LA FIN DES LAMPES À INCANDESCENCE?

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1 CENTRE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE DE LA CONSTRUCTION LA FIN DES LAMPES À INCANDESCENCE? EXIGENCES ET IMPACT DE LA NOUVELLE RÉGLEMENTATION EUROPÉENNE POUR L ÉCLAIRAGE DOMESTIQUE 2010

2 CENTRE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE DE LA CONSTRUCTION LA FIN DES LAMPES À INCANDESCENCE? EXIGENCES ET IMPACT DE LA NOUVELLE RÉGLEMENTATION EUROPÉENNE POUR L ÉCLAIRAGE DOMESTIQUE B. Deroisy, A. Deneyer, P. D Herdt 2010

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4 SOMMAIRE 1. INTRODUCTION LA RÉGLEMENTATION EUROPÉENNE Le critère d efficacité énergétique Les exigences de fonctionnalité des lampes Les obligations d information et de marquage CHAMP D APPLICATION Quelles lampes sont concernées? Les exclusions Les exceptions temporaires LE CALENDRIER D APPLICATION QUEL IMPACT SUR LES LAMPES À INCANDESCENCE? LES ALTERNATIVES Les lampes fluocompactes (CFL) Les lampes halogènes à haute efficacité Les diodes électroluminescentes CONCLUSION TERMINOLOGIE BIBLIOGRAPHIE

5 1 INTRODUCTION Depuis le 1 er septembre 2009, certaines sources lumineuses à incandescence sont progressivement retirées du marché en application de la réglementation européenne qui impose le retrait des lampes à usage domestique les plus énergivores. Cette réglementation vise entre autres les lampes à incandescence et certaines lampes halogènes, particulièrement peu efficaces d un point de vue énergétique : en effet, seuls 5 à 10 % de l énergie électrique qui leur est fournie est transformée en lumière, le reste étant essentiellement dissipé sous forme de chaleur. Dans la mesure où la consommation énergétique des bâtiments résidentiels est en augmentation quasi continue ces dernières années (l évolution vers des logements de plus en plus équipés et confortables n y est pas étrangère), la généralisation des lampes économes en énergie devrait contribuer à inverser cette tendance, l éclairage représentant près de 15 % de la consommation électrique du secteur résidentiel. L application de la nouvelle réglementation européenne devrait ainsi mener à une réduction de l ordre de 30 % de la consommation des installations d éclairage domestique, soit 39 TWh (térawattheures). Les lampes à incandescence non directionnelles progressivement retirées du marché, l utilisateur devra obligatoirement avoir recours à des lampes de remplacement, telles que : les lampes halogènes à haute efficacité dites écohalogènes, qui permettent de réduire la consommation énergétique de 50 % à flux lumineux égal (*) les lampes fluocompactes, couramment appelées lampes économiques, qui permettent de réduire la consommation électrique de 75 % à flux lumineux égal les diodes électroluminescentes ou LED, très prometteuses, même si certaines limitations technologiques doivent encore être dépassées. (*) Les termes soulignés en vert sont définis dans l encadré Terminologie en page 20. 4

6 2 LA RÉGLEMENTATION EUROPÉENNE La directive 2005/32/CE (Ecodesign Requirements for Energy Using Products) [3] est une directive cadre qui fixe les grands principes d écoconception des produits consommateurs d énergie. Elle se décline sous la forme de règlements destinés aux différentes applications sectorielles. Le règlement CE n 244/2009 publié le 24 mars 2009 [4] met en œuvre cette directive pour les lampes non dirigées à usage domestique. Cette réglementation européenne fixe, pour les différentes sources lumineuses, une série d exigences en termes d efficacité énergétique, de fonctionnalités techniques, d obligations d information et de marquage des produits. Les lampes destinées à d autres applications, dites à usage spécial, sont exclues des exigences énergétiques et techniques, mais sont soumises à une obligation de marquage, en ce sens que les fabricants doivent spécifier l utilisation prévue des lampes et clairement indiquer qu elles ne conviennent pas à l éclairage domestique. 2.1 LE CRITÈRE D EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE Pour déterminer les limites d efficacité énergétique des sources lumineuses, la réglementation établit une puissance maximale assignée, exprimée en watts (W) en fonction du flux lumineux émis, exprimé en lumens (lm). La puissance réelle des lampes doit être inférieure à la puissance maximale assignée. Les seuils de puissance retenus sont conformes aux classes énergétiques définies par la directive 98/11/CE de la commission (voir encadré en p. 6). L efficacité énergétique de la lampe est définie comme le quotient du flux lumineux émis par la puissance consommée (exprimé en lm/w). La puissance dissipée par les équipements auxiliaires non intégrés, tels que les ballasts, les transformateurs ou les alimentations, n est pas prise en compte dans la puissance consommée par la lampe. Des limites de puissance sont ainsi données pour les principales phases de mise en application de la réglementation. Une distinction est également faite entre les lampes claires et les lampes non claires (parfois nommées dépolies ou opalines) pour lesquelles les niveaux d exigences varient. 2.2 LES EXIGENCES DE FONC TIONNALITÉ DES LAMPES La réglementation sur les exigences d efficacité énergétique s accompagne de nouveaux critères de fonctionnalité et de qualité dont les méthodes d essai et de validation sont référencées. Ces exigences sont exposées ci-après et synthétisées au tableau 1 (p. 7). Suite du texte en p. 7 5

