contrôle de débit de ventilation d’une salle de réunion en fonction de la présence d’occupant ou pas dans celle-ci ; la détection de présence étant assurée par le détecteur servant à l’éclairage du local ;
…

Y arriver, sans l’aide d’automatisme de complexité variable, est souvent une source de démobilisation des occupants vis-à-vis de leur responsabilisation énergétique (URE). C’est une des raisons pour laquelle les gestionnaires de bâtiments de moyenne et de grande taille investissent dans « l’immotique« . En effet, à cette échelle de bâtiment, l’investissement peut se révéler plus rentable que pour un bâtiment de petites dimensions.

Gestion globale de l’éclairage

Gestion classique

Une installation d’éclairage traditionnelle raccorde les luminaires et les commandes par un réseau de câbles défini une fois pour toutes.

Commande traditionnelle.

Gestion par bus de communication

Les récents développements ont ouvert de nouvelles possibilités : tous les équipements sont connectés en parallèle sur un même bus de communication, chaque lampe, chaque interrupteur ayant une adresse informatique propre.

Commande par bus de communication.

L’architecture de ces nouveaux systèmes se caractérise par:

un contrôle local par groupes des luminaires, librement défini par l’utilisateur (zones distinctes) ;
une gestion centralisée de l’éclairage (management).

La gestion centralisée de l’éclairage reçoit des signaux provenant de différentes sondes, par exemple de cellules photoélectriques ou de détecteurs de présence.

Ce type d’installation permet un enregistrement préalable (dans la mémoire de l’unité de gestion) de scénarios lumineux, comme par exemple la mise en service automatique de différents groupes de luminaires, à certaines heures de la journée.

De par le développement exponentiel de « l’immotique » des standards se sont développés. En commande et gradation des luminaires, les standards DALI et KNX s’imposent.

(+++) Avantages
Très grande flexibilité au niveau de la commande des luminaires. Il n’y a plus de lien entre le circuit de puissance et le circuit de commande. Les circuits verticaux dans les cloisons peuvent être réduits ou n’existent plus. Dans certaines configurations, les commandes ne se font plus par câble, mais par un signal infrarouge ou radio (technologie EnOcean par exemple). En cas de modification des locaux, d’un déplacement des parois par exemple, il suffit de recomposer les groupes de luminaires commandés par simple programmation de l’unité centrale de gestion (on modifie les adresses des luminaires commandés par l’interrupteur) ; aucune modification des câbles et des connexions électriques n’est nécessaire.

Permets d’enregistrer beaucoup d’informations utiles pour la gestion énergétique et la maintenance des sources lumineuses (heures de fonctionnement, habitudes des utilisateurs, consommation énergétique et détection des dérives, …). Ces informations, exploitées correctement, conduiront à des économies d’énergie supplémentaires, ainsi qu’à un meilleur confort visuel.

(—) Inconvénients
Systèmes exigeant un investissement initial élevé. Les circuits de puissance et de commande sont séparés, ce qui demande un grand nombre de connexions et donc un câblage sur chantier important.

Le protocole DALI

Rien à voir avec Salvador ! DALI est un protocole de communication dédié exclusivement à la gestion d’éclairage.

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) est une interface standard développée et soutenue par différents grands constructeurs de ballasts électroniques. DALI permet de gérer, commander et réguler numériquement une installation d’éclairage par l’intermédiaire d’un bus de communication deux fils communément appelé « ligne DALI ».

Fini, en théorie, les soucis de compatibilité d’équipement !

En effet, quels que soient les composants de l’installation d’éclairage :

un détecteur de présence,
une cellule photo électrique,
un bouton poussoir,
un interrupteur gradable à mémoire,
un ballast électroniques,
…

et pour autant qu’ils possèdent l’appellation DALI, toutes marques confondues, ils sont capables de communiquer entre eux via la ligne DALI.
Mais qu’apporte exactement DALI ?
> Une gestion flexible de l’éclairage par :

un adressage individuel des ballasts électroniques, et par conséquent des luminaires,
la facilité de découper les espaces en zone indépendante,
la simplicité de programmation, de modification de programmation sans devoir intervenir physiquement sur l’installation.

> Un confort et une simplicité :

de mise à disposition de multiples scénarios de commande et de gestion pour l’utilisateur et le gestionnaire technique,
de mise en œuvre pour le maître d’œuvre.

> Une compatibilité avec les systèmes domotiques et les GTC (Gestion Technique Centralisée).

Exemple.

Soit 5 groupes de luminaires reliés entre eux par un bus de communication DALI :

Les alimentations 220 V des luminaires peuvent être indépendantes l’une de l’autre. Vu que chaque luminaire a sa propre adresse , ils peuvent être commandés séparément ou en groupe à partir du boîtier de commande DALI via le bus DALI.

Le boîtier de commande est programmable comme un automate traditionnel avec des fonctions:

de temporisation;
d’horloge;
de commande directe;
…

Les entrées sont reliés aux organes de commande tels que les boutons poussoirs, les sondes photométriques, les télécommandes, …

Les sorties se font sur le bus de communication DALI et commandent ou régulent les ballasts des luminaires.

Dans le cas de locaux avec vitrage, chaque luminaire peut être régulé séparément en fonction de sa position dans le local et suivant l’apport externe de lumière naturelle.

Cette régulation s’opère à partir :

d’une sonde photométrique unique via le bus de communication;
ou directement à partir d’une sonde placée sur le luminaire et communiquant avec le ballast DALI.

Le protocole KNX

Une proportion de plus en plus grande de constructeurs, gravitant autour de l’éclairage et de sa gestion, adhère à un protocole commun de communication ; c’est le KNX (ISO-IEC 14543-3), le successeur du bus EIB (European Installation Bus).

Il s’agit d’un protocole de communication commun à différents équipements tant au niveau de l’éclairage comme les boutons-poussoirs, les détecteurs de présence, … qu’au niveau HVAC (Heating Ventilation, Air Conditioning) comme les vannes motorisées, les moteurs de protection solaire, …

Bus caractéristique EIB/KNX.

Les différents adhérents peuvent, par ce biais, bénéficier d’un moyen de communication commun utilisant un outil de configuration commun ETS (nécessiter d’acheter la licence).

Cela permet une gestion globale de l’éclairage, due l’ HVAC et de la thermique du bâtiment.

Gestion globale de l’éclairage, du HVAC et de la thermique du bâtiment

Une gestion plus globale de l’éclairage, des équipements HVAC et de la thermique du bâtiment peut être réalisée avec des technologies issues des automates programmables industriels. Ceux-ci sont souples et adaptables à toutes sortes de problématiques, tel que l’on en rencontre en automation industrielle :

Ils sont meilleur marché à capacité d’entrées/sorties égales grâce à leur fabrication en grande série.

Leur protocole de communication a été standardisé, si bien qu’il est possible de connecter des marques différentes. Souvent, aucune interface de communication n’est nécessaire entre les équipements et l’automate.

