Installation et maintenance : performance

Considérations générales

Une installation et une maintenance performantes correspondent à un luminaire de qualité (source et alimentation comprises), ainsi qu’à une installation et une maintenance bien faites : les luminaires sont en adéquation avec les besoins, fixés de manière sécuritaire tout en répondant aux normes et la maintenance est effectuée régulièrement de manière à maintenir le niveau d’éclairement prévu (voir éclairement moyen à maintenir).

Une fois ces considérations de bases effectuées, la performance peut se mesurer pour l’installation et la maintenance par deux indicateurs :
– le facteur de maintenance (FM) qui permettra de prendre en compte la baisse du flux lumineux dans le temps dans les études d’éclairement, voir ci-dessous
– l’étude en coût global.

Le choix de la source et du luminaire implique en effet un temps de pose et une maintenance prévisibles en fonction du type de local, deux paramètres qui interviennent dans le calcul d’amortissement d’un luminaire :
– Peut-être est-il plus intéressant d’acheter un luminaire plus cher et de passer moins de temps à l’installer (avec une connectique spécifique ou une version chantier par exemple) ?
– De prendre des sources et alimentations avec une plus grande durée de vie pour diminuer les frais de maintenance ?
– De prévoir un treuil pour descendre le luminaire ?
– Ou d’augmenter l’étanchéité (IP) du luminaire pour ne pas avoir à les nettoyer trop souvent ?

Il est donc nécessaire de veiller aux éléments suivants (et d’inclure les variantes dans une étude en coût global) pour pouvoir effectuer un choix pertinent selon la situation (et notamment l’empoussièrement du local) :
– durée de vie des sources
– durée de vie de l’alimentation pour les LED
– coût de la main d’œuvre (donc présence d’une équipe sur place ou non)
– accessibilité des luminaires
– système d’accroche mécanique
– système de connexion électrique
– étanchéité (IP)…

Calculs du facteur de maintenance

D’une manière générale (CIE 97)

Le facteur de maintenance (FM)

Le rapport technique CIE 97 datant de 2005 (Guide sur le maintenance des systèmes d’éclairage électrique intérieur, en anglais) propose une méthode pour calculer le facteur de maintenance (FM) à insérer dans les études d’éclairage.

Ce facteur de maintenance est défini comme le rapport entre l’éclairement moyen à maintenir et l’éclairement moyen initial. Le flux lumineux des luminaires a en effet naturellement tendance à diminuer au cours du temps et quatre raisons peuvent expliquer cette baisse :
– La diminution naturelle du flux de la source dans le temps (voir FDLL, Facteur de Dépréciation Lumen Lampe ),
– La non survie des sources (voir FSL, Facteur de Survie de la Lampe ),
– L’empoussièrement et le vieillissement du luminaire (voir FDL, Facteur de Dépréciation du Luminaire),
– L’empoussièrement de la pièce (voir FDSS, Facteur de Dépréciation Surface Salle).

Selon la CIE 97, le facteur de maintenance (FM) est calculé par la formule suivante :

FM = FDLL x FSL x FDL x FDSS.

Les facteurs secondaires (source, luminaire et pièce)

La source (FDLL et FSL)

La source a deux raisons distinctes qui peuvent provoquer une baisse du flux : soit une diminution naturelle du flux (mesurée par le FDLL, Facteur de Dépréciation Lumen Lampe), soit une mort prématurée de ladite source (mesurée par le FSL, Facteur de Survie de la Lampe). Bien évidemment cela dépend du type de source et la CIE 97 propose un tableau récapitulatif pour ces deux facteurs en fonction de la source, voir ci-dessous.

Pour les LED qui ne sont pas traitées dans la CIE 97 (puisqu’elle date de 2005), voir le rapport technique de la CIE ISO/CIE TS 22012 ou le paragraphe spécifique ci-dessous pour le calcul de FDLL et FSL.

Le luminaire (FDL)

Tout luminaire vieillit (le plastique jaunit par exemple) et s’empoussière. Le flux sortant du luminaire diminue donc dans le temps, ce qui est mesuré par le FDL, Facteur de Dépréciation du Luminaire.

