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Technologies d’éclairage

Point lumineux

La lumière artificielle est produite par l’utilisateur au détriment d’une certaine énergie et peut être classée comme

l’éclairage à base de flamme et
l’éclairage à base d’électricité.

Éclairage à base de flamme

L’éclairage des bases de flammes est lié à la production de lumière à partir du feu. La combustion de combustibles à base de carbone tels que le bois, le kérosène, l’huile végétale, le gaz, la cire, etc. pour produire de la lumière est basée sur le principe de l' »incandescence ». Les lampes à incandescence en général et l’éclairage à base de flamme en particulier ne sont pas très efficaces sur le plan énergétique, car la majeure partie de l’énergie est perdue sous forme de chaleur résiduelle. En outre, l’éclairage à flamme entraîne la production de polluants indésirables, qui peuvent être nocifs pour la santé.

Éclairage à base d’électricité

Les lampes qui produisent de la lumière, en utilisant l’électricité, sont maintenant devenues la norme pour l’éclairage moderne. Les lampes existantes peuvent être classées comme suit

Lampes à incandescence

Les lampes à incandescence sont basées sur le principe de l’incandescence, où un filament est chauffé pour produire de la lumière, comme dans les lampes à filament de tungstène standard. Leur efficacité énergétique est relativement faible. Par exemple, lorsqu’une lampe à incandescence typique de 100 W est allumée, seulement 10 W d’énergie environ sont convertis en lumière visible, le reste étant converti en chaleur perdue. Un type amélioré, à savoir les lampes halogènes, sont des lampes à incandescence à haute pression qui consistent en un filament de tungstène à l’intérieur d’une enveloppe de quartz, qui contient des gaz halogènes tels que l’iode et le brome qui permettent aux filaments de fonctionner à des températures plus élevées et avec un meilleur rendement. Dans les lampes halogènes, l’enveloppe de quartz est plus proche du filament que le verre utilisé dans les ampoules conventionnelles. Le chauffage du filament à une température élevée provoque l’évaporation des atomes de tungstène et leur combinaison avec le gaz halogène. Ces molécules plus lourdes sont ensuite redéposées à la surface du filament. Ce processus de recyclage augmente la durée de vie du filament de tungstène et permet à la lampe halogène de produire plus de lumière par unité d’énergie. Par conséquent, les lampes halogènes sont utilisées dans diverses applications, notamment dans les phares des automobiles. Il existe aujourd’hui des lampes halogènes fonctionnant à la fois en courant alternatif et en courant continu, de 6 V à 230 V. Mais en général, ces lampes deviennent très chaudes lorsqu’elles fonctionnent. Elles sont sensibles aux fluctuations de tension. Certaines études indiquent que leur durée de vie est réduite à 50 % par une surtension de 5 % (par exemple : 0,6 V sur 12 V) et à environ 75 % par une surtension de 10 %.

Lampes à décharge de gaz

Les lampes à décharge de gaz sont basées sur un gaz incandescent dans une enceinte en verre. Dans ces lampes, les atomes ou les molécules d’un gaz à l’intérieur d’un tube en verre, en quartz ou en céramique translucide sont ionisés par un courant électrique envoyé à travers le gaz ou par un champ de radiofréquences ou de micro-ondes à proximité du tube. Il en résulte la production de lumière, généralement visible ou ultraviolette (UV). La couleur dépend à la fois du mélange de gaz et d’autres matériaux à l’intérieur du tube ainsi que de la pression et du type et de la quantité de courant électrique ou de puissance RF (puissance radiofréquence). Il existe une variété de lampes à décharge à gaz, qui sont disponibles sous différentes formes, comme expliqué plus loin.

Lampes fluorescentes

Les lampes fluorescentes sont une classe particulière de lampes à décharge. Leur fonctionnement repose sur le principe de la fluorescence : À l’intérieur du tube de verre se trouve un vide partiel et une petite quantité de mercure. Une décharge électrique dans le tube fait que les atomes de mercure émettent de la lumière. La lumière émise se situe dans le domaine de l’ultraviolet et est invisible, elle est également nocive pour les organismes vivants, c’est pourquoi le tube est revêtu d’une couche d’un matériau fluorescent (phosphorique) qui absorbe les UV et réémet de la lumière visible, et qui est sensible à la température ambiante qui l’entoure. Dans la plupart des lampes fluorescentes, on peut s’attendre à une perte de 1 % du rendement lumineux pour chaque 1,1 °C au-dessus de la température ambiante optimale de 25 °C. Mais elles sont nettement plus efficaces que les lampes à incandescence. Le bourdonnement et le scintillement peuvent poser un problème dans certains cas. Les allumages et extinctions fréquents réduisent la durée de vie d’une lampe fluorescente.

Lampes fluorescentes compactes (LFC)

Une LFC peut être considérée comme une version avancée d’une lampe fluorescente. Ses principales caractéristiques sont les suivantes : Elle se compose d’un tube de verre rempli de gaz avec deux électrodes montées dans un embout. Elle contient un mélange à basse pression d’argon gazeux, de vapeur de mercure et de mercure liquide, et est revêtue à l’intérieur de trois substances phosphorescentes différentes. Les électrodes fournissent un flux d’électrons à la lampe et le ballast contrôle le courant et la tension qui circulent dans l’ensemble. Le ballast, en général un circuit électronique, peut être fixé directement à la lampe, ou peut être connecté à distance. Les LFC sont compactes et sont idéales pour une utilisation dans les maisons, les lieux de travail, les écoles, les ateliers, etc. Elles sont plus efficaces sur le plan énergétique que les ampoules à incandescence, qui consomment entre un tiers et un cinquième de l’énergie. Elles sont sensibles à la température ambiante, tout comme les lampes fluorescentes standard. La durée de vie d’une LFC est nettement plus courte si elle n’est utilisée que quelques minutes à la fois. Des tests en laboratoire ont démontré que la durée de vie peut être réduite jusqu’à 15 % dans le cas d’un cycle marche/arrêt de 5 minutes.

Lampes à sodium basse pression

Une lampe à sodium à basse pression se compose d’un tube en verre spécial résistant au sodium contenant du sodium et un mélange de gaz néon-argon. Ces lampes ont généralement besoin de 5 à 10 minutes pour se réchauffer. Cette lumière est essentiellement monochromatique, de couleur jaune-orange. Cette lumière monochromatique provoque un manque dramatique de rendu des couleurs : tout sort dans une version jaune-orange du noir et blanc. Les lampes à sodium basse pression ne sont donc pas adaptées à une utilisation dans les maisons, les bureaux, les ateliers, etc. Les lampes au sodium basse pression sont les sources de lumière visible les plus efficaces en termes d’énergie et les plus utilisées. Ces lampes ont une efficacité lumineuse pouvant atteindre 180 lumens par watt, alors qu’une lampe à incandescence typique a environ 12 lumens par watt et qu’une lampe fluorescente standard a environ 45 lumens par watt.

 

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