L’évolution et le remplacement de certains composants de l’installation n’impliquent pas la remise en cause de toute l’installation existante.

Cette solution possède cependant sa propre limite : étant ouverte à de multiples applications, elle n’est pas préprogrammée pour la gestion de l’éclairage et des autres équipements. Cela suppose donc une connaissance du langage de programmation de l’automate et une recherche pour la mise au point du programme : on peut faire appel à des intégrateurs.

Études de cas

Découvrez ces exemples de gestion de l’éclairage : les moulins de Beez et l’éclairage d’une salle omnisports.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes à induction

Comment fonctionne une lampe à induction ?

La lampe à induction est une lampe à mercure basse pression comme le tube fluorescent et la lampe fluocompacte.

Comme dans la lampe fluorescente, la lumière est produite par ionisation des atomes de gaz présents dans l’ampoule. Les rayonnements invisibles produits sont rendus visibles grâce à une poudre fluorescente présente sur la face interne de l’ampoule.

Dans une lampe à induction, il n’y a pas d’électrode. L’ionisation des atomes est réalisée par un champ électromagnétique créé par la circulation d’un courant à haute fréquence dans une bobine appelée « antenne ».
Cette bobine est placée au centre de l’ampoule dans la cavité prévue à cet effet. Le courant à haute fréquence est produit par un générateur extérieur. Celui-ci est directement relié à l’antenne.

Caractéristiques générales

La durée de vie de cette lampe est exceptionnelle. Après 60 000 heures, le flux lumineux est descendu à 70 % du flux initial, et 20 % des lampes sont mortes.

C’est le fait que l’antenne soit placée à l’extérieur de l’ampoule qui permet d’obtenir cette durée de vie exceptionnelle. En effet, aucune usure ne se produit sur les composants puisqu’il n’y a plus ni électrode, ni filament.

Sa caractéristique de couleur est comparable à celle d’une lampe fluorescente de classe IB.

Application : la lampe à induction est utilisée là où la maintenance est difficile ou coûteuse, et dans des situations requérant de longues périodes de fonctionnement.

Cependant, peu de fabricants la commercialisent encore.

Données	Pour connaitre les caractéristiques des lampes à induction.
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Luminaires intérieurs pour lampes à décharge de puissance élevée

Types de réflecteur

Réflecteur en aluminium
	Ce réflecteur est le plus courant, le plus polyvalent (grâce à la gamme d’accessoires qui peut y être adapté) et le moins cher. Le réflecteur en aluminium peut être émaillé blanc sur sa partie interne. Son rendement est alors légèrement moins élevé qu’un réflecteur en aluminium anodisé, par exemple.
Réflecteur interne en verre
	Le réflecteur peut également être en verre ou en acrylique sans enveloppe en aluminium. La lumière sort dans toutes les directions et la répartition photométrique de ce réflecteur est équivalente à celle d’un éclairage « direct/indirect ». De plus, il est très apprécié pour son esthétique.

Accessoires

Glace de protection.

Vasque en polycarbonate.

Grille de protection.

Grille de défilement.

Glace de protection.

Vasque en polycarbonate.

Grille de protection.

Grille de défilement.

Pour obtenir un luminaire fermé, on utilise un verre de protection ou une vasque en polycarbonate.

La grille de protection protège des chocs.

La grille de défilement protège contre l’éblouissement direct.

Particularités

Effet de cheminée.

Les ouïes de ventilation créent un courant d’air, provoquant un effet auto-nettoyant à l’intérieur du réflecteur. Le cycle de maintenance peut être prolongé et les pertes de flux entre deux nettoyages sont réduites.
De plus, le courant d’air refroidit la lampe et augmente sa durée de vie.
Ces ouïes ne doivent pas exister dans un luminaire de classe IP54 qui est toujours fermé par un verre.

Certains luminaires sont équipés d’une lampe de secours en plus de la lampe à décharge, par exemple une lampe halogène de 100 W. Le luminaire sera alors équipé d’un dispositif de commutation. La lampe halogène fonctionnera pendant la phase d’allumage de la lampe à décharge, en cas de défaillance de celle-ci ou de coupure de courant.

Des luminaires de protection électrique de classe II peuvent être placés là où il n’y a pas de conducteur de protection (« fil de terre ») et là où il n’est pas envisageable d’en tirer un.

Mode de pose

Le montage se fait soit directement au plafond (ou sur une structure fixe), soit suspendu par chaîne ou tige filetée rigide.

Suspension par chaîne.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes au sodium haute pression

Comment fonctionne une lampe au sodium haute pression ?

La lampe à vapeur de sodium fait partie des lampes à décharge. Son principe de fonctionnement est donc identique.

Pour certaines lampes, l’ensemble amorceur, ballast conventionnel et condensateur peut être remplacé par un ballast électronique.

Schéma fonctionnement lampe au sodium haute pression.

Particularités

Le tube à décharge contient un amalgame de sodium avec du mercure et du xénon comme gaz d’allumage.

Types et caractéristiques générales

Les lampes à vapeur de sodium haute pression standards émettent une lumière jaune-orangée, au maximum de la sensibilité de l’œil. Cette lumière leur confère une grande efficacité lumineuse.

Les lampes au sodium haute pression sont reconnaissables, pour les lampes à finition claire, à leur tube à arc en céramique de couleur blanche.

Il existe deux modèles de lampes au sodium haute pression : le modèle à bulbe ellipsoïde et le modèle tubulaire. En général, le premier s’utilise dans les cloches tandis que le second s’emploie dans les projecteurs.

Modèle à bulbe ellipsoïde, finition poudrée et modèle tubulaire, finition claire.

Ces lampes fonctionnent avec ballasts et amorceurs appropriés. On conseille d’utiliser ces lampes avec des ballasts électroniques.

À l’allumage, le flux lumineux nominal n’est atteint qu’après 2 à 3 minutes. Après extinction ou coupure de courant, le réamorçage ne peut se faire qu’après les 5 à 10 minutes nécessaires à leur refroidissement.
Certains modèles particuliers permettent un réamorçage immédiat. Ces lampes couvrent toute la gamme de puissance. Néanmoins, elles doivent être utilisées avec des accessoires adéquats : l’amorceur doit procurer une tension très élevée pour permettre cet allumage instantané.

Elles ont une position de fonctionnement bien déterminée.

A l’heure actuelle, il existe des lampes à vapeur de sodium haute pression avec un meilleur rendu des couleurs (de l’ordre de Ra > 80). Cette amélioration se fait au détriment de l’efficacité lumineuse : Sodium « blanche » ou Sodium « confort » ou « DeLuxe ». Ces lampes ne sont pas disponibles chez tous les fabricants et dans toutes les gammes de puissance.

