Fluorescence

Les lampes et les tubes fluorescents constituent une vaste famille très utilisée dans l’éclairage intérieur. De nombreuses formes existent, avec un ou deux culots, avec ou sans ballast incorporé. D’un point de vue pratique ces sources seront présentées suivant deux grandes familles : les tubes (deux culots) et les lampes (monoculot).

Généralités

Grâce à ses bonnes performances en durée de vie et efficacité lumineuse, à son bon rendu des couleurs et à un prix raisonnable, la fluorescence est la source privilégiée depuis des décennies en éclairage intérieur. Ses performances sont maintenant dépassées par les LED mais elle reste encore très utilisée car moins chère, → voir la comparaison entre les deux types de source. Le gaz ionisé est un mélange d’argon et de vapeur de mercure qui produit des ondes électromagnétiques dans l’ultraviolet. Des poudres fluorescentes déposées sur les parois de verre (d’où l’apparence opale de cette famille) permettent de convertir ces ondes électromagnétiques dans le visible.

Les sources fluorescentes proposent des puissances qui varient de 5W à 120W, sont alimentées en ballast magnétique ou électronique suivant les cas. La gradation électronique est possible avec ce type de lampe et largement utilisée, → voir le tableau synthétique des caractéristiques des différentes lampes.

Les tubes (T8 et T5)

Les tubes fluorescents (très souvent improprement appelés « néon ») sont utilisés depuis les années 1930/40 de manière courante. Les anciens tubes sont des tubes appelés T12 de 38mm de diamètre mais ceux-ci ont disparu et ne sont disponibles qu’en « relamping« . Les tubes encore très utilisés de nos jours sont les tubes T8 (26mm) et surtout les tubes T5 (16mm). Des tubes appelés T2 (diamètre 7mm) existent également pour des petites puissances (6 à 13W) mais sont en voie de disparition.

Les tubes T8

A la suite des tubes T12, les tubes T8 sont arrivés et sont encore utilisés. Ils ont été conçus pour un fonctionnement avec un ballast magnétique et sont adaptés également pour les ballasts électroniques. La gradation électronique est possible et largement utilisée.

Les tubes T5

Les tubes T5 sont d’une génération plus récente et ont une conception d’une part plus fine – donc permettant la conception de luminaire plus design – et d’autre part prenant en compte la température élevée à l’intérieur des luminaires : le pic d’efficacité est non plus à 25°C comme les tubes T8 mais à 35°C car le point « froid » des tubes n’est pas situé au centre du tube mais à l’extrémité, au niveau du cachet du fabricant.

Ces tubes ont été conçus pour des ballasts électroniques uniquement (pas de ballast magnétique possible pour les puissances supérieures ou égales à 14W) et reprennent à peu près les dimensions des tubes T8.

Ces tubes T5 ont très bonne réputation mais nécessitent une analyse fine de l’efficacité – en lm/W au niveau du luminaire, → voir la page dédiée à la performance énergétique – car les différences entre les tubes peuvent être très importantes (plus de 25% par exemple entre tube 35W et un tube 120W) et certains tubes T5 se retrouvent avec des efficacités moyennes. En effet, cette famille a été conçue suivant deux approches différentes :
– Maximiser l’efficacité énergétique, il s’agit des tubes HE (High Efficiency) qui ont été complétés récemment par des tubes T5 HE ECO
– Maximiser le flux sortant du tube, il s’agit des tubes HO (High Output) qui ont également été complétés récemment par des tubes T5 HO ECO.
Optimiser l’efficacité conduit à une puissance linéaire très faible (moins de 25W/m), et les besoins en éclairage sont souvent loin d’être suffisants. Le flux au mètre de cette famille (entre 40 et 55W/m) correspond d’ailleurs à peu près aux valeurs des tubes T8.

Tableau synthétique

Voilà ci-dessous les principales caractéristiques des tubes T5 et T8 (se référer aux données des fabricants pour avoir plus de précisions et d’exhaustivité, les données variant notamment suivant la température et les ballasts utilisés) :

*Pour les tubes T8 : valeur à 25°C, Magnétique/électronique. Pour les tubes T5 : ballast électronique, 25°C/35°C.

**Cette puissance est donnée pour des ballasts électronique de classe A2 suivant la classification du CELMA concernant les consommations des ballasts.

*** Efficacité donnée à 25°C pour les T8 et 35°C pour les T5 pour un ballast électronique de classe A2 suivant la classification du CELMA concernant les consommations des ballasts.

