Remplacer les lampes

On remplace simplement les lampes par des lampes ayant un meilleur rendement lumineux. Les professionnels parlent de “relamping”

• Soit toutes les lampes sont remplacées en une fois, ce qui demande un investissement plus élevé mais qui sera rapidement rentabilisé.

• Soit les lampes sont remplacées lorsqu’elles sont défectueuses. Dans ce cas, l’investissement est faible, mais l’économie d’énergie mettra un certain temps pour devenir significative.

Critère énergétique

Le retrait programmé des lampes les plus énergivores comme la lampe à incandescence classiques et certaines lampes halogènes  “indésirables” marque un tournant important dans l’histoire de l’éclairage.

Indépendamment du fait que ce type de lampes n’existe plus ou n’existera plus à court terme, il n’est pas inutile, d’un point de vue énergétique, d’envisager leur remplacement prématuré par des lampes plus performantes.

Actuellement, la venue sur le marché des lampes (ou luminaires) LED bouscule complètement le marché de l’éclairage. En effet, les lampes de type fluocompactes ne sont plus la seule alternative au remplacement des lampes à incandescence de type classique ou halogène.

Source : Commission Européenne 2009.

Cependant, l’énergie n’est pas le seul critère qui doit motiver la décision de remplacer les lampes à incandescence. D’autres critères entre en ligne compte comme le confort, l’environnement, la pérennité, …

Critère de confort

La philosophie d’Énergie+ est toujours la même depuis la parution de la première version, à savoir : “à confort égal, une économie d’énergie est toujours profitable !”. Dans bien des projets de rénovation partielle du système éclairage, la performance énergétique est recherchée (et insidieusement la performance économique) sans se soucier du confort lumineux.

Exemple : lorsqu’une lampe à incandescence placée dans un luminaire est remplacée rapidement par une lampe fluocompacte sans tenir compte du réflecteur du luminaire, des différences photométriques des deux luminaires, du rendu de couleur, de la température de couleur de la lampe, …,  le résultat est rarement à la hauteur des ambitions de départ.

Photométrie du luminaire

L’association d’une lampe avec un luminaire donne une photométrie différente de celle de la lampe seule. En d’autres termes, une photométrie de luminaire a été établie avec une lampe bien précise. Le fait de remplacer cette lampe par une autre non identique modifie nécessairement la répartition du flux lumineux.

La figure suivante est un peu “caricaturale” mais déjà rencontrée à plusieurs reprises et pas uniquement au niveau des maisons unifamiliales !

Rendu de couleur

Face au rendu de couleur, les sources lumineuses ne sont pas égales. Si pour une application bien précise, le rendu de couleur avait une importance capitale, bien des lampes classées comme peu énergivores ne concurrencent pas les lampes à incandescence qui, par définition, ont un rendu de couleur de 100. Dans ce cas bien précis le choix entre différentes lampes se réduit à “peau de chagrin”.

Température de couleur

Il est important aussi de conserver la température de couleur de la lampe remplacée sachant que, dans le cas contraire, l’ambiance risque d’être plus froide par exemple.

Critère de sécurité et d’environnement

En général, c’est la teneur en mercure des lampes fluorescentes qui devra interpeler le gestionnaire du bâtiment tertiaire. Ce n’est pas un critère d’exclusion, mais plutôt de réflexion par rapport aux précautions à prendre par les services de maintenance et aux filières de recyclages existantes.
Une réflexion similaire peut être menée pour les lampes LED. En effet, l’utilisation de terres rares et de substances toxiques dans la fabrication des LEDs interpelle par rapport à l’environnement.

Critère de pérennité

La durée de vie de la lampe est importante aussi dans la décision à prendre quant au remplacement d’une lampe par une autre plus performante. De manière générale, les nouvelles sources lumineuses comme les lampes fluocompactes et LED ont des durées de vie nettement plus longue que les lampes à incandescence et les lampes halogènes.