On trouve également des lampes au sodium haute pression sans mercure. Ces lampes offrent une efficacité lumineuse et une longévité au moins équivalentes aux produits standards. Ces nouvelles lampes peuvent remplacer directement les lampes existantes.
Éliminer le mercure est un avantage significatif pour l’environnement.

Certaines lampes au sodium haute pression peuvent remplacer directement les lampes au mercure haute pression sans remplacement de ballast.
Ces lampes, comme les lampes au mercure haute pression, possèdent un starter incorporé. Le flux lumineux est augmenté de 30 à 55 % selon la puissance unitaire.

Dimming

La plupart des lampes sodium haute pression sont dimmables jusqu’à 60-50 % de leur flux à l’aide d’un ballast électronique dimmable et ce sans réduction significative de la durée de vie de la lampe et de son rendu de couleur.

Données	Pour connaitre les caractéristiques des lampes au sodium haute pression.
Données	Pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Choisir les lampes

Les lampes à rejeter !

Les lampes à incandescence et les lampes halogènes énergivores :

très mauvaise efficacité lumineuse ;
durée de vie faible.

Les lampes à vapeur de mercure haute pression

mauvaise efficacité lumineuse ;
mauvais rendu des couleurs ;
altération de la température de couleur en cours d’exploitation.

Les lampes fluorescentes de mauvaise qualité (IRC < 70). P.ex.la teinte 640, 630 …

Notons que l’Europe a pris les choses en main et par différentes directives impose le retrait progressif du marché des lampes les moins efficaces !

Critères de choix des lampes

Le confort lumineux impose un choix de lampe associée à son luminaire qui permet de maîtriser le niveau d’éclairement, l’éblouissement, l’uniformité, … et ce de manière à se conformer aux normes NBN EN 12464-1 et NBN EN 12193. Pour respecter le confort lumineux, quelle que soit la volumétrie du local, le concepteur devra trouver un savant compromis entre le nombre de luminaires, leur puissance, leur coût, leur efficacité énergétique, … Il devra aussi tenir compte d’un indice de rendu des couleurs (IRC) à assurer, de la stratégie de maintenance, de la durée de vie des lampes, leur capacité à dimmer leur flux en fonction de l’apport de lumière naturelle et à accepter un nombre d’allumages/extinctions adapté à l’usage, …

Techniques

pour connaitre les différents types de lampes : cliquez-ici !

Données

pour visualiser un récapitulatif des caractéristiques des différentes lampes, cliquez-ici !

Choix en fonction de la hauteur du local

La hauteur du local va influencer le choix de lampe, c’est une évidence ! Mais il ne faut pas perdre de vue que la lampe est toujours associée à un luminaire. Dissocier les deux n’est pas envisageable dans un projet de conception/ rénovation.

Cependant, un premier tri de lampe s’impose en fonction de la hauteur du local. En effet, toutes les lampes ne sont pas à même de donner un niveau de flux adéquat :

Les lampes à flux lumineux important (à puissance élevée) équiperont les luminaires des locaux de hauteur importante (de l’ordre de 6 à 12 m).
À l’inverse, les lampes à flux lumineux réduit ou basse puissance équiperont les luminaires des locaux de hauteur normale (de l’ordre de 1 à 6 m).

Pour les hauteurs inférieures à 7m

La plupart des lampes à flux lumineux modéré conviennent pour les locaux à hauteur classique.

Lampes fluorescentes

Pour rappel, les lampes fluorescentes sont le plus souvent recommandées, du fait :

Photo lampes fluorescentes.

de leur grande efficacité énergétique,
de leur très bon rendu des couleurs,
de leur durée de vie importante,
de leur faible coût d’investissement.

Les systèmes d’éclairage à LEDs

Les systèmes d’éclairage à LEDs envahissent de plus en plus le secteur tertiaire sachant que leur efficacité énergétique se rapproche de celle des lampes fluorescences. On les choisira principalement pour :

leur efficacité énergétique certaine ;
leur rendu de couleur acceptable ;
leur durée de vie très importante.

La technologie LED est en constante évolution et inonde le marché de l’éclairage. On estime que les lampes LED prendront de l’ordre de 80 % du marché à moyen terme. Les seuls freins actuels dans le choix de cette source lumineuse sont naturellement :

l’absence de normalisation qui empêche les comparaisons.
Une qualité très différentes d’une référence à l’autre.

Pour les hauteurs supérieures à 7 m

Dans les locaux de grande hauteur (à partir de 7 – 12 m), on utilise généralement des lampes à décharge sodium HP ou halogénure et iodure métallique. Ce type de lampes est mis en compétition avec, devinez… , les tubes fluorescents et les LEDs !

Lampes à vapeur de sodium ou halogénure métallique ?

Lampes à vapeur de sodium Lampes à halogénure métallique.

Les lampes à vapeur de sodium haute pression ou à vapeur d’halogénure métallique fournissent un flux lumineux par lampe important (jusqu’à 200 000 lm). Elles permettent ainsi d’obtenir un éclairement suffisant avec un nombre réduit de luminaires. Néanmoins, il faut être particulièrement attentif :

à leur emplacement vu les risques d’éblouissement que représentent ces lampes,
aux ombres portées,
à l’uniformité des niveaux d’éclairement (moins de lampes sur la surface à éclairer).

On retiendra encore que vu le faible nombre de points lumineux à installer, la maintenance des lampes à décharge sera plus rapide, ce qui peut représenter un facteur non négligeable dans un local où les plafonds sont hauts et donc peu accessibles.

Lampes fluorescentes

Les progrès réalisés par certains constructeurs sur des luminaires équipés de lampes fluorescentes (de 2 à 4 lampes) pour des hauteurs supérieures à 7 m sont assez spectaculaires.
Ces types de luminaires sont équipés, par exemple, de lampes fluorescentes 4 x 80 W en tube T5 pour des hauteurs d’atelier pouvant aller jusqu’à 12 m avec une efficacité énergétique de ≤2.5 W/m².

Exemple

Pour un atelier de l’ordre de 7 m de haut, vaut-il mieux prévoir de l’équiper de luminaire à lampe aux halogénures métalliques ou à tubes fluorescents ?

Luminaire à lampe aux halogénures métalliques.	Luminaire à tubes fluorescents.
Luminaire à lampe aux halogénures métalliques.	Luminaire à tubes fluorescents.

Pour en savoir plus sur l’étude de cas, cliquer ici !

On voit tout de suite que :

L’installation d’éclairage équipée de lampes aux halogénures métalliques nécessite moins de luminaires pour atteindre le niveau d’éclairement moyen requis. Par contre, l’uniformité sera moins bonne (les alternances taches claires et taches sombres sont plus visibles).

Mais les lampes à décharge haute pression ne sont pas dimmables (du moins sans problème) et donc dans le cas d’un apport important de lumière naturelle, il est recommandé d’utiliser des systèmes d’éclairage dimmables (fluorescentes ou LEDs).

