Éclairage
L'éclairage est l'ensemble des moyens qui permettent à l'Homme de conférer à son environnement les conditions de luminosité qu'il estime nécessaires à son activité ou son agrément.
Sommaire
Lumière naturelle
La lumière du soleil est la plus naturelle et elle est gratuite.
Quand on construit une habitation, pour profiter de la lumière du soleil, il faut bien choisir l'emplacement et la forme des fenêtres. Orienter de la façade de la maison ou ses pièces principales au sud permet de gagner environ 50 % de l'énergie dépensée pour le chauffage et on peut supposer que c'est aussi valable pour l'éclairage.
Plus le climat est nuageux, plus les fenêtres doivent être grandes : c'est ce qu'avaient compris les Hollandais depuis la Renaissance, comme on peut le voir encore dans de nombreuses villes des Pays-Bas et de Flandre. Des plantations, ou treilles, devant les fenêtres donnent un ombrage modérateur du soleil en été. Les pare-soleil peuvent être calculés selon des abaques disponibles sur le web ou autres publications. Les ateliers d'artiste étaient conçus autrefois avec une verrière ou haute fenêtre côté nord, pour un éclairage important, mais sans ombre, ni surchauffe en été.
Les toitures dites en shed pour les usines (toits en dents de scie) sont passées de mode, mais sont basées sur le même principe. C'est la partie verticale qui est vitrée. L'avantage pour un immeuble moderne serait de placer des panneaux ou capteurs solaires sur la partie inclinée.
Une autre façon d'utiliser la lumière naturelle pour l'éclairage est d'utiliser des capteurs à l'extérieur, branchés sur des tubes réflecteurs ou des fibres optiques, qui conduisent la lumière aux endroits souhaités.
Éclairage électrique
L'électricité est l'une des énergies les mieux adaptées pour produire de la lumière. Il existe plusieurs méthodes pour transformer de l'électricité en lumière. Pour comparer ces différentes méthodes, on peut s'intéresser à la durée de vie des ampoules, au nombre de cycle extinction/allumage, au rendement lumineux (lumens par watt consommé) ainsi qu'à la couleur de la lumière (lumière plus ou moins blanche).
L'éclairage est un facteur important de consommation électrique dans le secteur tertiaire (bureaux et magasins), nettement moins pour les particuliers (la production de froid et de chaud comme la climatisation ou le réfrigérateur consomment nettement plus d'électricité).
Éclairage en 12 volts
Avec une installation en 12 V basée sur des panneaux photovoltaïques et quelques batteries de 100 Ah, on obtient un éclairage électrique largement suffisant, et même au-delà puisqu'on peut encore faire fonctionner divers appareils en 220 V avec un convertisseur (inverter).
On obtient un éclairage plus intense, avec une lampe fluocompacte de 11 W standard, montée sur une base transformant le 12 V en 220 V grâce à quelques composants électroniques. Les lampes fluocompactes en 12 V sont vendues à un prix excessif. On peut aussi utiliser les tubes à cathode froide, du type de ceux vendus pour l'éclairage interne des tours d'ordinateur à monter soi-même, ou, encore plus simple, des lampes navettes d'automobile (5 ou 10 W) fixées entre deux pinces à linge en bois ou plastique.
Avec un toit solaire, en matériau photovoltaïque, on obtient simultanément couverture du bâtiment et production électrique, d'où, au moins, un amortissement du coût du toit à la longue, contrairement à la solution conventionnelle.
Les sources lumineuses halogène consomment moins que les lampes à incandescence "classique" (à argon) mais nettement plus que les lampes fluorescentes (tubes ou lampes compactes; elles offrent l'avantage de durer plus longtemps que des lampes à incandescence (voir l'article de Wikipédia). L'avantage de cette source est la qualité de la lumière offerte. Cependant, certains luminaires utilisent des lampes halogènes très puissantes, de l'ordre de 500 W, ce qui est autant qu'un convecteur électrique. L'idéal est de savoir manier un équilibre entre des lampes économes (fluorescentes et diodes) mais avec un faible rendu des couleurs (IRC) et des lampes de qualité mais gourmande en énergie (incandescence);
Conseils sur l'éclairage électrique
Enlever régulièrement les poussières sur les ampoules permet d'avoir plus de lumière.
Si vous avez des lustres à plusieurs ampoules, vous pouvez n'utiliser qu'une ou deux ampoules qui suffisent généralement pour l'éclairage d'une pièce. Pour ne pas gâcher l'esthétique, il suffit de compléter les espaces vides avec des ampoules qui ont grillé.