**** VHO : Very High Output.

	Forme tube	Culot	Forme culot
T5		G5
T8		G13

Les lampes

Les lampes fluorescentes ne sont en fait que des tubes « recourbés ». Le besoin d’avoir des sources de petits formats a conduit les fabricants à développer des tubes en modèle réduit, ce qui a été réalisé un « courbant » le tube, en rapprochant les électrodes et en ne gardant qu’un seul culot. Ces lampes – d’après le principe énoncé en haut de page : plus le volume est grand et homogène, plus l’efficacité est grande – ont une efficacité bien moins grande que les tubes vus ci-dessus mais sont largement utilisées dans les luminaires de petites dimensions comme les hublots, les appliques ou les lampadaires.

Dans ces lampes, deux familles sont bien distinctes :
– les lampes qui ne peuvent se brancher directement sur le 230V et qui nécessitent donc un appareillage séparé : ces lampes sont donc réservées à un usage professionnel, ce sont des lampes sans ballast intégré qui ont un culot bien spécifique.
– les lampes qui peuvent se brancher directement sur le 230V car un ballast est intégré dans le culot de la lampe (qui a du coup un volume important) : ces lampes sont utilisées très largement par le particulier et sont connues par lui sous le nom de « fluo compacte ».

Les lampes sans ballast intégré

Dans ces lampes, le ballast est séparé et le culot bien spécifique permet de la distinguer sans doute aucun possible d’une lampe avec ballast intégré.

Ces lampes peuvent avoir différentes formes et des tailles différentes et sont disponibles en version magnétique et/ou électronique suivant les années de conception :
– Simple : appelées communément TC ou TC-S. Ces lampes sont disponibles pour un ballast magnétique (TC-S) ou électronique (TC-EL) : attention les culots sont différents.
– Double : appelées communément TC-D. Ces lampes sont disponibles pour un ballast magnétique (TC-D) ou électronique (TC-DEL) : attention les culots sont différents.
– Triple : appelées communément TC-T. Ces lampes sont disponibles pour un ballast magnétique (TC-T) ou électronique (TC-TEL) : attention les culots sont différents.
– Longue : appelées communément TC-L. Ces lampes sont disponibles suivant les puissances pour un ballast magnétique ou électronique. Le culot est par contre le même.
– Ronde : appelées communément TC-R ou TC-C, elles existent en deux diamètres de tube : 26 ou 32mm .
– Mixte : appelées TC-DD, ce sont celles qui permettent d’éclairer une surface le plus uniformément possible.

Un résumé est disponible ci-dessous :

	Flux (lm)	Forme lampe	Longueur (mm)	Magnétique			Electronique
				Type	Culot	Forme culot	Type	Culot	Forme culot
5W	250		83	TC	G23		TC-EL	2G7
7W	400		113
9W	600		145
11W	900		214
10W	600		94	TC-D	G24d1		TC-DEL	G24q1
13W	900		116
18W	1200		128		G24d2			G24q2
26W	1800		149		G24d3			G24q3
13W	900		91	TC-T	GX24d-1		–	–	–
18W	1200		96		GX24d-2		TC-TEL	GX24q2
26W	1800		111		GX24d-3			GX24q3
32W	2400		123	–	–	–		GX24q3
42W	3200		145	–	–	–		GX24q4
57W	4300		182	–	–	–		GX24q5
60W	4000		167	–	–	–		2G8
70W	5200		208	–	–	–		GX24q6
120W	9000		285	–	–	–		2G8
18W	1200		220	TC-L	2G11		TC-L	2G11
24W	1800		315
36W	2900		410
40W	3500		535	–	–	–
55W	4800		535	–	–	–
80W	6000		565	–	–	–
22W	1350		29/216	T9-C	G10Q		T9-C	G10Q
32W	2050		32/307
40W	2900		32/409
22W	1800		16/192	–	–	–	T5-CT	2GX13
40W	3200		16/266	–	–	–
55W	4000		16/266	–	–	–
60W	5000		16/344	–	–	–
10W	600		89	–	–	–	TC-DD	GR10q
16W	1050		141	TC-DD	GR8
21W	1350		141	–	–	–
28W	1900		207	TC-DD	GR8
38W	2850		207	–	–	–

Les lampes avec ballast intégré

Les lampes « fluo compactes » bien connues du particulier doivent pouvoir être fixées directement sur un culot à vis (type E27) ou à baïonnette (type B22) et donc fonctionner directement sur le courant du réseau, c’est-à-dire en 230V/50Hz.

Comme expliqué dans la théorie des lampes, l’ionisation du gaz s’effectue d’une part en générant une grande différence de potentiel par l’intermédiaire des électrodes et d’autre part en limitant l’intensité du courant par un composant électrique type ballast. Ceci implique la présence d’un appareillage spécifique intermédiaire entre le courant et la lampe, et, dans le cas du particulier, le nécessaire positionnement de ce composant dans le culot.

