La fin des lampes à incandescence ? Exigences et impact

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
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
SOMMAIRE
1.
INTRODUCTION............................................................................................................... 4
2.
LA RÉGLEMENTATION EUROPÉENNE...................................................................... 5
2.1 Le critère d’efficacité énergétique.............................................................................. 5
2.2 Les exigences de fonctionnalité des lampes............................................................. 5
2.3 Les obligations d’information et de marquage........................................................... 8
3.
CHAMP D’APPLICATION. .............................................................................................. 9
3.1 Quelles lampes sont concernées ?............................................................................ 9
3.2 Les exclusions............................................................................................................ 9
3.3 Les exceptions temporaires...................................................................................... 10
4.
LE CALENDRIER D’APPLICATION. .......................................................................... 11
5.
QUEL IMPACT SUR LES LAMPES À INCANDESCENCE ?. ............................... 12
6.
LES ALTERNATIVES..................................................................................................... 14
6.1 Les lampes fluocompactes (CFL)............................................................................ 14
6.2 Les lampes halogènes à haute efficacité................................................................. 17
6.3 Les diodes électroluminescentes............................................................................. 17
7.
CONCLUSION................................................................................................................. 19
TERMINOLOGIE...................................................................................................................... 20
BIBLIOGRAPHIE..................................................................................................................... 21
La fin des lampes à incandescence ?
3
1
INTRODUCTION
Depuis le 1er 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.
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).
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.
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.
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
(*) Les termes soulignés en vert sont définis dans l’encadré ‘Terminologie’ en
page 20.
4
La fin des lampes à incandescence ?
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.
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
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
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
La fin des lampes à incandescence ?
5
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 6.500 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 EI. Les
limites sont définies comme suit :
• classe B : EI < 60 %
• classe C : 60 % < EI < 80 %
• classe D : 80 % < EI < 95 %
• classe E : 95 % < EI < 110 %
• classe F : 110 % < EI < 130 %
• classe G : EI > 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 rende- Fig. 1 Pictogramme lié à la
labellisation des lampes.
ment lumineux minimum situé entre 40 et 60 lm/W pour des
flux lumineux émis de 270 à 1.430 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).
100
90
Classe A
Limite classe A pour les lampes fluorescentes sans ballast intégré
Efficacité [lm/W]
80
Limite classe A pour les autres lampes
70
60
Classe B
50
Fig. 2 Classes
d’efficacité
énergétique en
fonction des
puissances et
de l’efficacité
lumineuse.
40
30
Classe C
20
Classe D
Classe E
10
Classe F
Classe G
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
Puissance [W]
6
La fin des lampes à incandescence ?
Suite de la p. 5
Ainsi, depuis le 1er 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 6.000 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 2013. Le facteur de survie minimal des lampes fluocompactes sera
relevé à 70 % pour une durée d’utilisation
de 6.000 heures; la conservation du flux
lumineux sera portée de 85 % à 88 % pour
2.000 heures d’utilisation et à 70 % pour
6.000 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 1.000 heures est aujourd’hui
exigée pour tout type de lampe et qu’elle
sera portée à minimum 2.000 heures en
septembre 2013.
Tableau 1 Synthèse des exigences de fonctionnalité.
Critère
Facteur de survie
Durée de vie assignée
Conservation du flux lumineux
Nombre de cycles de commutation
avant défaillance
Temps d’allumage / Temps de
démarrage
Temps de chauffage de la lampe à
60 % du flux lumineux
Taux de défaillance prématurée
Lampes
Autres
fluocompactes
lampes (sauf
LED)
Exigence
Durée
Exigence
Durée
≥ 0,50
à 6.000 h
–
–
–
≥ 1.000 h
–
≥ 85 % ( )
à 2.000 h
≥ 85 %
à 0,75 x (▲) (2)
≥ (▲)/2 (2) (3)
–
≥ 4 x (▲) (2)
–
< 2,0 s
–
< 2,0 s
–
< 60 s (4)
–
≤ 1,0 s
–
à 200 h
≤ 5,0 %
à 100 h
–
1
≤ 2,0 %
Rayonnement UVA + UVB
≤ 2,0 mW/klm ( )
–
–
–
Rayonnement UVC
5
≤ 0,01 mW/klm ( )
–
–
–
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
–
–
–
5
(1) ≥ 80 % pour les lampes fluocompactes munies d’une seconde enveloppe.
(2) (▲) : durée de vie de la lampe (en heures).
(3) ≥ 10.000 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).
La fin des lampes à incandescence ?
7
2.3
LES OBLIGATIONS
D’INFORMATION ET
DE MARQUAGE
A partir du 1er 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
8
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.
La fin des lampes à incandescence ?
3
3.1
CHAMP D’APPLICATION
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’).
La fin des lampes à incandescence ?
