Éclairagisme/Conversion d'énergie par fluorescence
 |
|||
| Chapitre no4 | |||
| Leçon : Éclairagisme | |||
|---|---|---|---|
| Chap. préc. : | Conversion d'énergie par incandescence | ||
| Chap. suiv. : | Lampes à décharge | ||
En raison de limitations techniques, la typographie souhaitable du titre, « Éclairagisme : Conversion d'énergie par fluorescence
Éclairagisme/Conversion d'énergie par fluorescence », n'a pu être restituée correctement ci-dessus.
Sommaire |
Principe de la fluorescence[modifier]
L'éclairage par fluorescence associe la décharge électrique dans un gaz (luminescence) et la production de lumière par la fluorescence. Un corps est dit fluorescent lorsque, frappé par certaines radiations, il les absorbe et restitue des radiations de longueur d'onde égale ou différente.
Amorçage d'un tube[modifier]
Dans un tube fluorescent, la différence de potentiel entre les électrodes provoque, dans l'atmosphère d'argon de la lampe, un déplacement d'électron du pôle négatif vers le pôle positif. L'élévation de la température de l'argon ionisé vaporise le mercure contenu dans la lampe. Dès lors, tout se passe comme si le mercure était seul dans la lampe.
Production de la lumière[modifier]
Les électrons émis par les électrodes rencontrent sur leurs parcours les atomes de mercure (1). Ils agissent alors sur les électrons périphériques de ce métal à l'état de vapeur en élevant leur niveau d'énergie (2). Les électrons périphériques ainsi excités à chaque collision retombent ensuite à leur niveau antérieur en libérant des photons (particule de lumière)(3). Ces photons étant dans l'ultraviolet ne peuvent donner directement de la lumière visible. Les radiations ultraviolettes, dont la longueur d'onde est de 253,7 nm sont rendues visibles pas les poudres fluorescentes qui tapissent la paroi interne du tube et dont le rayonnement se situes entre 400 et 750 nm.
Spectre lumineux[modifier]
Le spectre lumineux d'un tube fluorescent est dû d'une part au gaz ionisé, d'autre part à la substance fluorescente. Il n'est pas continu, mais composé d'une succession de raies de longueur d'onde différente.
La combinaison des poudres fluorescentes doit permettre un très bon rendement lumineux et un spectre se rapprochant de la lumière du jour.
En l'absence de poudre fluorescente, le tube n'émet que des rayonnements ultraviolet qui vont réagir de façon extérieur, c'est ce qu'on appelle la lumière noire.
Allumage du tube[modifier]
Alimentation du tube : stabilisation[modifier]
La décharge électrique alimentée par le courant électrique provoquerait, aussitôt amorcée, un court-circuit si une résistance ou impédance de stabilisation n'était pas intercalée entre la source du courant et le tube : C'est le ballast.
Allumage par starter[modifier]
Le starter à pour but, en fermant le circuit des filaments, d'assurer le chauffage des cathodes pour les rendre très émissives pendant un court instant.
- Au repos le starter est ouvert.
- On ferme l'interrupteur : la tension du secteur se trouve appliquée aux bornes du starter, le néon qui s'ionise à partir de 80 V devient conducteur, le starter s'allume
- Le starter allumé, la chaleur dégagée par cette décharge déforme les électrodes bi-métalliques qui viennent en contact. À ce moment la lueur disparaît. D'autres part, le courant s'établit par le starter : les deux électrodes montées en séries avec le ballast s'échauffent et deviennent émissives.
- Les électrodes bi-métalliques du starter se refroidissent et se séparent brutalement en reprenant lors positions initiales. Cette coupure entraîne une surtension aux bornes du tube d'où l'amorçage du tube. Le courant s'établit dans le tube.
- La tension aux bornes du tube est d'environ de 10 à 40 V. Elle est insuffisante pour provoquer l'ionisation du néon dans le starter. Si le tube ne s'est pas allumé, la tension aux bornes du starter permet a nouveau une ionisation du néon et un nouveau cycle recommence jusqu'à ce que le tube soit allumé.
Température des couleurs[modifier]
La température des couleurs caractérise l'ambiance colorée, chaude ou froide, que les tubes fluorescents permettent d'obtenir :
| Température apparente | Température de couleur |
|---|---|
| Chaude (blanc rosé) | < 3300 K |
| Intermédiaire (blanc) | 3500 à 5500 K |
| Froide (blanc bleuté) | > 5500 K |
Remarque : la température de couleur d'un tube fluorescent ne fournit aucune indication sur la répartition spectrale qui seule, détermine le rendu des couleurs.
Indice de rendu des couleurs (IRC)[modifier]
Il caractérise l'aptitude des tubes fluorescents à ne pas déformer l'aspect coloré habituel des surfaces qu'ils éclairent. Par convention, cet indice est compris entre 0 et 100. S'il n'y a aucune différence d'aspect, l'indice est 100.
| Rendu des couleurs | Valeur de l'IRC |
|---|---|
| Médiocre | 60 < IRC < 80 |
| Moyen | 80 < IRC < 85 |
| Bon | IRC > 85 |
Spectre lumineux[modifier]
Le spectre lumineux est dû au gaz ionisé et à l'excitation de la substance fluorescente. Le spectre n'est pas continu, mais composé d'une succession de raies de différente longueur d'onde.
| Température de couleurs | Dénomination | IRC |
|---|---|---|
| 6300 K | Lumière du jour | 92 |
| 5000 K | Blanc harmonie | 90 |
| 4300 K | Blanc industrie | 65 |
| 3800 K | Blanc brillant de lux | 83 |
| 3000 K | Blanc soleil de lux | 80 |
| 2700 K | Blanc confort | 95 |
Le mélange de poudre de sels fluorescent permet de faire varier es teintes de spectres lumineux. Chaque fabricant présente ses tubes sous des appellations commerciales très différentes.
Caractéristiques des tubes fluorescents[modifier]
Efficacité lumineuse[modifier]
Pour un tube de diamètre 26 mm – 32 W, l'efficacité lumineuse est de : 3200 lm / 32 w = 100 lm.W-1.
Flux lumineux[modifier]
Le flux lumineux a tendance a diminuer avec le vieillissement. Le flux donné par le constructeur est la valeur obtenue après 100 heures de fonctionnement.
Durée de vie[modifier]
La durée de vie des tubes fluorescents est beaucoup plus élevée que celle des lampes à incandescence de 4000 à 6000 heures
Désignation d'un tube fluorescent[modifier]
- La puissance électrique : elle est liée à la longueur du tube : 18 W pour 0,6 m ; 36 W pour 1,2 m ; 58 W pour 1,5 m
- La teinte de couleur : blanc confort, blanc soleil …
- La nature du dispositif d'allumage : direct ou avec starter
- Le culot : une ou deux broches
- La forme du tube : droit, U, circulaire, miniature