Éclairage ponctuel proche du plan de travail

Étant donné ses nombreux avantages, le luminaire équipé d’une lampe fluorescente doit donc souvent être préféré.

Éclairage local de bureau

Photo lampe fluocompacte.

Lorsque l’on désire un éclairage ponctuel, la lampe fluocompacte (à ballast électronique séparé) est largement préférable à la lampe à incandescence traditionnelle ou halogène. Malgré son prix plus élevé, la lampe fluocompacte permet, sur une durée de fonctionnement de 10 000 heures, d’économiser de 20 à 125 € par lampe (selon la puissance installée) par rapport au placement d’une lampe à incandescence.

Éclairage de décoration et d’accentuation

lampe à vapeur d'halogénure métallique.

La lampe à vapeur d’halogénure métallique de faible puissance (20 à 150 W) est compacte et sa lumière se laisse facilement focaliser. Si un flux lumineux élevé par unité est requis, elle est une alternative efficace à la lampe à incandescence et à la lampe halogène pour l’éclairage de décoration, par exemple dans les halls d’accueil et les salles d’exposition. Des luminaires indirects équipés de lampes à vapeur d’halogénure métallique de puissance moyenne (150 W, 250 W) réalisent une économie d’énergie de 70 % par rapport aux lampes halogènes.

Éclairage d’un tableau ou de documents affichés sur les murs

Photo éclairage tableau.

Source : Etap.

Un éclairement suffisant sur le tableau ne pourra être obtenu que par un éclairage spécifique.
Pour obtenir un éclairage uniforme sur le tableau, le tube, de par sa forme allongée, est le plus adéquat. Les lampes fluocompactes peuvent aussi convenir, mais on obtiendra plus facilement des « ronds » de lumière et l’éclairage sera donc moins uniforme.

Exemple.

Une classe est éclairée par :

éclairage général : 9 luminaires basse luminance de 2 x 36 W chacun,
éclairage du tableau : 3 luminaires asymétriques de 50 W chacun.

L’éclairement moyen mesuré dans la classe est de 420 lux pour une puissance d’éclairage général de 9 W/m². Le niveau d’éclairement du tableau, lorsque son éclairage spécifique est allumé, est de 436 lux. Lorsque l’on se contente de l’éclairage général, le niveau d’éclairement moyen du tableau est de 99 lux, ce qui est nettement insuffisant.

Choix en fonction de l’éclairage naturel

Source : Philips.

Dans les locaux qui ont accès à la lumière naturelle (présence de baie vitrée), le choix de lampe tiendra compte de la compatibilité avec le « dimming » en vue d’adopter une gestion du flux lumineux en fonction de la lumière naturelle.

Les lampes facilement dimmables

Le choix des lampes fluorescentes (type tube fluo) et les LEDs sera intéressant pour réaliser un dimming efficace en fonction du niveau d’éclairage naturel dans le local concerné.

Les lampes fluocompactes

Mis à part les lampes fluocompactes à 4 pin avec ballast électronique, ce type de lampe à 2 pin et à visser ne peuvent pas être dimmée de manière efficace.

Les iodures et halogénures métalliques

Ce type de lampe ne peut être dimmé au maximum qu’à 50 % (et souvent il y des problèmes de changement de couleur (collor shift) dans le cas de dimming. Si les baies vitrées sont de grandes tailles, le choix des lampes à iodure ou halogénure métallique ne sera pas judicieux.

Choix en fonction du temps de fonctionnement et de la fréquence d’allumage/extinction

Locaux à temps d’occupation prolongé

Comme son nom l’indique, ce type de local accueille des occupants pendant un temps suffisamment long pour envisager un choix de lampes qui ne supportent pas trop les temps courts de fonctionnement et les fréquents cycles d’allumage/extinction. En effet, elles ont besoin d’un certain temps pour chauffer et stabiliser leur flux lumineux. Enfin, les cycles fréquents d’allumage/extinction réduisent leur durée de vie.

On pointera les locaux comme les bureaux, les classes de cours, les salles de réunion, les salles de sports, …

Pour un temps de fonctionnement prolongé avec un nombre restreint de cycle d’allumage extinction, les lampes suivantes conviennent bien :

les lampes fluorescentes ;
les lampes à iodure et halogénure métallique ;
les lampes à vapeur de sodium HP ;
les LEDs.

Locaux à temps d’occupation sporadique

On retrouve des locaux comme les archives, les espaces techniques, … Pour ce type de local, pratiquement toutes les sources lumineuses énergétiquement efficaces conviennent puisque le nombre d’allumage et d’extinction est faible au cours du temps. Ce constat s’appuie aussi sur le fait que ces locaux n’ont pas d’accès à la lumière naturelle et ne nécessitent pas de sources lumineuses « dimmables ». Dans ce cas bien précis, ce sera surtout l’aspect financier qui prévaudra.

Locaux où l’allumage et l’extinction de l’éclairage sont fréquents

On regroupe ici toutes les circulations et les locaux sanitaires. Pour un nombre d’allumage et d’extinction important, les lampes fluorescentes à ballast électroniques et les LEDs conviennent parfaitement.

Choix en fonction de l’IRC et de la température de couleur

Le rendu des couleurs

Pour certaines tâches où la reconnaissance des couleurs est importante, on prendra en compte le paramètre de rendu de couleur. Dans les commerces, cette caractéristique (qualité de la lumière produite) est primordiale et peut être satisfaite avec l’emploi de produits efficaces (autre qu’incandescente) ! Dans d’autres pièces, comme les circulations, cette donnée aura moins d’importance.

La norme EN 12464-1 définit, pour chaque tâche ou local, une valeur de l’indice de rendu de couleur (IRC ou Ra).

Le prix d’achat domine souvent lors du choix du tube fluorescent, choix qui se fait alors sans trop tenir compte du rendu des couleurs.

Les tubes dits « standards » (type 29, 33, 129, 133, 20 ou 30 = anciens codes – ou encore 640,630 …selon les marques) sont nettement moins chers à l’achat que les tubes « type » 830 ou 840. Ils présentent cependant deux inconvénients :

un indice IRC ou Ra réduit, souvent incompatible psychologiquement avec le travail de bureau, mais suffisant pour des circulations (IRC de classe 3 (IRC entre 40 et 60)) ;
une efficacité lumineuse inférieure.

Les tubes standards seront donc à éviter. Dans la pratique, on peut choisir des lampes 830 – 840 dans toutes les situations standards. Cela uniformise les ambiances et facilite la maintenance.

À l’opposé, des lampes à rendu de couleur supérieur (IRC > 90) sont réservées aux magasins de mode, musées, laboratoires ou industries où la fidélité des couleurs est primordiale. Ces lampes sont nettement plus chères et ont généralement une mauvaise efficacité lumineuse.

La température de couleur

La température de couleur de la lampe influence l’impression de confort visuel de l’œil.
La norme EN 12464-1 laisse une certaine latitude quant au choix de la température de couleur des lampes.