3.2
LES EXCLUSIONS
Certaines lampes sont toutefois exclues
des exigences du règlement, notamment :
• les lampes dont le flux lumineux est supérieur à 12.000 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
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 1er septembre
2016. 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 1er septembre 2016
2. les lampes à incandescence dites linolites (figure 5) ne seront soumises aux
exigences d’efficacité énergétique qu’à
partir du 1er 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 1er septembre 2013.
Elles devront cependant répondre aux
différents critères à partir du 1er 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
La fin des lampes à incandescence ?
4
LE CALENDRIER
D’APPLICATION
Depuis le 1er 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.
L’application de la réglementation s’opère
selon un calendrier précis s’échelonnant
en six étapes, de septembre 2009 à septembre 2016.
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.
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).
2009
Flux
lumineux (2)
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
–
–
6
Etapes
1
2
3
4
5
Lampes
claires
f > 12000
950 < f ≤ 12000
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
A
A
A
f < 60
Flux
lumineux (2)
Lampes
non claires
f > 12000
60 < f ≤ 12000
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.
La fin des lampes à incandescence ?
11
5
QUEL IMPACT
SUR LES LAMPES
À INCANDESCENCE ?
Comme on l’a vu, les ampoules à incandescence ne sont pas totalement bannies
depuis le 1er 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 1er 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’efFig. 7 Lampe
à incandescence
à culot E27.
12
La fin des lampes à incandescence ?
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 qua-
La fin des lampes à incandescence ?
trième échéance prévue le 1er septembre
2012. 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 2012. Au moment de l’entrée en vigueur de l’ultime
étape prévue le 1er 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
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 2.800 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, …).
Fig. 8 Lampe
fluocompacte
à tubes nus.
14
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. 9 Lampe
fluocompacte
à tube nu en
spirale.
La fin des lampes à incandescence ?
aussi être recouverte d’une deuxième enveloppe formant un globe qui ressemble
aux ampoules à incandescence classiques
(figure 10).
Fig. 10 Lampe
fluocompacte
à globe.
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 fin des lampes à incandescence ?
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
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.
Fig. 11 Flux
lumineux des
lampes à incandescence en
fonction de leur
puissance.
Puissance (watts)
100
75
60
40
25
15
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Flux lumineux (lumens)
16
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
La fin des lampes à incandescence ?
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).
La fin des lampes à incandescence ?
17
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
18
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.
La fin des lampes à incandescence ?
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.
La fin des lampes à incandescence ?
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
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 6.000 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 :
• 25.000 cd/m2 pour un flux lumineux inférieur à 2.000 lm
• 100.000 cd/m2 pour un flux lumineux de plus de 2.000 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
La fin des lampes à incandescence ?
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 2000.
2. 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 1998.
3. 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 2005.
4. 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 1998.
5. 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 2009.
6. 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 2005.
7. ......
Directive EUP et éclairage domestique. Ce qui va changer pour les lampes. Paris, LUX,
La revue de l’éclairage, n° 252, p. 22-25, mars-avril 2009.
8. .......
Eclairage domestique. La fin annoncée des lampes énergivores. Paris, LUX, La revue
de l’éclairage, n° 251, p. 14, janvier-février 2009.
9. Jacob B.
Lamps for improving the energy efficiency of domestic lighting. Londres, Lighting Research & Technology, volume 41, p. 219-228, 2009.
10. Pritchard D. C.
Lighting. Harlow (GB), Addison Wesley Longman, 6e édition, 1999.
11. Renou P.
Halogènes, fluorescence, LED : trois technologies à domestiquer. Paris, LUX, La revue
de l’éclairage, n° 254, p. 26-32, septembre-octobre 2009.
12. 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,
2007.
La fin des lampes à incandescence ?
21
Cette publication a été élaborée dans le
cadre du projet ECLOS financé par la
Région wallonne.
Editeur responsable : Jan Venstermans
D/2010/0611/03
CSTC
BRUXELLES
Siège social
Rue du Lombard 42
B-1000 Bruxelles
direction générale
tél. 02/502 66 90
fax 02/502 81 80
e-mail : [email protected]
site web : www.cstc.be
ZAVENTEM
Bureaux
Lozenberg 7
B-1932 Sint-Stevens-Woluwe (Zaventem)
tél. 02/716 42 11
fax 02/725 32 12
avis techniques - interface et consultance
communication
gestion - qualité - techniques de l’information
développement - valorisation
agréments techniques
normalisation
publications
tél. 02/529 81 00
fax 02/529 81 10
LIMELETTE
Station expérimentale
Avenue Pierre Holoffe 21
B-1342 Limelette
tél. 02/655 77 11
fax 02/653 07 29
recherche et innovation
laboratoires
formation
documentation
bibliothèque
HEUSDEN-ZOLDER
Centre de démonstration et d’information
Marktplein 7 bus 1
B-3550 Heusden-Zolder
tél. 011/22 50 65
fax 02/725 32 12
Centre de compétence TIC pour les professionnels de la construction (ViBo)