Ce facteur dépend de différents éléments comme l’IP du luminaire, l’activité et l’empoussièrement du lieu où il est situé ou le plan de maintenance/nettoyage. La CIE 97 donne des valeurs comprises entre 1 et 0,45 suivant les cas même si dans la pratique ce facteur est régulièrement pris à 1 pour une étude d’éclairage « standard ». Cela contribue donc à surestimer l’éclairage au bout de la durée de vie définie.

La pièce (FDSS)

De même que pour les luminaires, toute pièce s’empoussière et les réflexions de la lumière sur les parois tendent à diminuer l’éclairage sur le plan utile. Suivant l’activité dans la pièce, la fréquence de nettoyage et les coefficients de réflexion, ce facteur a des valeurs comprises dans la CIE 97 entre 1 et 0,49.

Dans la pratique, ce facteur est également souvent pris à 1 pour des études d’éclairage « standards » (bien que la ISO/CIE TS 22012 par exemple propose 0,9 pour un bureau dont les sols/murs/plafonds sont nettoyés/peints tous les 5 ans, avec des coefficients de réflexion 0,2/0,5/0,7 dans un environnement « normalement propre », ce qui correspond à beaucoup de situations concrètes). Cela contribue donc aussi à surestimer l’éclairage au bout de la durée de vie définie.

Application pratique pour les LED (ISO/CIE TS 22012)

Afin de traiter le cas particulier des LED dans ces calculs, la CIE a publié des spécifications techniques spécifiques en février 2019, l’ISO/CIE TS 22012, dont les éléments principaux sont repris ici.

D’une manière générale

Dans la pratique, avec les LED, la survie est très proche de 100% (et très souvent dès qu’un défaut est constaté – driver défaillant par exemple – le produit est changé ou réparé) et donc dans les calculs FSL = 1. De plus, comme vu ci-dessus et pour des pièces « standards », FDL et FDSS sont également souvent pris à 1 (de manière grossière et inexacte) et du coup, il est courant de voir l’approximation suivante FM = FDLL.

Calcul du FDLL pour les LED

La durée de vie des LED à une température ambiante donnée s’exprime par :
– Une durée de vie (par exemple 50 000 h)
– Un taux de dépréciation du flux initial xx, sous la forme L_xx
– Un pourcentage des LED B_yy qui auront un flux inférieur au « xx » du flux initial au bout de la durée de vie définie.

Par exemple, L70B10 à 50 000 h signifie que 10% des modules seront considérés comme possédant une valeur inférieure à 70% au flux initial au bout de 50 000 h, voir plus de détails.

Pourtant, la durée de vie utile LxxByy est de moins en moins utilisée. En effet, il a été montré que la différence entre les valeurs à B10 et B50 est de l’ordre de 1% uniquement (voir le guide de LightingEurope « Évaluation des performances des luminaires LED »). Du coup « la valeur médiane B50 représente, avec un degré de précision suffisant, le niveau de dégradation du flux d’un certain nombre de produits a la durée de vie déclarée« .

La dépréciation du flux lumineux à une durée de vie et température données peut donc s’exprimer plus simplement en prenant systématiquement la valeur xx, de l’expression L_xxB50 (ou Lxx). A cela il faudrait encore préciser la température ambiante (Tq) qui dans la pratique est souvent prise à 25°C ou à 35°C.

Homogénéisation à 50 000 h

Pour homogénéiser et simplifier encore les calculs, une méthode est apparue pour avoir un référentiel à 50 000 h : en effet, il est beaucoup plus simple (et même indispensable si des luminaires avec des durées de vie différentes se trouvent dans une même pièce) de rapporter tous les coefficients de maintenance à une même durée de vie pour être sûr de parler des mêmes facteurs.

Le Facteur de Rapport de durée de vie (FR) a donc été créé pour prendre la référence de la durée de vie à 50 000h. Par exemple si la durée de vie des LED est de 30 000 h, ce facteur est pris à 0,8 (et à 0,6 pour 20 000h).

Ce facteur peut être utilisé avantageusement pour calculer le facteur de maintenance pour les luminaires LED à 50 000 h suivant la formule : FM ₅₀₀₀₀ = FDLL ₅₀₀₀₀ +FR ₅₀₀₀₀ + FDL ₅₀₀₀₀ + FDSS _50000.

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mise à jour : 25 février 2020