La température de couleur d’une lampe fluorescente est indiquée sur la lampe ou dans le catalogue des fabricants.
En pratique, on choisira :

Des teintes froides (Tc = 4 000 K) dans les locaux de travail où les lampes sont utilisées en journée, en complément à la lumière naturelle.
Des teintes chaudes pour l’éclairage des habitations ou assimilées.
Des teintes froides pour des éclairements élevés ou dans des climats chauds.
Des teintes de couleur très froides (température de couleur > 5 000 K), appelées également « lumière du jour » dans les locaux aveugles. En effet, proches de la lumière naturelle, elles ont un effet favorable sur le bien-être des occupants.

Il faut éviter l’utilisation simultanée des teintes froides et des teintes chaudes, ce qui gêne l’adaptation chromatique de l’œil et crée des perturbations visuelles. Ainsi, lorsque les locaux ont un apport important de lumière naturelle, la tendance sera de choisir une température de couleur plus élevée pour éviter de trop grandes différences entre l’éclairage artificiel et naturel.

Dans les locaux où il n’y a pas d’apport de lumière naturelle, la lumière dynamique peut simuler la teinte de la lumière du jour (évolue dans le courant de la journée).

Le spectre lumineux

Les tubes fluorescents présentent une gamme très étendue en termes de température et de rendu des couleurs, ainsi qu’en termes de spectre lumineux. Les fabricants reprennent dans leur catalogue le type d’application de leurs lampes. Cela permet de vérifier si le choix réalisé correspond bien à sa situation propre. Il existe par exemple des lampes pour boucherie qui ont pour but d’accentuer la couleur rouge de la viande.

Données

pour connaitre les caractéristiques générales des différents types de lampe : cliquez ici !

Choix en fonction de l’efficacité énergétique et du prix de revient

Toutes les lampes ne sont pas égales du point de vue de l‘efficacité énergétique et « fonctionnelle » (durée de vie moyenne, utile, …). Le choix entre les différents types dépendra aussi du prix de revient de l’installation, c’est-à-dire de l’investissement (lampes et luminaires), de la consommation des frais de maintenance, de la durée de vie et du nombre d’allumages/extinctions autorisés. En effet, il ne suffit pas de choisir une lampe efficace, mais impayable.

Données

pour connaitre les caractéristiques générales des différents types de lampe : cliquez ici !

Remarque : l’Europe, via ses directives, a entrepris la labellisation des différentes lampes, ce qui permet de comparer plus aisément l’efficacité de différentes lampes. Pour en savoir plus, cliquez ici.

Exemple de calcul par rapport à l’exploitation.

Voici le coût des différentes lampes envisageables dans des ateliers de grande hauteur. Ces coûts sont établis au départ d’une liste de prix d’un fabricant. Ils regroupent le coût d’achat des lampes et le coût de la consommation (ici pris égal à 11 c€/kWh), pour la fourniture d’environ 200 000 lm, pendant 30 000 heures.

On ne tient pas compte ici,

du coût des luminaires,
du rendement du luminaire,
ni de la perte supplémentaire d’efficacité lumineuse due au ballast.

Remarque.

On se doute que les valeurs reprises dans le tableau sont purement théoriques. En effet, on se rend bien compte, qu’à dimensions de local égales, l’uniformité obtenue avec 4 lampes sodium HP de 400 W, par rapport à 38 lampes fluorescentes de 58 W, est nettement inférieure.

Type de lampe	Tube fluorescent 58 W	Sodium haute pression 250 W	Sodium haute pression 400 W	Sodium haute pression confort 250 W	Sodium haute pression confort 400 W	Halogénure métallique 250 W	Halogénure métallique 400 W
Efficacité énergétique (lm/W), auxiliaires compris	90	108	120	88	93	76	88
Puissance installée (W)	38 x 58	7 x 250	4 x 400	10 x 250	6 x 400	12 x 250	6 x 400
Durée de vie utile (h)	16 000	16 000	16 000	12 000	12 000	6 000	6 000
Coût d’achat unitaire (€)	6.6	53	56	55	60	57	57
Coût d’achat (€)	474 (71 lampes)	689 (13 lampes)	448 (8 lampes)	1 350 (25 lampes)	900 (15 lampes)	3 420 (60 lampes)	1 710 (30 lampes)
Coût de consommation (€)	7 273	5 775	5 280	8 250	7 920	9 900	7 920
Coût total (€)	7 747	6 464	5 728	9 600	8 880	13 320	9 630

Conclusion

On se rend compte que les lampes à vapeur de sodium HP offre des avantages pour autant qu’il ne soit pas nécessaire d’obtenir un rendu de couleur élevé; ce qui est rarement le cas en éclairage intérieur (Ra de l’ordre de 80 dans la plupart des types de tâches). Pour rester dans des prix abordables en exploitation, la solution des luminaires équipés de lampes fluorescentes est intéressante.

Calculs	Pour comparer plus précisément le prix de revient de plusieurs installations, en connaissant, le prix d’un luminaire (placement compris), le prix des lampes, le rendement du luminaire. cliquez ici !
Données	Pour connaître et comparer les caractéristiques et les performances des différentes lampes, cliquez ici !

Choix en fonction de la température ambiante du local

Le calcul du rendement d’une lampe s’effectue à température optimale. Ceci est particulièrement important dans le choix entre les lampes T8 et T5, par exemple. Sachant que les T5 atteignent leur flux lumineux maximum à 35 °C de température ambiante et les T8 à 25 °C, il est difficile, de déterminer quel type de lampe est à privilégier. En effet, selon que la valeur réelle de la température ambiante se situe plus vers 25 °C ou 35 °C le rendement lumineux chute de 10 % pour l’un ou pour l’autre des types de lampe.

En ce qui concerne les LEDs, celles-ci sont très sensibles à la température. C’est la température de jonction qui prévaut. Plus la température de la jonction est basse, meilleure est son efficacité lumineuse. Autrement dit, dans les ambiances froides comme les applications en froid alimentaire ou dans les locaux non chauffés, un système d’éclairage à LED convient bien.

Tableau récapitulatif des choix

Type de lampe	Efficacité lumineuse	IRC	Durée de vie	Dimmable	Insensibilité allumage/exctinction	Prix	Domaine d’application
Tube fluorescent	+++/–*	Bon à élevé	+++/–	Oui	++/–	+	Éclairage général des commerces et bureaux, éclairage industriel, sportif.
Fluo- compacte culot à visser	+/–	Bon	–	Oui certains produits spéciaux	+/–	++	En substitution aux incandescentes.
Fluo- compacte +culot à broche	++/-	Bon à élevé	–	Oui	++/–	++	Éclairage domestique et tertiaire.
Halogénures métalliques	+++/–	Bon à élevé	+	Non	–	+/—	Éclairage tertiaire, accentuation dans les commerces, éclairage public, sportif et industriel.
Sodium haute pression	+++/–	Moyen à bon	++/–	Oui	—	+/–	Éclairage routier, industriel, horticole, des salles et terrains de sport.
Sodium basse pression	++++	N. C.	++	Non	—	+/-	Éclairage autoroute.
LED	+/—	Bon	+++	Oui	++	–	Éclairage domestique et tertiaire (couloir et sanitaire).