7 LES CLASSES D EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE Un système d indication de la consommation d énergie a été introduit par la directive 98/11/CE du 27 janvier 1998 [2] afin de pouvoir comparer les performances des lampes à usage domestique. Cette directive s applique à toutes les lampes non directionnelles dont le flux lumineux est inférieur à lm et dont la puissance absorbée est supérieure à 4 W, qu il s agisse de lampes domestiques alimentées directement sur le réseau électrique ou de lampes fluorescentes sans ballast intégré. La réglementation définit les classes d efficacité énergétique des lampes en fonction d un critère de rendement. Ces classes sont dénommées de A à G, la classe A ayant la meilleure efficacité énergétique. La classe A est ainsi déterminée par une puissance maximale à atteindre pour un flux lumineux donné, tandis que les classes inférieures sont définies par un rapport entre une puissance absorbée par la lampe et une puissance de référence, nommée indice d efficacité énergétique E I. Les limites sont définies comme suit : classe B : E I < 60 % classe C : 60 % < E I < 80 % classe D : 80 % < E I < 95 % classe E : 95 % < E I < 110 % classe F : 110 % < E I < 130 % classe G : E I > 130 %. Les lampes de classe C ou inférieure ont un rendement lumineux inférieur à 25 lm/w pour des puissances en dessous de 100 W, alors que les lampes de classe A présentent un rendement lumineux minimum situé entre 40 et 60 lm/w pour des Fig. 1 Pictogramme lié à la labellisation des lampes. flux lumineux émis de 270 à lm respectivement. La classe énergétique B recouvre toutes les lampes avec des rendements lumineux intermédiaires. Notons qu une mise à jour de cette directive est prévue d ici quelques années, afin de redistribuer les classes énergétiques à la suite du retrait des lampes appartenant aux classes D, E, F et G aux termes de l application des exigences d écoconception. Les caractéristiques de la lampe sont généralement présentées à l aide d un pictogramme standardisé conforme à la directive (figure 1). Efficacité [lm/w] Classe A Classe B Limite classe A pour les lampes fluorescentes sans ballast intégré Limite classe A pour les autres lampes Classe C Classe D Puissance [W] Classe E Classe F Classe G Fig. 2 Classes d efficacité énergétique en fonction des puissances et de l efficacité lumineuse. 6

8 Suite de la p. 5 Ainsi, depuis le 1 er septembre 2009, une durée de vie assignée minimale ou un facteur de survie minimal est imposé(e) aux différents types de lampes. A titre d exemple, pour les lampes fluocompactes, le facteur de survie doit être au minimum de 50 % après heures de fonctionnement. Des critères de fonctionnalité tels que le facteur de conservation du flux, le nombre minimal de cycles de commutation et le comportement à l allumage sont également fixés. D une importance particulière pour les lampes fluocompactes, le temps d allumage doit être inférieur à 2 secondes et le temps de chauffage ne peut dépasser 60 secondes. En ce qui concerne la lumière émise, des limites de rayonnement UV sont imposées; de plus, pour toutes les lampes fluocompactes, l indice de rendu des couleurs doit être de 80 au minimum. Ces critères de fonctionnalité seront renforcés en septembre Le facteur de survie minimal des lampes fluocompactes sera relevé à 70 % pour une durée d utilisation de heures; la conservation du flux lumineux sera portée de 85 % à 88 % pour heures d utilisation et à 70 % pour heures. Le temps de chauffe maximal sera également réduit à 40 secondes. Une série d exigences similaires ont été imposées à tous les autres types de lampes, excepté les diodes électroluminescentes (LED). Signalons qu une durée de vie minimale de heures est aujourd hui exigée pour tout type de lampe et qu elle sera portée à minimum heures en septembre Tableau 1 Synthèse des exigences de fonctionnalité. Critère Lampes fluocompactes Autres lampes (sauf LED) Exigence Durée Exigence Durée Facteur de survie 0,50 à h Durée de vie assignée h Conservation du flux lumineux 85 % ( 1 ) à h 85 % à 0,75 x ( ) ( 2 ) Nombre de cycles de commutation avant défaillance Temps d allumage / Temps de démarrage Temps de chauffage de la lampe à 60 % du flux lumineux ( )/2 ( 2 ) ( 3 ) 4 x ( ) ( 2 ) < 2,0 s < 2,0 s < 60 s ( 4 ) 1,0 s Taux de défaillance prématurée 2,0 % à 200 h 5,0 % à 100 h Rayonnement UVA + UVB 2,0 mw/klm ( 5 ) Rayonnement UVC 0,01 mw/klm ( 5 ) Facteur de puissance de la lampe 0,50 (P < 25 W) 0,90 (P 25 W) ( 6 ) 0,95 Indice de rendu des couleurs (Ra) 80 ( 1 ) 80 % pour les lampes fluocompactes munies d une seconde enveloppe. ( 2 ) ( ) : durée de vie de la lampe (en heures). ( 3 ) cycles pour les lampes dont le temps d allumage est supérieur à 0,3 seconde. ( 4 ) < 120 s pour les lampes contenant un amalgame de mercure. ( 5 ) Puissance de rayonnement UV effectif spécifique, exprimée en milliwatts par kilolumen. ( 6 ) P : puissance assignée de la lampe (en watts). 7