Critère du nombre d’allumages

Pour certaines applications comme pour les luminaires des cages d’escalier sur détection de présence, le nombre d’allumages et d’extinctions peut être important. Certaines sources lumineuses comme les fluocompactes sont très sensibles à ce type de sollicitation. Les LED, par contre, ne ressentent que très peu les cycles d’allumage et d’extinction.

Critère du dimming

Certaines lampes comme les fluocompactes sont sensibles au dimming qui accélère le vieillissement prématuré de ce type de lampe.

Lampe à incandescence ⇒⇒ Lampe halogène classe B et C

Lorsque l’indice de rendu de couleur a une importance primordiale dans l’application souhaitée, le remplacement de la lampe à incandescence par une lampe halogène peut être envisagé. En effet la lampe halogène consomme moins d’énergie que la lampe à incandescence. De plus, de nouveaux systèmes dans la lampe halogène permettent de récupérer une partie des infrarouges émis pour les renvoyer sur les filaments : la chaleur qui était perdue initialement est donc récupérée. Une économie d’énergie de l’ordre de 30 % est à la portée de ce type de lampe. La lampe halogène est un peu plus chère que l’incandescence classique, c’est vrai, mais possède une durée de vie plus longue (de 2 à 4 ans à raison de 3 heures d’allumage par jour). Les fonctionnalités de l’halogène sont identiques à celles de la lampe à incandescence. Par exemple, le dimming ne change pas. Enfin, l’halogène est aujourd’hui la solution basse consommation la moins chère du marché.

Lampe à incandescence ⇒⇒ Lampe fluocompacte

Une lampe à incandescence (efficacité lumineuse : 10 – 12 lm/W) peut être tout simplement remplacée par une lampe fluorescente compacte (efficacité lumineuse : de l’ordre de 100 lm/W).

Ainsi, pour une durée d’éclairage de 8 à 9 heures par jour, le remplacement d’une lampe à incandescence de 60 W par une lampe économique de 13 W est amorti en plus ou moins 1 an (pour un prix du kWh de 0,15 €). À cette économie s’ajoute la diminution des frais de maintenance grâce à l’augmentation de la durée de vie des lampes (10 fois supérieure à celle des lampes incandescentes).

Pour le remplacement d’une même lampe incandescente, les fabricants proposent souvent des lampes fluocompactes de puissance moindre (exemple : remplacement d’une lampe incandescente de 60 W par une fluocompacte de 11 W). Ces propositions sont valables en début de vie des lampes. Cependant le flux lumineux des lampes fluocompactes chute relativement fort durant leur durée de vie. C’est pourquoi il est conseillé de choisir une lampe fluocompacte ayant au départ un flux lumineux supérieur à celui de la lampe incandescente existante.

Pour peu que la taille de la lampe fluocompacte soit compatible avec le luminaire, on peut augmenter un niveau d’éclairement insuffisant en augmentant la puissance recommandée dans le tableau ci-dessus (exemple : une lampe fluocompacte de 25 W en remplacement d’une lampe incandescente de 60 W). Il faudra cependant se méfier de l’augmentation du risque d’éblouissement avec l’augmentation du flux lumineux.

La lampe fluocompacte existe en lumière chaude et en lumière froide. Pour obtenir une qualité de lumière identique à celle de la lampe à incandescence, il faut opter pour une fluocompacte dont la température de couleur correspond à une lumière chaude. Aussi, la lampe fluocompacte possède un indice de rendu des couleurs de 80 (minimum imposé par la norme NBN EN 12464).

Lors du remplacement de la lampe à incandescence par une lampe fluocompacte, il faudra aussi être vigilant par rapport :

• au temps d’allumage pour obtenir 100 % du flux lumineux ;
• à la température à laquelle la lampe est soumise. Rien ne sert de placer une fluocompacte dans un luminaire externe ;
• à la photométrie du luminaire existant ;
• de la présence de mercure ;
•  …

Enfin, un des inconvénients de la lampe fluocompacte est qu’on ne peut pas avoir tout à fait les mêmes usages qu’avec la lampe à incandescence classique sachant qu’elle n’aime pas le dimming. En effet, celui-ci :

• augmente le vieillissement prématuré de la fluocompacte ;
• diminue le rendu de couleur ;
• noirci rapidement les parois du tube.

