Les Sources Lumineuses
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Les Sources Lumineuses I. Description et caractéristiques Les sources de lumière sont composées D’une ampoule de verre contenant un gaz D’éléments de permettant de créer de la lumière ( filament, électrode poudre fluorescente) D’un culot normalisé permettant son raccordement Les sources de lumière se caractérisent par quatres paramètres essentiels : 1. L’efficacité lumineuse K elle s’exprime lm.W-1 et caractérise « l’économie » de l’installation ; 2. La température de couleur En analysant le spectre émis par un corps noir, représentant une source thermique idéale, on constate que c'est vers une température de 5500 Kelvin que ce dernier émet approximativement la même quantité d'énergie dans toutes les longueurs d'onde du domaine visible. Les sources dont la température de couleur est inférieure à 5500 K ont une tendance jaunâtre, et inversement, les sources possédant une température de couleur supérieure à 5500 K sont bleuâtres. Pour observer les couleurs dans des conditions idéales, il faut donc travailler avec une source lumineuse possédant les deux qualités suivantes: spectre continu et température de couleur proche de 5500 K. Aucune source artificielle ne remplit parfaitement ces deux conditions, mais on les approche au mieux avec les lampes Xénon ou des combinaisons particulières de tubes fluorescents. 3. L’indice de rendu des couleurs (I.R.C.) Un même objet, éclairé par des illuminants différents, apparaîtra de façon plus ou moins coloré. On choisit des illuminants de référence, par rapport auxquels on compare les autres illuminants, du point de vue du rendu des couleurs ( voir dans le cours sur la photométrie visuelle, la paragraphe sur la température de couleur ). Il n'empêche qu'une toile de peintre apparaît différente avec l'éclairage solaire, selon que le temps est clair au couvert, à une heure matinale ou tardive mais dans chaque cas les couleurs sont rendues de manière optimale, sans distorsion colorimétrique. Il y a donc autant d'illuminants de références que de température de couleur. On traduit le rendu de couleurs par un indice qui varie de 50 à 100; la température de couleur de l'illuminant de référence doit être précisée, elle est appelée température proximale. Un illuminant qui a un indice de rendu de couleur (I.R.C. ) égal à 100, a les mêmes caractéristique qu'un illuminant de référence. Pour l'éclairage domestique, l’I.R.C. ne doit pas descendre en dessous de 80, car un faible indice entraîne un sentiment de malaise pouvant conduire à la longue à des troubles psychiques. Un illuminant dont l'I.R.C. est égal à 50 a un rendu de couleurs très médiocre. 4.La vie moyenne C’est la durée au bout de laquelle le flux lumineux n’est plus que 80 % de son flux à 100 heures de fonctionnement. II. Classification générale On distingue trois grandes catégories de sources Les sources à incandescence Les sources à décharge Les sources à fluorescence Les deux dernières sources font partie de la même famille. La fabrication des sources de lumière répond à des exigences normatives de sécurité, d’aptitude à la fonction, et de compatibilité électromagnétique spécifique à chaque type de source III.Raccordement des sources de lumière III.1 Les sources à incandescence Les sources à incandescence standard se raccordent directement au réseau basse tension, sous réserve sue la tension d’alimentation des sources soit compatible avec la tension du réseau de distribution Les sources halogènes très basse tension nécessitent l’emploi du transformateur ou du convertisseur pour ramener la tension du réseau de 230V à la tension de la source III.2 Les sources à décharges Ces sources de lumière nécessitent l’utilisation de dispositifs d’alimentation comprenant : Un starter adapté Un ballast traditionnel ou électronique Un condensateur de compensation Dans le cas de ballasts électroniques, toutes les fonctions de ces accessoires sont intégrées IV. Les sources à incandescence Une source à incandescence transforme l’énergie électrique en énergie lumineuse. Le courant électrique, traversant le filament de tungstène, porte celui-ci à une température élevé. Le filament devient incandescent et émet de la lumière et de la chaleur. IV.1 Les sources à incandescence standard Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 400 à 1000 8 à 18 2600 à 2900 100 1000 Avantages Qualité de lumière IRC=100 Coût d’achat Simplicité d’installation et d’utilisation Insensibilité aux allumages et extinctions Nombreuses formes et finitions d’ampoules Allumage instantané Faible influence de la température