9 2.3 LES OBLIGATIONS D INFORMATION ET DE MARQUAGE A partir du 1 er septembre 2010, la réglementation imposera des marquages obligatoires complémentaires sur l emballage des produits. Ces marquages concernent les caractéristiques techniques du produit, notamment : les dimensions (en millimètres) le flux lumineux (en lumens) la puissance électrique (en watts) la durée de vie nominale (en heures) la température de couleur. Les principales informations devront également être mises à la disposition du public sur le site Internet du fabricant. Si la lampe contient du mercure, les instructions relatives au nettoyage des débris en cas de bris accidentel et les recommandations sur l élimination de la lampe sont également à préciser sur le site Internet. Afin de guider les consommateurs dans leur choix, des puissances équivalentes à celles des lampes à incandescence pourront être renseignées suivant les valeurs indiquées dans le règlement. Notons que le terme lampe à économie d énergie ou tout marquage promotionnel équivalent ne pourra être utilisé que pour des lampes d une efficacité énergétique de classe A. La lampe fluocompacte de classe B ne pourra ainsi plus être appelée lampe économique. Lors du choix, il est également important de savoir si la lampe peut être utilisée avec un variateur. Si tel est le cas, le fabricant devra mentionner quels types de variateurs sont utilisables. 8

10 3 CHAMP D APPLICATION 3.1 QUELLES LAMPES SONT CONCERNÉES? Tous les modèles de lampes à usage domestique sont concernés. Par usage domestique, il faut entendre l éclairage en remplacement ou en complément de la lumière naturelle, destiné à améliorer la visibilité et le confort visuel à l intérieur des espaces d habitation. Les lampes à usage spécial conçues essentiellement pour d autres applications et clairement signalées comme telles ne sont pas assujetties aux exigences techniques de la réglementation. Les ampoules de faible puissance utilisées, par exemple, pour éclairer les frigos ou les fours ne sont pas couvertes par la réglementation, car elles ne peuvent être remplacées par les solutions économes en énergie disponibles actuellement. La réglementation vise plus particulièrement l éclairage non directionnel, c est-à-dire des sources lumineuses émettant dans toutes les directions. Une lampe est considérée comme directionnelle quand 80 % de son flux lumineux est émis dans un cône présentant un angle de 120 (il s agit généralement de lampes de type spot ). 3.2 LES EXCLUSIONS Certaines lampes sont toutefois exclues des exigences du règlement, notamment : les lampes dont le flux lumineux est supérieur à lm ou inférieur à 60 lm les lampes à rayonnement UV ou IR, définies en fonction de leur pic de rayonnement les lampes chromatiques les lampes fluorescentes sans ballast intégré les lampes à décharge de haute intensité. Les lampes directionnelles feront l objet d un règlement spécifique. Quant aux lampes fluorescentes sans ballast intégré, couramment utilisées dans les luminaires de bureaux, elles font déjà l objet d un règlement spécifique (CE n 245/2009) qui concerne non seulement les lampes précitées, mais également les lampes à décharge sous haute pression, principalement utilisées pour l éclairage public. 9