Lampe à incandescence ⇒⇒ Lampe LED

Incontestablement, la lampe à LEDs est promise à un “brillant” avenir. En effet, ce type de lampe cumule les principaux avantages suivants :

• Une durée de vie théorique très longue (de l’ordre de 50 000 heures voire plus). La durée pratique actuelle de la lampe serait de l’ordre de 20 000 à 30 000 heures. Mais aucun fabricant n’est à même d’avancer des chiffres précis. La technologie est encore trop jeune en LED d’éclairage. Ceci dit, le remplacement d’une lampe à incandescence  par une lampe LED résout le problème de la faible durée de vie de la lampe à incandescence (1 000 à 2 000 heures suivant les conditions d’emploi) ;
• Un nombre d’allumage et d’extinction très important (⇒ ∞).
• Une très bonne efficacité dans le froid). La lampe à incandescence, elle, n’aime pas trop les grandes variations de température.

Des petits bémols actuels (qui peuvent évoluer favorablement dans un avenir proche) à mettre au passif de la lampe LED par rapport à l’incandescence sont :

• Le rendu de couleur Ra n’est pas “tip top”. Supérieur à 80 % d’accord, mais plus faible que celui de la lampe à incandescence.
• Ce type de lampe à culot présuppose que le “driver” se trouve dans la lampe même. En général, le “driver” se trouve dans le culot.

Exemple d’étude thermique réalisée : les “entailles” pratiquées dans le globe sont des dissipateurs de chaleur : que se passe-t-il si on renverse la lampe la tête en bas comme c’est le cas dans beaucoup configuration d’éclairage  ? La dissipation thermique est-elle suffisante ? Ces points d’interrogation sont en cours d’étude à l’heure actuelle.

• L’esthétique de la lampe dite “blanche” pourrait paraître peu enviable aux yeux de certaines personnes. Question de goût ! Ceci dit, les fabricants travaillent à la résolution de ce problème. De par la présence des “radiateurs” de globe, la photométrie est sensiblement différente de celle d’une lampe à incandescence. À voir si le résultat est acceptable.

Lampe LED éteinte et allumée.

• Le prix actuel de ce type de lampe est naturellement élevé. Question de temps ? À suivre !

Tubes 38 mm (T12) ⇒⇒ Tubes 26 mm (T8)

Il est intéressant de remplacer les tubes fluorescents de Ø 38 mm (ancienne génération) par des Ø 26 mm qui ont une efficacité lumineuse supérieure. Ils ont la même longueur, le même culot et utilisent les mêmes ballasts (à l’exception des tubes fluorescents à allumage rapide). Ils sont donc directement interchangeables.

BE : ballast électronique
BC : ballast conventionnel (électromagnétique)

Source : Laborelec.

De même les tubes rapid-start ne peuvent être simplement remplacés par des tubes de ∅ 26 mm car ils nécessitent des auxiliaires différents.

Lorsque le niveau d’éclairement est insuffisant, le remplacement par des lampes à meilleure efficacité lumineuse permet, à puissance égale, une augmentation du flux lumineux.

On trouve encore des tubes fluorescents dits “standards” (c’est-à-dire avec un mauvais rendu de couleur). Leur remplacement par des tubes type 830 ou 840 ne diminuera pas la consommation énergétique, mais augmentera le flux lumineux d’environ 15 %, avec l’avantage de rendre aux occupants leur “teint naturel”.

Tubes 26 mm (T8) ⇒⇒ Tubes 16 mm (T5)

Y a t-il un intérêt particulier à remplacer les lampes T8 par des lampes T5 ? A priori non, pour la simple raison qu’il faut modifier tout l’équipement du luminaire. En effet, les tubes de ∅16 mm sont plus courts que ceux de ∅ 38 mm et de ∅ 26 mm, ce qui impose de remplacer également les luminaires.