Si une ampoule s'éteint, cela peut venir d'un faux contact. Vérifiez-le en enlevant, puis en remettant l'ampoule. Vous pouvez aussi voir si le filament est intact ou brisé en regardant l'intérieur de l'ampoule, ou en secouant l'ampoule. Si elle fait du bruit, elle est grillée.
Types d'ampoules électriques
DEL (LED)
C'est le premier choix à envisager. Les lampes à diode électroluminescente, ou lampes à DEL (DEL se dit en anglais LED), sont des composants électroniques transformant l'électricité en lumière. Pendant longtemps, les DELS sont restées cantonnées à l'utilisation en tant que voyant lumineux. Typiquement, sur appareil électronique, une DEL indique que l'appareil est sous tension. Leur lumière directive qui nécessitait une optique adaptée pour répartir la lumière selon la distribution photométrique voulue, lumière froide (pas d'infrarouges). Au début des années 2010, les DELS de puissance étaient encore chères. Aujourd'hui, les progrès de la technique permettent l'utilisation des DELS comme source lumineuse. Maintenant, les lampes à DEL peuvent éclairer dans toutes les directions. Les principaux avantages des DELS sont : durée de vie exceptionnelle (100 000 heures) avec un nombre de cycles marche/arrêt très élevé sans dégradation. L'efficacité lumineuse moyenne est de 90 lm/W . Concrètement, aujourd'hui, les DELS sont très efficaces et sont prêtes pour l'éclairage dans l'habitat, l'éclairage public et industriel. Cependant, elles sont difficiles à mettre en œuvre. L'alimentation et la gestion thermique doit être performante afin de garantir une durée de vie élevée. (attention aux produits asiatiques qui sont peu chers et donc une efficacité lumineuse faible et une durée de vie courte contrairement à ce que l'on peut lire sur les notices).
Tube fluorescent
Les tubes fluorescents sont aussi abusivement appelés néons par analogie avec les premiers tubes, utilisés pour les enseignes publicitaires, remplis de gaz néon et donnaient une lumière rouge. Les tubes d'éclairage blancs fonctionnent avec de la vapeur de mercure sous basse pression. Donc cette appellation est bien erronée.
Les tubes fluorescents sont économes en électricité et ont une durée de vie longue (de 10 à 15 000 heures facilement). Plus souvent, le facteur limitant leur durée de vie est le nombre de cycles allumage/extinction. Ceci les rend particulièrement intéressant pour les zones à allumer longtemps : zone industrielle, etc...
Des efforts constants sont faits par les constructeurs pour améliorer leur durée de vie, leur coût et leur efficacité lumineuse.
Ampoule fluocompacte
Les ampoules fluocompactes utilisent la même technologie que les tubes fluorescents. Elles coûtent plus cher que les ampoules à incandescence, mais consomment moins d'électricité (entre 4 et 5 fois moins: 100 W incandescentes = 23-25 W fluocompactes) parce qu'elles ne chauffent pas (si elles sont de bonne facture). D'autre part, elles durent bien plus longtemps que les ampoules à incandescence, mais comme les tubes fluorescents, elles supportent mal le froid et le nombre de cycles allumage/extinction limite leur durée de vie. Pour que sa durée de vie soit celle inscrite sur la notice, il faudrait la laisser allumée. L'efficacité lumineuse de ces source diminue très vite avec le temps et suivant leur mode d'utilisation. Des études scientifiques montrent aussi que les ondes électromagnétiques émises par les lampes fluocompactes seraient nocives pour la santé.
Lampe halogène
Les lampes halogènes sont gourmandes en électricité. Elles durent en moyenne plus longtemps que les ampoules à incandescence, mais moins longtemps que les fluocompactes...
Lampe au sodium haute pression
Les lampes au sodium haute pression sont principalement utilisées pour l'éclairage public. Ce sont des ampoules très chères (relatif). Cependant, leur forte puissance, leur rendement lumineux élevé et leur indice de rendu des couleurs les rendent très efficaces pour l'éclairage public ou les grandes salles.
Ampoule à incandescence
Les ampoules à incandescence contiennent un filament en tungstène qui chauffe et émet de la lumière lorsqu'il est parcouru par un courant électrique. Les ampoules à incandescence sont peu chères à l'achat. Mais une partie de l'électricité consommée est perdue sous forme de chaleur.
