Les différents éclairages domestiques

Critères de comparaison.

Pour mieux comprendre et comparer les technologies d’éclairage, il est utile de préciser quelques notions. Par exemple, la qualité lumineuse perçue est dépendante de plusieurs facteurs physiques : aspect continu ou non du spectre lumineux, clignotement ou non de l’éclairage.

Le spectre lumineux représente l’ensemble des ondes électromagnétiques visibles émises par la lampe sous forme d’un graphique avec pour abscisse la fréquence (ou la couleur) et en ordonnée la puissance émise. Plus un spectre est continu, meilleur sera le rendu des couleurs. Cependant, l’œil humain étant constitué de trois types de récepteurs sensibles aux couleurs, il est possible d’avoir un ressenti de blanc avec trois sources précises correspondant à ces récepteurs : rouge, vert et bleu. C’est sur ce principe que fonctionnent les téléviseurs par exemple, ou les lampes multicolores à LED. Afin de représenter cette information, un indice synthétique existe : l’IRC (Indice de Rendu des Couleurs).

De la même manière, une source lumineuse peut être constante, ou varier dans le temps. La rétine de l’œil possède une certaine persistance de l’image, elle ne peut donc discerner une source lumineuse continue d’une source clignotante que si le clignotement est suffisamment lent. Partant de ce principe, si une source lumineuse clignote suffisamment vite, elle sera perçue comme fixe par l’œil. Malgré cela, nous ne sommes pas tous égaux face à ce phénomène, et certains sont plus sensibles que d’autres aux clignotements. Il en résulte une fatigue visuelle accrue pour les personnes sensibles.

Enfin, la consommation électrique indiquée sur les emballages est souvent une valeur trompeuse. En effet, pour une même quantité d’énergie fournie, deux lampes différentes ne produiront pas nécessairement la même quantité de lumière. C’est pourquoi la notion de rendement représentant l’efficacité de la conversion énergie électrique vers lumière lui sera préférée dans cet article. Il est d’ailleurs intéressant de noter que le rendement de la lampe n’est pas le seul qui importe. Dans le cas d’un éclairage basse tension, il faudra prendre en compte également le rendement du transformateur pour juger de la performance énergétique de l’ensemble.

Les lampes à incandescence.

Ce type d’ampoules est historiquement le premier à avoir été adopté massivement pour une utilisation domestique. Pour émettre de la lumière, une ampoule à incandescence porte comme son nom l’indique, un filament métallique baigné dans une atmosphère inerte à très haute température. Le métal émet alors de la lumière avec un spectre qui se décale de l’infrarouge vers le bleu avec l’augmentation de la température. En augmentant suffisamment, on obtient une part de rayonnement émise dans le visible qui est acceptable. Malgré cela, une bonne part du rayonnement émis reste de l’infrarouge, ce qui implique une part non négligeable de pertes. Une variante des ampoules à incandescence classiques existe : les ampoules halogènes. La présence au niveau de leur surface intérieure d’un élément de cette famille chimique permet de recombiner une partie des atomes métalliques qui se sont sublimés du filament lors de son échauffement à la surface de ce dernier. Par conséquent, il est possible d’augmenter sa température, et donc d’augmenter la partie du spectre visible émise par l’ampoule, améliorant ainsi d’autant son rendement.

Ces ampoules sont idéales au niveau du confort visuel, avec un IRC de 100. En outre, elles ne fluctuent pas, car le filament possède une certaine inertie thermique qui rend sa température à peu près constante, même avec une alimentation alternative comme celle du réseau électrique domestique.
Au niveau écologique, le bilan est un peu plus mitigé dans le sens où leur coût énergétique de fabrication est assez faible, mais leur consommation électrique reste assez élevée. En période de froid, ces pertes seront cependant à inclure dans la facture de chauffage, ce qui en limite la portée.

Les lampes fluorescentes.

Ces lampes proviennent historiquement des tubes néon, dont elles gardent parfois abusivement le nom dans le langage courant. Leur fonctionnement repose sur le principe qu’un gaz excité par le passage d’un courant électrique émet des ondes électromagnétiques selon un spectre discontinu, ou spectre de raies qui lui est propre. Dans le cas du néon par exemple, une bonne partie de l’émission se fait dans l’orange et le rouge, il n’est donc pas employé pour l’éclairage domestique. Afin de pallier les problèmes dus à l’aspect discontinu du spectre émis par les gaz excités, la solution généralement retenue consiste à employer un revêtement fluorescent qui va réémettre une partie de la lumière qu’il absorbe dans des longueurs d’onde inférieures. Ainsi, les tubes actuels contiennent généralement un mélange de gaz riche en vapeur de mercure comme émetteur de lumière, avec une poudre fluorescente sur les parois réémettant les ultraviolets émis par le mercure dans diverses plages du spectre visible. Selon la composition du mélange gazeux, et des phosphores déposés sur le tube, ces lampes ont un IRC qui peut varier de bon à médiocre. Pour fonctionner, ces tubes ont besoin d’un ballast, qui est un dispositif visant à limiter l’intensité du courant qui les traverse en régime de croisière, et de permettre leur allumage. Ce dernier est externe dans les tubes rectiligne, et intégré au culot dans les lampes fluocompactes.