Même si l’efficacité lumineuse des lampes T5 (à une température ambiante de 35°C) est meilleure que celle des lampes T8 (à une température ambiante de 25 °C) et sachant que les conditions d’ambiance sont différentes d’un projet à l’autre, il ne faut pas tirer de conclusion hâtive en privilégiant une lampe plutôt que l’autre. Cependant, on voit apparaître sur le marché des kits de remplacement des lampes T12 ou T8 par des T5. Ces kits sont équipés d’un ensemble compact tel que décrit dans la figure suivante :

Exemple de solution proposée par un fabricant
Toutefois, le placement de ces adaptateurs T8-T5 n’est pas une solution à proposer dans des projets professionnels (marquages CE et ENEC ne sont plus valables ; la durée de vie de ces adaptateurs n’est pas prouvée ; la photométrie du luminaire change (risque d’éblouissement) ; le flux lumineux de la lampe T5 diffère du flux de la lampe T8 d’origine (risque de problème de niveau d’éclairement).

Tubes 26 mm (T8) ⇒⇒ Tubes LED

Une alternative au remplacement d’un tube T8 par un tube T5 est le tube LED. En effet, le tube LED (s’il est de bonne qualité) offre les avantages d’avoir une plus grande durée de vie et une consommation plus faible, et d’être moins sensible aux cycles d’allumage/extinction. On effectue, dans ce cas, le remplacement du luminaire équipé d’un tube fluorescent T8 et d’un ballast conventionnel (électromagnétique) par un tube LED à driver intégré. Notons aussi que le tube est exempt de mercure contrairement aux tubes fluorescents (par contre les LED contiennent d’autres produits rares et nocifs).

Mais attention ! Le placement de tubes LED dans un luminaire existant conçu pour tube TL fait que les marquages CE et ENEC ne sont plus valables.  Les exigences de qualité et de sécurité prescrites par les normes ne sont donc plus garanties. Une normalisation est cependant en cours.

De plus on fera attention à la photométrie du luminaire équipé du tube LED qui sera sensiblement différente du luminaire initialement équipé d’un tube fluorescent. De plus, il faudra aussi être attentif à la luminance du tube LED (surtout dans le cas du tube clair). Mal adapté au luminaire d’origine, le tube LED pourrait causer un inconfort dû à l’éblouissement.

Il faudra aussi peut-être adapter le luminaire pour évacuer la chaleur afin de ne pas compromettre la durée de vie du tube (par le placement d’un ventilateur par exemple). Les nouveaux luminaires résolvent ce problème par un système de refroidissement “passif” (sorte de “dissipateur à lamelles” similaire à ceux utilisés pour les  processeurs d’ordinateur).

Enfin, le marché du LED est envahi de produits de bonne comme de médiocre qualité. Avant, le marché de l’éclairage était contrôlé par des professionnels de l’éclairage. Actuellement, des électroniciens se lancent dans l’aventure de l’éclairage avec plus ou moins de réussite. Sachant que le métier de l’éclairage est tout à fait spécifique et demande beaucoup de “savoir-faire” : prudence, prudence, …

Il existe maintenant sur le marché des lampes aux iodures (ou halogénures) métalliques pouvant remplacer directement les lampes au sodium ou au mercure en gardant les auxiliaires d’origine. Ce remplacement a surtout pour but d’améliorer :

• le rendu de couleur Ra (on passe de Ra = 48 à 69) et l’efficacité lumineuse (de l’ordre de 150 %) d’un luminaire initialement équipé d’une lampe au mercure;
• la température de couleur (on passe de 2 150 à 3 800 K) d’un luminaire équipé d’une lampe au sodium et ce afin d’augmenter la performance visuelle.

Lampe au sodium ⇒⇒ Lampe aux iodures métalliques

Lampes sodium haute pression et iodure métallique.

Si l’on doit effectuer le remplacement des lampes sodium HP pour des raisons de confort (efficacité visuelle due à la température de couleur de la lumière plus élevée), on prendra en considération les caractéristiques suivantes :

Enfin, lorsque l’on envisage le montage d’une lampe aux iodures métalliques sur un luminaire équipés d’un ballast existant pour lampe au sodium, il faut être conscient de la réduction de la durée de vie de la lampe :