11 3.3 LES EXCEPTIONS TEMPO RAIRES Certaines lampes pour lesquelles les solutions de substitution font défaut sont exclues de l ensemble ou d une partie des exigences pour une période limitée. Ces lampes resteront donc encore un certain temps sur le marché en attendant que des alternatives soient commercialisées. Ainsi : 1. les lampes halogènes à culot de type G9 et R7 (voir figures 3 et 4) sont pleinement inclues dans le champ d application de la réglementation, mais pourront déroger au critère d efficacité énergétique au-delà du 1 er septembre Elles devront donc respecter l ensemble des exigences prévues aux différentes échéances, sauf qu elles resteront autorisées en classe C au lieu de la classe B requise normalement à partir du 1 er septembre les lampes à incandescence dites linolites (figure 5) ne seront soumises aux exigences d efficacité énergétique qu à partir du 1 er septembre 2013 et seront donc bannies à partir de cette date, vu leur faible rendement. Fréquemment utilisées dans les appliques de salle de bains, ces lampes ont une forme allongée similaire aux lampes fluorescentes et leurs culots, de type S14, S15 ou S19, sont constitués d une seule broche cylindrique 3. les lampes à incandescence à culot E14, E27, B22 ou B15 fonctionnant pour une tension égale ou inférieure à 60 volts sans transformateur intégré (figure 6) sont exclues totalement du règlement jusqu au 1 er septembre Elles devront cependant répondre aux différents critères à partir du 1 er septembre 2013 et atteindre notamment les rendements énergétiques minimum exigés à cette date. Fig. 3 Lampe halogène à culot G9. Fig. 4 Lampe halogène à culot R7. Fig. 5 Linolite dépolie. Fig. 6 Lampe à incandescence à basse tension. 10

12 4 LE CALENDRIER D APPLICATION L application de la réglementation s opère selon un calendrier précis s échelonnant en six étapes, de septembre 2009 à septembre A chaque échéance, les niveaux d exigence sont adaptés, et de nouvelles lampes et puissances sont concernées par un retrait du marché. Les produits exclus ne pourront plus être fournis aux distributeurs et grossistes aux dates d entrée en vigueur, mais l écoulement des stocks existants restera possible. Depuis le 1 er septembre 2009, les premières mesures impliquent le retrait : des lampes à incandescence non claires (dépolies) des lampes fluocompactes de classe B ou inférieure des lampes claires les plus énergivores (classe F et G) des lampes claires de catégorie D et E dont le flux lumineux est supérieur à 950 lm. Le tableau 2 donne un aperçu des classes énergétiques limites qui sont à respecter à chaque échéance. Tableau 2 Calendrier des exigences d efficacité énergétique à respecter ( 1 ) Flux lumineux ( 2 ) Etapes f > Lampes claires 950 < f C C C C C C C B 725 < f 950 E C C C C C C B 450 < f 725 E E C C C C C B 60 < f 450 E E E C C C C B f < 60 Flux lumineux ( 2 ) f > Lampes non claires 60 < f A A A A A A A A f < 60 Non concernées par le règlement CE n 244/2009. ( 1 ) La classe d efficacité énergétique est établie sur la base de la formule générale précisée dans l encadré de la page 6 (et non sur la base de la formule adaptée aux lampes sans ballast intégré). ( 2 ) Flux lumineux f en lumens. 11

13 5 QUEL IMPACT SUR LES LAMPES À INCANDESCENCE? Comme on l a vu, les ampoules à incandescence ne sont pas totalement bannies depuis le 1 er septembre 2009, mais elles seront graduellement retirées du marché en raison de leur efficacité énergétique limitée. L incandescence est le principe physique selon lequel tout corps porté à température émet un rayonnement électromagnétique. A partir d une certaine température, les corps chauffés émettent une partie du rayonnement dans le spectre visible. Une source de lumière à incandescence résulte donc de l émission de lumière due à la chaleur. Les lampes à incandescence émettent un rayonnement électromagnétique visible par effet joule. Cet effet est induit par le passage d un courant électrique au travers d un filament de tungstène. Le passage du courant dans un conducteur électrique provoque un échauffement de ce dernier, proportionnel à la résistance électrique du matériau et au carré du courant. Depuis le 1 er septembre 2009, les lampes claires de classe E ne peuvent plus être commercialisées, sauf celles dont le flux lumineux est inférieur à 950 lumens. Les lampes émettant un flux lumineux supérieur doivent atteindre au minimum la classe énergétique C. Par contre, toutes les lampes non claires doivent dès à présent avoir une efficacité énergétique de classe A au minimum, ce qui signifie que ce type de lampe à incandescence est d ores et déjà exclu du marché. L efficacité énergétique d une lampe à incandescence standard se situe entre 7 et 14 lm/w, les faibles puissances possédant les rendements les plus réduits. Une ampoule à incandescence type de 75 W produit quelque 940 lumens; elle a donc une efficacité énergétique d environ 12,5 lm/w et atteint la classe énergétique E. En considérant les critères d efficacité exigés, cela signifie que les lampes à incandescence d une puissance supérieure à 75 W ne peuvent déjà plus être commercialisées. A partir de la quatrième étape, le critère d ef- Fig. 7 Lampe à incandescence à culot E27. 12