Comparatif
Pour conclure et aider à s'y retrouver voici un comparatif synthétique
| Type | Durée de vie (h) | Cycle M/A | Temps d'Allumage | Eff.lumineuse Source seule | Appareillage | Eff.lumineuse avec appareillage | Eff.lumineuse avec luminaire | Graduable |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Incandescente | 1 000 | Élevé | Immédiat | 7 à 12 lm/W | 7 à 12 lm/W | 2 à 6 lm/W | Oui | |
| Halogène | 1 500 à 2 000 | Élevé | Immédiat | 10 à 15 lm/W | 10 à 15 lm/W | 5 à 8 lm/W | Oui | |
| Tube fluorescent | 15 000 à 20 000 | Limité | Quelques minutes | 40 à 80 lm/W | Balast | 34 à 70 lm/W | 17 à 35 lm/W | Oui (mais cher) |
| Lampe fluocompacte | 10 000 à 15 000 | Limité | Quelques minutes | 30 à 60 lm/W | 30 à 60 lm/W | 15 à 30 lm/W | Oui (mais cher) | |
| LED de puissance 1.155W | 50 000 à 120 000 | Illimité | Immédiat | 70 à 100 lm/W | Driver | 63 à 85 lm/W | 50 à 68 lm/W | Oui |
| Sodium haute pression 150W | 20 000 à 24 000 | Faible | Quelques minutes | 70 à 100 lm/W | Balast | 60 à 86 lm/W | 27 à 47 lm/W | Oui (mais cher) |
- L'efficacité lumineuse de la source ne fait pas l'efficacité du luminaire, il faut aussi tenir compte des pertes dues à l'alimentation (appareillage), et du rendement du luminaire. (abat-jour, projecteur, optique ou lentille pour la LED et foyer + vasque pour la sodium haute pression.
- La durée de vie donnée ici est seulement une durée après laquelle la source fonctionne encore !!! Mais que reste t-il du flux ou de l'efficacité lumineuse initiale de la lampe au bout de ce temps ?
Efficacité lumineuse et durée de vie
L'efficacité lumineuse des sources doit être exprimée en Lumen par watt mais aussi on doit tenir compte du flux lumineux qui sort encore de la lampe après un ou plusieurs milliers d'heures d'utilisation. La durée de vie devrait toujours s'exprimer avec un flux lumineux restant et non pas tant que la lampe fonctionne. Une lampe pourrait avoir une durée de vie de 200 000 heures par exemple et ne sortir que 1 lumen au bout de 10 heures.
La durée de vie d'une lampe doit être caractérisée de telle façon à connaitre le flux lumineux sortant de la source au bout d'un temps d'utilisation.
- Lumen Maintenance (L) : Le flux lumineux restant (exprimé en pourcentage du flux initial) pour chaque durée d'utilisation.
- Rated Lumen Maintenance Life Lxx : le temps de fonctionnement au bout du quel la lampe aura encore au moins un flux lumineux restant de xx (lumen maintenance)
Exemple :
- L70 = durée en heure ou il restera encore 70% de flux (lumen maintenance)
- L50 = durée en heure ou il restera encore 50% de flux (lumen maintenance)
Projet du gouvernement Australien et de l'État de Californie
L'Australie veut interdire l’utilisation des ampoules traditionnelles à incandescence, à partir de 2010. L'annonce a été faite le 20 février 2007. L'ampoule à incandescence devra être échangée progressivement contre des ampoules fluocompactes, plus économiques. Cependant, l'Australie n'a pas ratifié le protocole de Kyoto. Comme pour les États-Unis, l'Australie refuse pour des raisons économiques. En effet, elle mise presque exclusivement sur le charbon pour la production de son énergie. Dans ce contexte, les écologistes affirment que l’interdiction des ampoules n’est qu’une goutte d’eau dans l’océan des remèdes à apporter au problème de l’effet de serre.[1]. L'État de Californie a pris des mesures similaires mais pour un avenir plus lointain : 2012. Toutefois, l'objectif du gouverneur de Californie Arnold Schwarzenegger est différent. En effet, il est de promouvoir la technologie des LEDs. Ceci n'est pas étonnant car Lumileds (Philips) est situé dans l'État de Californie à San José.[2]
Voir aussi
Liens internes
Liens externes
- Toute l'histoire de l'éclairage (lampes à huile, lampes à essence, éclairage électrique...)
- L'éclairage naturel des bâtiments, guide de l'UCL (Université Catholique de Louvain)
- Site consacré aux lampes à carbure et à l'éclairage acétylène
- Site de bougies naturelles en cire d'abeille
Références
Bibliographie
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