Ceci explique pourquoi – même si la technique de la fluorescence existe depuis près d’un siècle – il a fallu attendre le développement de l’électronique pour voir apparaître ce type de lampe bien plus performantes (efficacité lumineuse et durée de vie) pour les particuliers que les lampes incandescentes ou halogènes.

Ces lampes possèdent néanmoins des caractéristiques bien inférieures (toujours en efficacité lumineuse et durée de vie) aux lampes fluo compactes avec ballast déporté étudiées plus haut et sont donc très peu utilisées dans l’éclairage professionnel.

Les lampes avec ballast intégré ne seront donc pas développées ici mais il faut noter les problèmes optiques (d’éblouissement entre autres) rencontrés avec ce type de lampe lorsque la forme de la lampe est bien différente de celle pour laquelle le luminaire ou l’abat-jour a été conçus.

Illustration lampe	Culot	Forme culot
	E14
	E27
	B22

 

Marquage

Un marquage utilisé très couramment dans la profession permet de préciser deux caractéristiques importantes des sources :
– le rendu des couleurs (IRC : Indice de Rendu des Couleurs), noté sur 100.
– la température de couleur proximale.

Ce marquage consiste entre 3 chiffres dont la centaine correspond à l’IRC et la dizaine et l’unité à la température de couleur proximale. Quelques exemples :
– 730 : IRC>70 et température de couleur de 3000 K
– 940 : IRC>90 et température de couleur de 4000 K
– 827 : IRC>80 et température de couleur de 2700 K.

Les lampes spéciales

Lampes à induction

Les électrodes constituent le maillon faible des lampes à décharge : pour augmenter la durée de vie des lampes dans les cas de maintenance difficile (luminaires situés au dessus d’escalator, de trains, de trémies….), il peut être intéressant de supprimer cet élément et de faire appel au principe d’induction. Ce dernier consiste à utiliser un champ électromagnétique pour créer la différence de potentiel et amorcer l’ionisation du gaz par la génération d’un courant à haute fréquence.

La pertinence de cette technologie chère a été remise en cause ces dernières années car deux technologies – supérieures en efficacité lumineuse et plutôt moins chères – rivalisent maintenant en terme de durée de vie (environ 50 000 h) :
– d’une part les ballasts et lampes fluorescentes longue durée de vie
– d’autre part les LED qui présentent également une durée de vie comparable.

Divers

De nombreuses sources spécifiques ont été développées par les fabricants (se référer à leurs catalogues) et en voici quelques exemples :
– lampe à bande d’amorçage pour les tubes T12 avec un allumage franc et fiable à basses températures
– lampe noire pour créer des atmosphères spécifiques
– lampe de couleur : les poudres fluorescentes n’émettent que dans certaines plages du spectre électromagnétique ce qui permet de réaliser quelques couleurs courantes (bleu, vert, rouge et jaune)
– lampe inactinique : les poudres fluorescentes n’émettent que dans certaines plages du spectre électromagnétique qui ont la propriété de générer une couleur à laquelle le papier photo sensible noir et blanc est insensible (ce qui n’est pas le cas pour le tirage en couleur)
– lampe « graphique » ayant une représentation des couleurs très réaliste
– lampe pour la boucherie et la volaille
– lampe pour les basses températures
– lampe pour les hautes températures
– lampe renforcée contre les bris de verre pour les applications dans l’alimentaire par exemple
– lampe « dynamisante » renforcée en lumière bleue pour rendre les gens plus réactifs et dynamiques
– …

Conclusion

Les lampes fluorescentes forment une vaste famille que les caractéristiques techniques (efficacité lumineuse, durée de vie, IRC, température de couleur proximale…) et le prix rendent particulièrement intéressantes. L’électronique a permis depuis les années 1980 le développement de nouveaux produits innovants (lampe fluo compacte avec ballast intégré) et plus performants (tubes T5).

Cette famille est en perte de vitesse au profit de la LED, → voir la comparaison entre ces deux sources.

Les produits très variés peuvent s’adapter à nombre de situations suivant les besoins et le choix est toujours un compromis entre :
– l’efficacité lumineuse (choix HE/HO)
– le coût
– l’encombrement (→ voir diamètre et dimensions)
– l’utilisation professionnelle (ballast déporté) ou pour les particuliers (ballast incorporé)
– le besoin de gradation
– la durée de vie
– l’IRC
– la température de couleur proximale.

Voici un résumé des principales utilisations et caractéristiques :

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mise à jour : 7 octobre 2019