14 ficacité énergétique minimal sera porté à la classe C pour toutes les lampes claires dont le flux lumineux est compris entre les valeurs limites fixées dans le règlement. Ainsi, à l horizon 2012, excepté quelques lampes halogènes, les lampes à incandescence classiques non directionnelles auront complètement disparu du marché pour les usages domestiques. En ce qui concerne les lampes halogènes, il existe des produits de classe énergétique B ou C qui pourront subsister après la quatrième échéance prévue le 1 er septembre Les lampes halogènes dont la classe énergétique est inférieure (classe D ou E) seront progressivement retirées du marché, en fonction de leur flux lumineux (nombre de lumens), entre 2009 et Au moment de l entrée en vigueur de l ultime étape prévue le 1 er septembre 2016, seules les lampes de classe B pourront subsister, à l exception notoire des ampoules de type G9 et R7 mentionnées ci-avant, qui pourront encore être commercialisées en classe C après cette date. 13

15 6 LES ALTERNATIVES Il existe principalement trois technologies de lampes utilisables en remplacement des lampes à incandescence : la fluorescence, l halogène à haute efficacité et la diode électroluminescente (LED). Il est évident que ces différents types d ampoules devront avoir des qualités au moins équivalentes à celles des lampes qu elles remplacent. Les principales caractéristiques des lampes à incandescence sont leur allumage instantané, le fait qu elles constituent une source de lumière ponctuelle, leur possibilité de gradation, la qualité de la lumière qu elles émettent (température de couleur proche de K et indice de rendu des couleurs proche de 100). Les lampes de remplacement devront présenter un culot compatible et intégrer les auxiliaires nécessaires à leur bon fonctionnement (ballast, transformateur, ). 6.1 LES LAMPES FLUOCOM PACTES (CFL) Le principe de fonctionnement des lampes fluocompactes consiste en une décharge électrique dans un gaz émettant un rayonnement UV transformé en lumière visible par des poudres fluorescentes recouvrant l intérieur du tube. Ce type de lampe repose en fait sur le même principe que les tubes fluorescents bien connus, mais de façon miniaturisée afin de s adapter aux emprises réduites. Les lampes fluocompactes existent en plusieurs modèles. Le tube rempli de gaz servant à produire la décharge électrique peut être disposé de différentes manières. Les principaux modèles présents sur le marché comportent soit des tubes droits repliés à leur extrémité (figure 8), soit des tubes repliés en spirale (figure 9). La forme en spirale semble présenter les meilleurs rendements énergétiques. La lampe peut Fig. 8 Lampe fluocompacte à tubes nus. Fig. 9 Lampe fluocompacte à tube nu en spirale. 14

16 Fig. 10 Lampe fluocompacte à globe. aussi être recouverte d une deuxième enveloppe formant un globe qui ressemble aux ampoules à incandescence classiques (figure 10). Outre leur très bon rendement lumineux (quatre fois supérieur à celui des lampes à incandescence), les lampes fluocompactes durent en moyenne de 8 à 15 fois plus longtemps que les traditionnelles ampoules incandescentes. Elles sont plus coûteuses, mais vu leur durée de vie supérieure et leur efficacité énergétique, les économies qu elles génèrent à éclairement égal sont considérables. Seules les lampes fluocompactes dont l efficacité énergétique correspond à la classe A peuvent encore être mises sur le marché depuis l entrée en vigueur du règlement. Deux grandes familles de lampes fluocompactes sont disponibles : les lampes à ballast intégré, qui ont un culot identique à celui des lampes incandescentes, de manière à permettre un remplacement aisé les lampes à ballast externe, qui possèdent un culot bien spécifique et nécessitent donc un ballast externe pour leur fonctionnement. La plupart des modèles à ballast intégré ne peuvent être utilisés avec un variateur de lumière. La gradation des lampes fluorescentes requiert en effet l utilisation d un ballast spécifique (ballast électronique avec gradateur). Des produits spécialement développés à cet effet existent cependant sur le marché. Il convient de prêter attention à la taille des lampes. Même si le diamètre est généralement de dimensions similaires, la longueur peut varier, ce qui peut poser des problèmes quand la lampe est installée dans un luminaire trop exigu. Dans le cas d un luminaire avec réflecteur ou diffuseur, le fait que la source de lumière soit moins concentrée peut également modifier sensiblement la distribution du flux lumineux. Les lampes fluocompactes présentent un indice de rendu des couleurs moins élevé que les lampes à incandescence, ainsi qu un léger retard à l allumage. Des lampes à allumage rapide sont présentes depuis peu sur le marché et permettent d atténuer cet inconvénient. Toutefois, l utilisation de ce type de lampe n est actuellement pas conseillée dans des locaux où les allumages sont très fréquents et de courte durée, comme par exemple les espaces de rangement ou les toilettes. Le rendement lumineux des lampes fluocompactes est sensible à la température. Les produits courants ont un rendement maximal à température ambiante. Il existe des modèles spéciaux pouvant être utilisés à des températures inférieures, par exemple pour les applications en extérieur. Dans ces conditions d utilisation, il convient de 15