ambiante Gradation de la lumière et minuterie possibles Inconvénients Efficacité lumineuse faible Durée de vie (1000h) Domaines d’application Eclairage décoratif Eclairage des locaux peu utilisés Eclairage par minuterie IV.2 Les sources à incandescence tungstène halogène Des composés halogénés sont ajoutés au gaz inerte enfermé dans une enveloppe à quartz. ILS provoquent dans celle-ci un cycle chimique de régénération du filament. Cette régénération permet au tungstène qui s’évapore, de revenir sur le filament, limitant ainsi les risques de noircissement de l’ampoule. Il en existe différents types : quartz, dichroïque… Ces sources offrent une efficacité lumineuse, une luminance, une température de couleur et une durée de vie plus élevées que les sources à incandescence classiques. Appréciées pour leurs petites dimensions et un bon maintien du flux lumineux pendant toute leur durée de vie, elles sont préconisées pour des éclairages décoratifs ou en éclairage d’appoint. Pour des éclairages très localisés, on utilise des sources très basse tension. a. Les sources halogènes basse tension Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 50 à 2000 13 à 20 3000 100 2000 Avantages Pas de noircissement A puissance égale, flux lumineux >20% à celui des sources classiques Température de couleur élevée Insensibilité aux allumages et extinctions Dimensions réduites Allumage instantané Fonctionnement quelle que soit la température ambiante Gradation de la lumière et minuterie possibles Inconvénients Nécessité d’une extrême propreté de l’enveloppe (source simple enveloppe) Coût d’achat Sensibilité aux variations de tension Dégagement de chaleur important Domaines d’application Chaque fois que l’on souhaite un bon IRC Eclairage des vitrines des commerces, des salles de spectacles Eclairage général indirect b. Les sources halogène très basse tension Les sources halogènes TBT peuvent avoir la forme de sources miniatures ou de sources à réflecteurs La miniaturisation des luminaires est idéale pour les éclairages d’accentuation. La très basse tension est obtenue à l’aide d’un transformateur réducteur de tension ou d’une alimentation électronique Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 15 à 150 16 à 22 3000 100 2000 à 4000 Avantages Allumage instantané Pas de noircissement A puissance égale, flux lumineux >20% à celui des sources classiques Température de couleur élevée Dimension réduite Faisceau prédéterminé ( 7 à 38°) Dégagement de chaleur vers l’arrière pur les sources dichroïques Inconvénients Nécessité d’une extrême propreté de l’enveloppe et du parfait état du dichroïsme Fonctionnement à température élevée quelle que soit la température ambiante Coût d’achat Sensibilité aux variations de tension d’alimentation Contraintes d’installation et de maintenance pour les sources dichroïques Domaines d’application Eclairage des vitrines des commerces Eclairage général des locaux de réception Eclairage d’accentuation Eclairage général indirect Fonctionnement du récepteur dichroïque Le revêtement dichroïque est constitué des couches de silicium et de zinc protégées d’un fixateur au dioxyde de silicium L’intérêt de ce type de réflecteur est de permettre le dégagement d’une grande partie des infrarouges vers l’arrière de la lampe V. Les sources à décharge V.1 Généralités La lumière des sources à décharge est produite par une décharge électrique dans une ampoule renfermant une ou plusieurs vapeurs métalliques, un ou plusieurs gaz rares et parfois des composés chimiques de nature variée. Lorsqu’une tension suffisante est appliquée, un arc s’établit et le dégagement d’énergie thermique permet la vaporisation des substances en présence et l’établissement progressif d’un régime stables sources à fluorescence. En cas de coupure brève de l’alimentation, ces sources nécessitent un temps de refroidissemnt avant de pouvoir être amorcées. Des systèmes de réallumage à chaud existent, mais nuisnet à la durée de vie. Contrairement aux sources à incandescence, on ne peut raccorder directement raccorder ces sources au réseau. L’utilisation de divers accessoires d’alimentation est nécessaire (ballast, amorceurs). En raison de leur flux lumineux elevé, ces sources sont choisies pour l’éclairage de locaux de grande hauteur ou pour un niveau d’éclairement élevé. V.2 Les halogénures métalliques Ces sources dites à vapeur de mercure haute pression contiennent des halogénures, en général des iodures de métaux, qui émettent des radiations permettant un meilleur IRC. Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 50à 2000 70 à 100 3000 à 6000 65 à 85 6000 à 8000 Avantages Efficacité lumineuse Durée de vie Inconvénients Allumage non instantané (réallumage au bout de quelques minutes) Sensibilité importante aux variations de tension d’alimentation Domaines d’application Eclairage des vitrines des commerces, en fonction de l'ambiance à créer Espaces de vente des commerces Seules les sources dont l'IRC est supérieure à 80 sont utilisables en éclairage intérieur. V.3 Les sources à vapeur de sodium haute pression Seules les sources à très haute pression, dites sodium blanc ont une température de couleur (2500K) et un IRC (>80) qui permettent leur utilisation dans les commerces La lumière émise brillante et tonique met en valeur les objets. Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 35 à 1000 50 à 150 2000 à 2500 80 8000 à 24000 Avantages Efficacité lumineuse Durée de vie Inconvénients Sensibilité importante aux variations de tension d’alimentation Allumage et réallumage après quelques minutes Domaines d’application Eclairage d'accentuation pour les commerces Eclairage des vitrines, des grandes surfaces de vente, en fonction de l'ambiance à crée Eclairage d'accueil VI. Les sources à fluorescence VI.1 Généralités Ces sources nécessitent un dispositif d’allumage, un starter ou amorceur, et un limitateur de courant le ballast. Les sources fluorescentes se présentent sous forme d’ampoules tubulaires, le plus souvent rectilignes Une couche de poudre fluorescente est appliquée sur la face interne de l’ampoule. Ces poudres sont excitées par le rayonnement ultraviolet émis dans le tube et transforme cette émission en rayonnement visible. VI.2 Les tubes fluorescents Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 18, 36 ou 58 60 à 100 2700 à 6500 66 à 98 8000 à 4000 Avantages Efficacité lumineuse Durée de vie Maintenance réduite Grand éventail de teintes de lumière Faible consommation électrique Inconvénients Mauvais image auprès du client par méconnaissance du produit Coût d’achat Domaines d’application Toute solution éclairage général dans tous les locaux tertiaires L’IRC doit être supérieur à 80 pour un éclairage intérieur Très adapté pour éclairage des salles de classe, bureaux et locaux commerciaux. VI.3 Les sources fluorocompactes a. Les sources fluorocompactes de substitution Descriptif Les sources fluorocompactes de substitution sont composées d’un tube miniature, d’un ballast et d’un culot identique à celui des sources incandescences. Le ballast est l'auxiliaire indispensable à l'alimentation des sources fluorescentes. Son rôle est de permettre l'amorçage de l'arc électrique et de stabiliser la décharge à la valeur correspondant aux caractéristiques de la source. Chaque type de ballast est spécialement conçu pour fournir courant, tension et puissance, afin d'obtenir le meilleur rendement de la source correspondante Les ballasts traditionnels peuvent être remplacés avantageusement par des ballasts électroniques. Ceci permet: Un niveau d'éclairement de type modulable Un allumage instantané La suppression complète des effets stroboscopiques Une meilleure efficacité lumineuse Un meilleur moyen de la qualité d'éclairement dans le temps Des économies d'énergie ( environ 20%) Une augmentation de la durée de vie des sources De même les starters traditionnels peuvent être remplacés par des starters électroniques et permettent ainsi un allumage franc et instantané et à basse température. Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 5 à 23 40 à 60 2700 à 3000 85 8000 à 10000 Avantages Efficacité lumineuse Durée de vie Inconvénients Coût d’achat En retrait par rapport à l’incandescence Peu de luminaires spécifiques Domaines d’application Eclairage général petit tertiaire en attente de rénovation d’une installation équipée de sources incandescentes b. Les sources fluorocompactes de d’intégration Descriptif Les sources fluorocompactes de substitution sont composées d’un tube comprenant ou non le starter. Le ballast est intégré au luminaire. Ainsi, en fin de vie, seule la source sera à changer Caractéristiques Puissance (W) Efficacité lumineuse (lm/W) Tc de couleur (K) IRC Durée de vie moyenne 5 à 55 50 à 95 2700 à 4000 85 8000 à 12000 Avantages Efficacité lumineuse Durée de vie Miniaturisation des luminaires, donc meilleur intégration Inconvénients Coût d’achat Domaines d’application Neuf ou rénovation de l’éclairage général Possibilité d’intégration dans des luminaires spécifiques, pour la décoration Transparent caractéristique des sources Transparent tableau comparatif des sources VII. Choix des sources lumineuses Photocopie directe issue de L'éclairage intérieur des locaux tertiaires