* L’étendue des indicateurs illustre l’étendue des produits disponibles.

Données

Pour connaître les caractéristiques générales des différents types de lampe, cliquez ici !

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Composants d’un luminaire

Un luminaire sert à répartir, filtrer ou transformer la lumière des lampes. Il peut être composé de :

L’armature :
permet l’assemblage des différents composants du luminaire (réflecteurs, ventelles, platine, diffuseur,…) et la fixation du luminaire au plafond ou au mur.

Le réflecteur :
réfléchi la lumière émise par la lampe et la dirige selon des directions préférentielles.

Les ventelles :
protègent l’œil des éblouissements en empêchant la vue directe de la lampe.

Le diffuseur ou protecteur :
remplace parfois les ventelles et protège la lampe de l’ambiance. On parle aussi de « vasque ».

La platine :
permet la fixation des auxiliaires électriques (ballasts, starters,…).

L’ensemble des dispositifs chargés de contrôler la lumière émise (réflecteurs, ventelles) est aussi appelé « optique« .

Luminaire intérieur pour tubes fluorescents

Luminaire intérieur pour lampes à décharge

Luminaire « en cloche »

Exemples de luminaire intérieur pour LED

Luminaire de type « dowmlight »

L’alimentation (ou « driver ») de ce module « downlight » LED n’est pas intégrée. On l’appelle l’alimentation déportée.

À ce niveau, on mesure toute l’ambiguïté de la différentiation du module LED et du luminaire LED. Le module ci-contre qui équipe le luminaire est aussi composé d’une multitude de LED.

Luminaire plafonnier composé d’une multitude de LED montées sur un support plat. A l’heure actuelle, ce type de luminaire est une alternative au luminaire à tube fluorescent. Il est cependant trop tôt pour mesurer l’impact de ce type de luminaire sur le marché.

Luminaire intérieur pour lampe fluocompacte

Dans ce type de luminaire, le ballast électronique n’est pas intégré. On dit qu’il est déporté ou externe.

Luminaire extérieur

Le luminaire est soit fixé à un mur via une console, soit posé sur le sol via un mât ou un poteau.

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Lampes fluocompactes

Comment fonctionne une lampe fluocompacte ?

Une lampe fluocompacte fonctionne comme un tube fluorescent mais le tube est replié de manière à la rendre plus compacte. On trouve sur le marché des lampes fluocompactes à profusion.

Types et caractéristiques générales

Sur le marché, on retrouve trois grandes familles de lampes fluocompactes :

Les lampes dites « économiques » à culot à visser sont les lampes les plus répandues dans le commerce grand public. Elles ont plus une vocation de lampes de rénovation ou de remplacement de la lampe à incandescence. Ces lampes économiques « PL » ont toute leur électronique incorporée et sont de faible puissance. Certains modèles peuvent être dimmables.

Les lampes fluocompactes à culot à broches (plus professionnelles) sont souvent utilisées dans des luminaires de type « Downlight » équipés d’optiques performantes. Ces lampes PL fonctionnent avec ballast non incorporé. Le ballast peut être électronique dimmable ou pas (4 broches) ou conventionnel (2 broches).

Certains constructeurs innovent en présentant des séries de lampes fluocompactes capables d’équiper les luminaires à lampe halogène. Certains modèles sont dimmables.
Voici un récapitulatif des différents modèles efficaces.

Caractéristiques des lampes fluocompactes à broches

Les avantages des lampes à culot à broches sont

Un plus grand choix de température de couleur et d’IRC.
La possibilité de conserver le ballast (durée de vie de 30 000 h) lors du remplacement de la lampe (durée de vie de 8 000 h, ou 13 000 h avec ballast électronique).

L’utilisation d’un ballast électronique assure un allumage instantané de la lampe, sans clignotement, ni temps d’échauffement.
Certaines lampes fluocompactes encore plus proches des tubes fluorescents atteignent des durées de vie plus importantes : durée de vie moyenne de 10 000 h ou 16 000 h (avec ballast électronique) et durée de vie utile de 5 000 h ou 8 000 h (ballast électronique).
Ces lampes ont été conçues pour être placées en ligne comme les tubes fluorescents, mais pour avoir un flux lumineux plus important pour un même encombrement.
Ce sont les seules lampes fluocompactes qui existent dans la gamme de classe 1A.

Influence de la température ambiante

Le flux lumineux et l’efficacité lumineuse des lampes fluocompactes chutent très fort avec la température ambiante. À tel point que certaines lampes ne s’allument plus en dessous de 0°C ! Il est donc déconseillé de les utiliser à l’extérieur. Néanmoins les lampes enfermées dans un globe ou à 4 tubes résistent mieux au froid que les lampes à 2 tubes, car la chaleur y est mieux conservée.

Lampes dans un globe, lampes à 3 tubes, lampes à 2 tubes.

Utilisant la même technologie que les tubes fluorescents, leur durée de vie dépend du nombre d’allumages et du ballast utilisé.

Données	pour connaitre les caractéristiques des lampes fluocompactes : cliquez ici !
Données	pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe : cliquez ici !

Fin des lampes inefficaces

Petit à petit les lampes inefficaces sont retirées du marché.
Actuellement, seules les lampes fluocompactes les plus performantes (classes A) sont encore disponibles.

Réglementations

Pour en savoir plus sur les classes énergétiques des lampes : cliquez ici !

Données	pour connaitre les caractéristiques des lampes fluocompactes : cliquez ici !
Données	pour consulter un récapitulatif des caractéristiques des différents types de lampe : cliquez ici !

Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Ballasts

A quoi servent les ballasts, les starters et les condensateurs ?

Le fonctionnement des lampes fluorescentes et des lampes à décharge nécessite l’utilisation de ballasts et de starters (pour les lampes fluo) ou d’amorceurs (pour les lampes à décharge).

L’exemple repris ici décrit le mode d’allumage d’un tube fluorescent. Le fonctionnement est identique pour les lampes fluocompactes et pour les lampes à décharge. Pour ces dernières, le brûleur remplace le tube et l’amorceur remplace le starter.

Schéma mode d'allumage d'un tube fluorescent.

Fig. 1, 2 et 3.

Le starter est composé d’un petit tube rempli de gaz et pourvu d’un bilame.

À l’allumage, la mise sous tension provoque un arc électrique au sein du gaz. Celui-ci échauffe le bilame, jusqu’alors ouvert (fig. 1).