17 veiller à utiliser des ballasts fonctionnant dans les gammes de températures prévues. Si un facteur de réduction de 5 est généralement appliqué pour connaître la puissance d une lampe fluocompacte équivalant à celle d une lampe à incandescence d une puissance donnée, certaines études ont néanmoins démontré qu un facteur de 4 était plus approprié afin de prendre en compte les effets de variation du flux lumineux (réduction en fonction du temps d utilisation ou de la position des lampes, variabilité lors de l allumage, temps de chauffe et effets de température). Actuellement, les producteurs et distributeurs ont tendance à surévaluer la puissance des lampes à incandescence équivalentes. Vu la variation observée des rendements en fonction du type de lampe fluocompacte et du fabricant, il est prudent de comparer les flux lumineux émis plutôt que les puissances réelles et équivalentes. Si cette information est généralement fournie par les fabricants, elle devra systématiquement être indiquée sur les emballages, dès septembre 2010, lorsque les marquages seront rendus obligatoires. La puissance des lampes à incandescence équivalentes pourra encore être mentionnée, mais devra être conforme aux valeurs imposées par le règlement. Le graphique de la figure 11 donne le flux lumineux des lampes à incandescence, claires ou non, en fonction de leur puissance. De nombreuses questions se posent parfois quant aux aspects liés à la santé de l utilisateur des lampes fluocompactes (mercure, champs électromagnétiques, rayonnement UV); il est cependant démontré que ces problématiques sont souvent surestimées et maîtrisables. Les lampes fluocompactes contenant une faible quantité de mercure, il faut éviter qu elles ne libèrent leur contenu dans l atmosphère en fin de vie. C est pourquoi il est indispensable de trier et de rapporter les lampes usagées pour les recycler. Or, le taux de retour de ces produits est encore trop faible et il faut encourager les utilisateurs soit à les déposer au parc à conteneurs, soit à les ramener aux revendeurs et détaillants, qui ont une obligation de reprise gratuite des produits usagés lors de l achat d une nouvelle lampe. Puissance (watts) Fig. 11 Flux lumineux des lampes à incandescence en fonction de leur puissance Flux lumineux (lumens) 15 W 25 W 40 W 60 W 75 W 100 W Lampes non claires 105 lm 200 lm 370 lm 630 lm 840 lm 1200 lm Lampes claires 110 lm 225 lm 420 lm 710 lm 940 lm 1360 lm 16

18 6.2 LES LAMPES HALOGÈNES À HAUTE EFFICACITÉ Les lampes halogènes fonctionnent suivant le principe de l incandescence, la principale différence étant le mélange de gaz noble et de gaz halogène introduit dans l ampoule. Ce mélange de gaz permet un cycle régénératif complexe qui freine la dégradation du filament chauffant, de sorte que la durée de vie de la lampe s en trouve améliorée. Les lampes halogènes ont généralement une durée de vie d environ deux fois celle d une lampe à incandescence classique. Cependant, leur efficacité énergétique n est que légèrement supérieure. Deux technologies existent actuellement pour améliorer leur rendement : soit l ampoule de quartz est remplie de xénon, un gaz noble qui ralentit encore davantage l usure du filament chauffant, ce qui allonge la durée de vie des lampes et permet d augmenter la température du filament. Le rendement lumineux sera d autant meilleur que la température est élevée. Le xénon possède en outre un certain effet isolant, de sorte que les pertes de chaleur du filament sont moindres et qu il faut moins d énergie pour le maintenir à température. Grâce à ce procédé, des économies jusqu à 30 % peuvent être réalisées par rapport à une lampe à incandescence classique soit, dans le cas de lampes halogènes à basse tension, un revêtement spécial renvoyant le rayonnement infrarouge est appliqué sur la face intérieure de l ampoule. L adaptation de la forme de l ampoule (forme plus sphérique) permet d utiliser moins d énergie électrique pour chauffer le filament. L économie ainsi réalisée peut atteindre les 50 % par rapport à une lampe à incandescence. La sensibilité à la température du transformateur nécessaire pour convertir le courant du réseau en basse tension limite actuellement la puissance de ces lampes à environ 30 W. Ce type d ampoule permet de remplacer des lampes à incandescence ou des lampes halogènes classiques, tout en consommant moins d électricité et en préservant la qualité de la lumière. De plus, la modulation du flux lumineux (gradation par variateur) reste possible, puisque les lampes halogènes fonctionnent suivant la même technologie. 6.3 LES DIODES ÉLECTRO LUMINESCENTES (LED) Les diodes électroluminescentes sont des éléments en matière solide qui produisent de la lumière. La LED comporte des couches de matériaux semi-conducteurs. Quand un courant électrique traverse ces couches, les électrons en surnombre rencontrent des atomes chargés positivement, ce qui permet une émission d énergie sous forme de lumière. Le rayonnement émis étant dans le spectre visible, des rende- Fig. 12 Lampes halogènes à haute efficacité (remplie de xénon, à gauche; avec un revêtement infrarouge, à droite). 17