Le rendement de ces lampes est bon, mais leur impact écologique global est sujet à caution du fait de leur complexité à la fabrication, et du fait de la toxicité des matériaux la composant. Par conséquent, ces lampes doivent impérativement être recyclées par une filière spécialisée pour limiter au maximum les rejets de ces éléments dans la nature. En outre, certains points peuvent poser problème au niveau santé : une faible portion des ultraviolets peuvent passer la paroi du tube, ce qui n’est pas bon pour les yeux. Enfin, selon la manière dont il est conçu, le ballast peut émettre une quantité non négligeable d’ondes, ce qui peut être gênant chez les sujets sensibles.

Les lampes à LED.

Les lampes à LED, comme leur nom l’indique font appel à des diodes électroluminescentes pour émettre leur lumière. L’acronyme LED provient de l’anglais « Light Emitting Diod » (Diode électroluminescente ), et il est parfois francisé en DEL. Une LED est un composant électronique généralement basé sur un cristal semi-conducteur dont une partie est dopée positivement, et l’autre négativement. Lors du passage du courant entre ces deux portions du composant, une partie de l’énergie est dissipée sous forme de lumière de longueur d’onde, et donc de couleur définie. Par conséquent, une diode qui est blanche nativement n’est pas réalisable. Deux options existent donc pour obtenir du blanc : l’emploi de trois diodes, un rouge, une verte et une bleue dans le même support, ou l’emploi d’un ou plusieurs fluors qui vont compléter le spectre original. C’est généralement cette seconde option qui est employée dans les lampes que l’on trouve dans le commerce qui sont souvent constituées de diodes bleues avec un phosphore réémettant dans le jaune pour le blanc froid, et une combinaison de phosphores pour les modèles à blanc chaud.
Le rendement de ces lampes est généralement bon, et est voisin de celui des lampes fluorescentes. Selon le type de phosphores employés, l’IRC de ces lampes varie de médiocre à bon, de même leur éclairage peut être fixe ou clignotant selon la manière dont est conçue l’électronique qui les compose. Enfin, leur bilan écologique est moyen dans le sens ou leur rendement est bon, mais leur coût écologique de fabrication est élevé. Cependant, ce dernier point peut être compensé par leur longévité qui est très élevée dans le cas de lampes de bonne qualité.

Résumé comparatif.

Cas d’utilisations classiques.

Vu le nombre de paramètres, il est donc difficile de donner des cas d’utilisations précis pour telle ou tel type de lampe. Cependant, il est possible de dégager quelques grandes règles quant à ou utiliser, ou ne pas utiliser certaines lampes. Le reste dépendra des choix personnels de chacun.

Ainsi, on évite d’employer des éclairages à LED qui émettent beaucoup de bleu dans la chambre d’un petit enfant dont la rétine est plus sensible que celle d’un adulte (de même que l’on évite les LED bleues en général). De la même manière, pour les personnes sensibles aux radiofréquences, il est préférable de ne pas employer des lampes fluorescentes comme lampe de chevet ou comme lampe de bureau. Du fait de leur temps de chauffe et de leur sensibilité aux allumages et extinctions répétées, ces dernières sont également à proscrire dans les lieux ou l’éclairage est de courte durée : escaliers, couloirs, éclairage sur minuterie.
Enfin, pour tous les usages où la qualité lfumineuse est plus importante que la consommation, il est préférable d’utiliser des lampes à incandescence : expositions de photos ou d’art, salon de maquillage ou vente de vêtements. En cas d’utilisation prolongée, il est également possible d’opter pour des lampes fluorescentes spécifiques possédant un IRC élevé (codes 930 ou 940 par exemple).

Plus généralement, dans le cas des éclairages à économie d’énergie (LED ou fluorescents), il est intéressant de se concentrer sur la température d’éclairage et la puissance pour déterminer ses choix. Ainsi, un éclairage chaud (2700-3500K) et de puissance moyenne sera privilégié dans les pièces à vivre : salon, cuisine… A contrario, des températures d’éclairage plus élevées (4000-6500K) et de plus fortes puissances seront intéressantes dans des pièces destinées au travail ou au stockage tels que le bureau, le grenier ou la cave.