Pendant ce temps, un courant circule dans les électrodes du tube. Elles s’échauffent et ionisent le gaz qui les environne, ce qui facilitera l’allumage.

Sous l’effet de la chaleur, le bilame se ferme, l’arc électrique dans le starter disparaît. (fig. 2).

Le bilame se refroidit alors et s’ouvre. Il provoque ainsi une interruption brusque du courant dans le ballast raccordé en série.

Le ballast, composé d’un bobinage de cuivre entourant un noyau de fer (ballast dit inductif ou électromagnétique), va tenter de rétablir ce courant en libérant toute son énergie. Cela provoque une impulsion de tension très élevée entre les électrodes de la lampe (jusqu’à 1 500 V) capable d’allumer le tube fluorescent (fig. 3).

Souvent, cet allumage ne réussit pas en une seule tentative. Si la lampe ne s’est pas allumée, le cycle recommence.

En fonctionnement, la tension aux bornes de la lampe est trop faible pour générer un nouveau cycle d’allumage (40 à 110 V). Le starter se maintient donc en position ouverte et le courant traverse la lampe qui reste allumée.

À partir de cet instant, le ballast joue le rôle de limiteur de courant et empêche la destruction de la lampe.

Lorsque le ballast est électromagnétique, il faudra ajouter un condensateur dans le circuit pour compenser le mauvais cos φ.

Ballast électromagnétique

Starters.

Ballasts électromagnétiques.

Condensateur.

Le ballast électromagnétique (appelé aussi « inductif » ou « conventionnel ») est essentiellement constitué d’un bobinage. Il doit être associé à un starter pour provoquer l’allumage des lampes fluorescentes. Certains ballasts dits « à faibles pertes », ont une consommation nettement plus faible que celle des ballasts conventionnels. Il existe aussi des ballasts « à très faibles pertes » mais ils sont beaucoup plus volumineux.

L’utilisation de ballasts électromagnétiques induit un facteur de puissance relativement bas (cos = 0,5), ce qui peut être pénalisé par le distributeur électrique. Il n’est donc pas rare de devoir ajouter des condensateurs soit en tête d’installation, soit au niveau des luminaires afin de compenser l’effet inductif. On peut aussi insérer des condensateurs (d’une capacité double) dans 50 % des circuits de lampes pour compenser l’effet inductif total. Ceci permet d’économiser un condensateur sur deux.

Exemples de raccordement interne d’un luminaire avec ballast électromagnétique. C = condensateur, S = starter, TL = tube fluorescent
	Circuit inductif à un tube Cos φ= 0,5 (inductif).
	Circuit compensé Cos φ = 0,9.
	Circuit de deux lampes (une capacitive et une inductive). Raccordement en parallèle Cos φ = 0,95.
	Circuit de deux lampes (circuit « duo »). Raccordement en série avec un seul ballast Cos φ = 0,5.

Ballast électronique haute fréquence pour lampes fluorescentes

L’ensemble starter, ballast conventionnel et condensateur de compensation du cos φ peut être remplacé par un ballast électronique avec ou sans préchauffage des cathodes.
Celui-ci alimente les lampes sous haute fréquence (entre 25 et 60 kHz). Il est appelé également ballast HF (haute fréquence).
Son facteur de puissance est proche de 1 et il n’y a donc pas de nécessité de compenser celui-ci par l’utilisation de condensateurs.
Ce système, ne nécessitant pas de starter, présente nettement moins de pertes.

Ballast électronique pour tube fluorescent.

Ballast électronique avec préchauffage (ou cathode chaude)

Le ballast électronique avec préchauffage des cathodes présentent bon nombre d’avantages :

Il a une consommation plus faible qu’un ballast conventionnel.

Il augmente l’efficacité lumineuse et la durée de vie des lampes fluorescentes (jusqu’à 16 000 h).

Il diminue le papillotement des lampes à décharge en alimentant les lampes sous haute fréquence et prolonge ainsi leur durée de vie. La diminution de papillotement diminue aussi la fatigue visuelle provoquée par les tubes fluorescents.

Il coupe automatiquement l’alimentation d’une lampe défectueuse et évite son clignotement en fin de vie.

Son facteur de puissance est proche de 1.

Il diminue le niveau de bruit.

Il a une consommation constante pour une large plage de tension.

Exemple de diminution de la consommation énergétique en fonction de la présence d’un ballast électronique.

Ballast électronique sans préchauffage

Le seul avantage d’un ballast électronique sans préchauffage des cathodes est qu’il consomme moins qu’un ballast conventionnel. Par contre, il n’évite pas, lors de l’allumage du tube, une surtension au travers des cathodes. Cela entraîne un déclin du tube suite à son noircissement au droit des cathodes.

Ballast électronique dimmable

Les ballasts électroniques dimmables permettent de contrôler le flux lumineux des lampes dans une certaine proportion. La plupart ont une plage de dimming de 3-10 % à 100 %. Ce type de ballast permet donc de générer une économie d’énergie vu que la consommation électrique est quasi proportionnelle au flux lumineux sur toute la plage de dimming.

Exemple de ballast électronique dimmable pour lampe fluocompacte à broche.

Le ballast électronique dimmable, raccordé à un simple dimmer, permet d’ajuster le niveau d’éclairement à la demande. On corrige ainsi le surdimensionnement inévitable des nouvelles installations.

Le plus courant des ballasts électroniques dimmables est commandé/géré en 0-10V. On les appelle aussi les ballasts électroniques dimmables analogiques. À l’inverse les ballasts électroniques de type DALI sont numériques et adressables.

Ce ballast sera aussi utilisé lorsque le flux lumineux doit s’adapter à l’apport en éclairage naturel.

Ballast électronique pour lampes au sodium basse pression

Ballast électronique pour lampe sodium basse pression.

L’ensemble starter, ballast conventionnel et condensateur peut être remplacé par un ballast électronique, appelé également ballast HF (haute fréquence). À l’opposé des ballasts électroniques pour lampes fluorescentes, il n’existe qu’un seul type de ballast électronique pour lampes au sodium basse pression.

Les avantages de ce ballast par rapport au ballast conventionnel sont :

Une consommation propre plus faible qu’un ballast conventionnel (75 % en moins).

Il diminue le papillotement des lampes à décharge en alimentant les lampes sous haute fréquence.

Il réduit l’influence de la fluctuation de la tension.

Contrairement au ballast conventionnel, la puissance consommée reste pratiquement constante pendant toute la durée de vie de la lampe.

Il est moins encombrant et se monte plus facilement.

Ballast électronique pour lampes à décharge haute pression

Ballast électronique pour lampe HID.

Il existe un ballast électronique dimmable pour lampe au sodium haute pression et lampe aux iodures métalliques.

Il présente certains avantages par rapport au ballast électromagnétique :

Il réduit l’influence de la fluctuation de la tension et augmente la durée de vie des lampes (15 à 20 %).