19 Fig. 13 Diode électroluminescente. ments élevés peuvent être obtenus : des valeurs supérieures à 100 lm/w ont été obtenues lors d essais en laboratoire sur des lampes expérimentales. Par rapport aux lampes à incandescence, les LED autorisent jusqu à 80 % d économies d énergie pour un flux lumineux donné. L électroluminescence est un procédé qui génère un rayonnement monochromatique dont la couleur dépend des matériaux utilisés. Des couleurs variées sont donc possibles et un éclairage dynamique peut être créé par un contrôle électronique. La lumière blanche est émise par combinaison des couleurs, généralement le rouge, le vert et le bleu, ou par conversion grâce à une poudre phosphorescente selon un principe semblable à celui des tubes fluorescents. Outre leur rendement lumineux élevé, les LED possèdent divers avantages tels qu une très grande durée de vie, une bonne résistance aux chocs et aux vibrations, et un allumage instantané. De plus, étant très petites, elles sont facilement combinables avec une optique et s intègrent facilement dans diverses applications. Le flux lumineux émis par les diodes électroluminescentes est dépendant de la température. Des températures trop élevées dégradent les composants de la LED, ce qui réduit sa durée de vie. Même si les puissances utilisées sont faibles, la chaleur produite par la cellule doit être dissipée par des ailettes ou d autres systèmes pour éviter toute dégradation de la source lumineuse ou des auxiliaires. Il convient donc de trouver un équilibre entre température, flux lumineux et durée de vie. Contrairement aux autres types de lampes, les LED supportent bien les basses températures et trouvent ainsi un vaste champ d applications extérieures. Différents modèles pour l éclairage fonctionnel à l intérieur existent sur le marché, mais leur flux lumineux reste généralement restreint et leur rendement est très variable, ce qui rend difficile leur utilisation à l intérieur. Actuellement, les LED sont donc plutôt utilisées pour l éclairage d ambiance et peuvent, dans certains cas, offrir une solution au remplacement des lampes à incandescence de faible puissance. La technologie évoluant rapidement, il est possible que des solutions intégrant des lampes LED s imposent dans les prochaines années. Lors du choix du type de LED, il y a lieu d être particulièrement vigilant à la qualité de la lumière. Etant donné que la technologie est en pleine évolution et qu aucune norme n existe pour caractériser ces sources lumineuses, les propriétés de la lumière émise sont très variables d un produit à l autre, selon les techniques utilisées, notamment en ce qui concerne l indice de rendu des couleurs. Il importe de recycler les LED et les luminaires intégrant des LED car ils contiennent des éléments électroniques et des métaux toxiques qui, bien que présents en faible quantité (indium), sont potentiellement dangereux pour la santé. 18

20 7 CONCLUSION Si d importantes économies d énergie sont rendues possibles grâce aux améliorations technologiques des sources lumineuses, l application de la directive impose un changement dans nos critères de référence et de choix des lampes. Au critère de puissance jadis utilisé, il faudra préférer celui de flux lumineux, exprimé en lumens, et celui d efficacité énergétique, exprimé en lumens par watt et spécifié sous forme de label. Les exigences imposées au marquage technique visent à garantir le niveau qualitatif pour rencontrer le double objectif de la nouvelle réglementation européenne, à savoir : réduire la consommation énergétique de l éclairage domestique assurer la bonne information des utilisateurs. n 19

21 TERMINOLOGIE Durée de vie d une lampe Période de fonctionnement après laquelle la part du nombre total de lampes qui continuent à fonctionner correspond au facteur de survie de la lampe dans des conditions et à une fréquence de commutation définies. La durée de vie d une lampe fluocompacte pour un facteur de survie de 50 % est de heures si, après une telle durée de fonctionnement, 50 % des lampes fonctionnent encore. Facteur de conservation du flux lumineux Rapport du flux lumineux émis par une lampe à un moment donné de sa vie à son flux lumineux initial (tel que défini après 100 heures de fonctionnement). Facteur de survie d une lampe Part du nombre total de lampes qui continuent de fonctionner à un moment donné dans des conditions et à une fréquence de commutation définies [6]. Flux lumineux (f) Quantité de lumière émise par une source lumineuse dans toutes les directions de l espace. Le flux lumineux est exprimé en lumens (symbole : lm). C est une grandeur dérivée du flux énergétique (énergie rayonnée), obtenue par l évaluation du rayonnement dans le spectre visible et pondérée suivant la sensibilité spectrale de l œil humain. Le flux lumineux d une lampe est mesuré après 100 heures de fonctionnement. Lampe claire Une lampe est qualifiée de claire si sa luminance est supérieure à : cd/m 2 pour un flux lumineux inférieur à lm cd/m 2 pour un flux lumineux de plus de lm ET si elle est équipée uniquement d enveloppes transparentes dans lesquelles le filament qui produit la lumière, la diode électroluminescente ou le tube à décharge est clairement visible. Toutefois, indépendamment de ces critères, le règlement précise explicitement que les lampes fluocompactes ne peuvent pas être considérées comme des lampes claires. Lampe non claire Lampe (parfois nommée dépolie ou opaline) qui n est pas conforme aux spécifications des lampes claires. Selon le règlement, les lampes fluocompactes sont considérées comme non claires. Lampe dirigée ou directionnelle Lampe dont au moins 80 % de la lumière émise se trouve dans un angle solide de p stéradians, correspondant à un cône d un angle de 120 d ouverture. Temps de chauffage Temps nécessaire pour que la lampe, une fois allumée, émette une proportion définie de son flux lumineux stabilisé. 20

22 BIBLIOGRAPHIE 1. Agence de l environnement et de la maîtrise de l énergie L éclairage. Confort et économie, c est possible! Paris, ADEME, Guide pratique, août Commission européenne Directive 98/11/CE de la Commission du 27 janvier 1998 portant modalités d application de la directive 92/75/CEE du Conseil en ce qui concerne l indication de la consommation d énergie des lampes domestiques. Bruxelles, Journal officiel des Communautés européennes, 10 mars Commission européenne Directive 2005/32/CE du 6 juillet 2005 établissant un cadre pour la fixation d exigences en matière d écoconception applicables aux produits consommateurs d énergie. Bruxelles, Journal officiel de l Union européenne, 22 juillet Commission européenne Règlement (CE) n 244/2009 de la Commission du 18 mars 2009 mettant en œuvre la directive 2005/32/CE du Parlement européen et du Conseil en ce qui concerne les exigences relatives à l écoconception des lampes à usage domestique non dirigées. Bruxelles, Journal officiel des Communautés européennes, 24 mars Commission européenne Règlement (CE) n 859/2009 de la Commission du 18 septembre 2009 modifiant le règlement (CE) n 244/2009 en ce qui concerne les exigences d écoconception applicables en matière de rayonnement ultraviolet des lampes à usage domestique. Bruxelles, Journal officiel de l Union européenne, 19 septembre Commission internationale de l éclairage Guide on the Maintenance of Indoor Electric Lighting Systems. Vienne, Commission internationale de l éclairage, Technical Report, n 97, janvier Directive EUP et éclairage domestique. Ce qui va changer pour les lampes. Paris, LUX, La revue de l éclairage, n 252, p , mars-avril Eclairage domestique. La fin annoncée des lampes énergivores. Paris, LUX, La revue de l éclairage, n 251, p. 14, janvier-février Jacob B. Lamps for improving the energy efficiency of domestic lighting. Londres, Lighting Research & Technology, volume 41, p , Pritchard D. C. Lighting. Harlow (GB), Addison Wesley Longman, 6 e édition, Renou P. Halogènes, fluorescence, LED : trois technologies à domestiquer. Paris, LUX, La revue de l éclairage, n 254, p , septembre-octobre Roisin B., Bodart M., Deneyer A. et D Herdt P. On the substitution of incandescent lamps by compact fluorescent lamps : switch on behaviour and photometric distribution. Varna (Bulgarie), Ingineria illuminatului, n 19,

23 Cette publication a été élaborée dans le cadre du projet ECLOS financé par la Région wallonne. Editeur responsable : Jan Venstermans D/2010/0611/03

24 CSTC BRUXELLES Siège social Rue du Lombard 42 B-1000 Bruxelles direction générale tél. 02/ fax 02/ site web : ZAVENTEM Bureaux Lozenberg 7 B-1932 Sint-Stevens-Woluwe (Zaventem) tél. 02/ fax 02/ avis techniques - interface et consultance communication gestion - qualité - techniques de l information développement - valorisation agréments techniques normalisation publications tél. 02/ fax 02/ LIMELETTE Station expérimentale Avenue Pierre Holoffe 21 B-1342 Limelette tél. 02/ fax 02/ recherche et innovation laboratoires formation documentation bibliothèque HEUSDEN-ZOLDER Centre de démonstration et d information Marktplein 7 bus 1 B-3550 Heusden-Zolder tél. 011/ fax 02/ Centre de compétence TIC pour les professionnels de la construction (ViBo)

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