Il diminue le clignotement des lampes à décharge, ce qui atténue la fatigue visuelle provoquée par la lampe.

Il est moins encombrant et se monte plus facilement.

Le temps de mise en service est réduit.

Pour certaines marques, ces ballasts électroniques permettent un réamorçage à chaud instantané.

Néanmoins, l’usage de ces ballasts est limité à certaines lampes (certaines puissances et certains types de culots).

Ballast électronique multilampes

Ballast électronique « intelligent ».

Ce type de ballast, grâce à son « intelligence embarquée », est en mesure de reconnaître les différentes lampes fluorescentes T5 uniquement de manière autonome et de les amorcer de façon optimale.

Lors du premier amorçage de la lampe, le microprocesseur du ballast électronique effectue plusieurs mesures des paramètres de la lampe fluorescente et compare celles-ci avec les valeurs de références normalisées enregistrées dans sa mémoire telles que :

le courant de préchauffage,
la tension d’électrode,
l’impédance de l’électrode,
le courant normal de régime,
la tension de service de la lampe.

L’identification terminée, les paramètres de fonctionnement du ballast sont fixés en fonction du type et de la puissance de la lampe fluorescente détectée et enregistrés dans sa mémoire (EPROM).

Lors des amorçages suivants, seul un très court test de vérification est effectué si les paramètres de la lampe n’ont pas changé.

Le ballast multilampes s’adapte en général à différentes gammes de puissances reprises dans le tableau suivant :

Longueur de tube	Puissance des lampes
550 mm	14 et 24 W
850 mm	21 et 39 W
1 150 mm	28 et 54 W
1 450 mm	35, 49 et 80 W

Ballast électronique à commande numérique DALI

Ballast électronique de type DALI.

En mettant à profit les possibilités de l’électroniques, les ballasts électroniques permettent de réaliser (en fonction du modèle) la gradation des lampes fluorescentes ou d’être intégrés dans des systèmes de gestion numérique de l’éclairage tel que, par exemple, le standard d’interface numérique DALI (Digital Addressable Lighting Interface). À partir de cet instant, on peut parler de « réseau adressable d’éclairage » offrant beaucoup d’avantages au niveau de :

la flexibilité et la modularité de l’installation d’éclairage en fonction du zonage des grands espaces,

l’amélioration du confort des utilisateurs et de l’efficacité énergétique.

A contrario, un tel type de réseau engendre des coûts d’installation et d’équipement non négligeables.

Les ballasts à régulation adressable électronique DALI ressemblent aux ballasts électroniques gradables classiques et ne se différentient que par le sigle suivant :

Les ballasts DALI ont les caractéristiques suivantes :

placé en réseau, chaque ballast est adressable séparément en donnant beaucoup de flexibilité à l’installation (moins de problème dans le câblage en conception et en rénovation),

le flux lumineux de la lampe peut être régulé entre 3 et 100 % en assurant une bonne gestion énergétique par rapport à l’occupation des locaux et l’apport de lumière naturelle,

les constructeurs annoncent jusqu’à 60 % d’économie d’énergie (à vérifier !).

les états des ballasts sont analysés en permanence (défaut de lampes, durée de vie, .

Comparaison des ballasts électroniques dimmables analogiques et numériques

Les ballasts électroniques dimmables de type numérique DALI se positionnent entre les systèmes analogiques 1-10 V et les systèmes bus de type EIB (KNX) par exemple.

Les ballasts de type DALI peuvent tout aussi bien gérer des luminaires dans une configuration des plus simples qu’intégrer un sous-système de gestion par bus. Comme le montre le schéma ci-dessus, les ballasts électroniques DALI sont un bon compromis entre la fonctionnalité embarquée et les coûts.

Classification énergétique des ballasts

La directive européenne 2000/55/CE et l’Arrêté Royal du 05 mars 2002 établit des exigences de rendement énergétique des ballasts pour lampes fluorescentes.

Il ressort de la Directive et de l’Arrêté que les classe C et D (ballast électromagnétique à moyennes et fortes pertes) sont dorénavant interdites.

Le CELMA (Fédération des Associations Nationales de Fabricants de Luminaires et de composants Electrotechniques pour Luminaires de l’Union Européenne), quant à lui, va plus loin en proposant une classification énergétique de l’ensemble ballast + lampe; ce qui est plus logique au sens énergétique du terme. Pour en savoir plus : La puissance absorbée par les lampes fluorescentes et leurs auxiliaires (ballast) !

Archives pour la catégorie Composants

Les classes à aménagement fixe

Les classes à aménagement variable

Les salles de projection

Le tableau

Le bureau du professeur

En résumé, pour les classes à aménagement fixe

Types de lampes adaptées

Maitrise de la luminance

Généralités

Critère de qualité

Mode de pilotage

Pilotage en courant continu DC

Pilotage en PWM

Influence du « dimming »

Efficacité de la LED

Couleur de la LED

Alimentation intégrée ou déportée ?

Lampes de bureau

Projecteurs

Downlights

Cloches

Plafonds lumineux

Luminaires sur pied

Appliques murales

Réglettes et luminaires industriels

Luminaires linéaires encastrés, plafonniers et suspensions

Luminaires étanches

Luminaires résistant aux chocs

Terminologie

Puce (ou chip) LED

Lampe LED

Module LED

Luminaire LED

Conception d’une lampe ou d’un luminaire LED

Caractéristiques générales

Durée de vie des lampes et luminaires LED

Efficacité lumineuse des lampes et luminaires LED

Rendu des couleurs et température de couleurs

Aspect thermique

Cas des lampes

Cas des luminaires

Aspect optique

Comment fonctionne une LED ?

Couleur des LEDs

Les LEDs pour l’éclairage

Caractéristiques générales

Durée de vie d’un « chip » LED

Efficacité lumineuse des chip LED

Flux lumineux de démarrage

La gradation du flux lumineux

Rayonnement IR et UV

Métier de la LED

Les ballasts pour lampes fluorescentes

En fonction de la durée d’utilisation

En fonction de l’apport de lumière naturelle

Par rapport à la classe énergétique définie dans la directive 2000/55/CE

Pour assurer plusieurs niveaux d’éclairements et/ou éviter le suréclairement

Pour assurer une plus grande sécurité

En cas d’hésitation

Particularité des hôpitaux

Les ballasts pour lampes à décharge

En fonction de la durée de vie de la lampe

En fonction de la sécurité

En fonction de l’apport de lumière naturelle

Les ballasts DALI

Les drivers des LEDs

Influence de la section des câbles

Éclairage direct

Éclairage général uniforme

Éclairage général orienté

Éclairage ponctuel

Éclairage indirect

Éclairage mixte

Comparaison en termes d’efficacité énergétique

Classification des luminaires extérieurs

Matériaux utilisés

Matériaux pour armatures

Inconvénients

Matériaux pour réflecteurs