Facteurs à prendre en compte dans la conception de l'éclairage intérieur
Éclairage Intérieur Général dans le Passé et le Présent
Nous connaissons l'éclairage électrique des premiers jours, lorsque les salles de classe, les bureaux et d'autres espaces de travail généraux étaient éclairés par des globes prismatiques ou translucides. Ces globes étaient suspendus au plafond et abritaient des lampes à incandescence de telle manière que ces unités fournissaient des lumens directement et indirectement au plan de travail. Cela se produisait par réflexion sur les surfaces de la pièce. Les globes en verre étaient largement utilisés pour avoir une luminance élevée. Ainsi, ce schéma d'éclairage produisait un éblouissement considérable dans les yeux des travailleurs.
Dans les années 1930, l'éclairage indirect total à incandescence est apparu, avec des luminaires en forme de poêle ou en anneaux concentriques. Même avec une lampe à moitié argentée montée à l'envers dans un trou au centre de l'unité. Dans ce système, il redirigeait les lumens de la lampe vers le plafond. Ainsi, essentiellement, le plafond devenait la source de lumière.
Il est vrai que ces unités indirectes produisaient un éclairage de haute qualité sans éblouissement. Mais ce schéma d'éclairage était intrinsèquement très inefficace. Dans ce schéma d'éclairage indirect, aucun lumen ne voyageait directement vers le plan de travail. De plus, de nombreuses lampes étaient nécessaires dans un espace donné pour fournir une éclairement suffisant du plan de travail. Ainsi, beaucoup de chaleur (infrarouge) était produite, ce qui rendait souvent l'espace thermiquement inconfortable.À la fin des années 1930, l'apparition des lampes fluorescentes a initié un changement dans l'éclairage intérieur. Ces lampes avaient une luminance beaucoup plus faible que les lampes à incandescence. Ainsi, il n'était plus nécessaire d'envoyer tous les lumens de la lampe vers le plafond pour une redirection vers le bas. De plus, avec un arrangement approprié de persiennes et de lentilles, la plupart des lumens pouvaient être envoyés directement vers le bas. Bien sûr, la lampe fluorescente avait environ cinq fois l'efficacité de la lampe à incandescence. Par conséquent, 70 foot-candela d'éclairage fluorescent pouvaient être fournis plus efficacement que 30 foot-candela d'éclairage à incandescence.
L'avènement des lampes à halogénure métallique et aux vapeurs de sodium à haute pression a causé plusieurs changements supplémentaires dans l'éclairage intérieur dans les années 1960. Ils ont apaisé la crise énergétique au début des années 1970. Ces lampes sont concentrées et de haute luminance comme les lampes à incandescence. Elles avaient une efficacité sept fois ou plus grande. Ainsi, l'éclairage totalement indirect dans les espaces intérieurs est devenu économiquement viable une fois de plus pour la conception avec ces lampes. En conséquence, une réduction de la consommation d'énergie était quelque peu possible. Dans cet éclairage indirect avec ces lampes, les niveaux d'éclairement ont été abaissés. Ce système d'éclairage, malgré la fourniture d'un éclairement raisonnablement uniforme sur toute la surface de travail, nécessitait un éclairement supplémentaire aux emplacements de tâches.
Ainsi, nous notons que l'éclairage à incandescence n'est pas recommandé pour l'éclairage général des espaces intérieurs où l'éclairage fluorescent continue de dominer le schéma d'éclairage à incandescence. De plus, dans l'éclairage intérieur, en particulier la lampe fluorescente de 4 pieds-candela, 40 W à démarrage rapide est la lampe fluorescente la plus couramment utilisée. Les lampes à halogénure métallique apparaissent davantage chaque année dans l'éclairage indirect, tant pour les luminaires suspendus au plafond que pour les unités intégrées au mobilier de bureau. La lampe la plus populaire pour ces utilisations est la lampe à halogénure métallique de 400 W recouverte de phosphore. Les lampes à sodium à haute pression dans des luminaires soigneusement conçus gagnent une certaine acceptation dans l'éclairage intérieur, mais sont généralement recommandées uniquement pour les salles à haut plafond où la bonne restitution des couleurs n'est pas importante, telles que les gymnases.
Lampes pour l'Éclairage Intérieur
Le concepteur d'éclairage intérieur choisit généralement les lampes parmi les types de lampes suivants :
Sodium à haute pression
Chacun des types ci-dessus a ses propres forces et faiblesses. Les facteurs que le concepteur devrait prendre en compte lors du choix d'une lampe sont :
Considération de l'efficacité lumineuse. L'efficacité lumineuse est le rapport entre la sortie de lumens de la lampe et la puissance électrique (en watt) entrante dans la lampe. L'éclairement requis doit être fourni par la lampe en conjonction avec l'éclairage de manière économique.
La durée de vie de la lampe doit être prise en compte par les concepteurs. Ils devraient penser aux difficultés de remplacer les lampes brûlées et si le remplacement groupé des lampes est le meilleur choix économiquement ou non.
La maintenance des lumens de la lampe est un facteur important. La question peut se poser si il est important de maintenir un certain niveau minimum d'éclairement en tout temps.
Une autre considération importante est la couleur, le facteur d'apparence. Bien que toutes les lampes listées produisent une lumière "blanche", leurs CCT et CRI diffèrent. Les concepteurs devraient considérer l'importance des couleurs de la tâche visuelle et de son environnement pour être fidèlement reproduites.
Les équipements auxiliaires nécessaires avec les lampes posent une grande question. Comme nous l'avons vu, toutes les sources lumineuses à décharge de gaz nécessitent un ballast, alors que les lampes à incandescence n'en ont pas besoin. Les types de ballast utilisés peuvent affecter la sortie de la lampe, sa durée de vie, la fiabilité de démarrage, l'efficacité du système et le confort des occupants.
Les concepteurs devraient penser à d'autres facteurs divers, tels que s'il y a des facteurs présents dans l'environnement spécifique, si la température est un problème, si la zone doit être exempte d'effets stroboscopiques, si les interférences électromagnétiques perturbent les activités dans l'espace, si les fumées présentes peuvent causer une corrosion ou une atmosphère explosive, etc.
Considération de l'Efficacité Lumineuse
La comparaison des trois premiers facteurs pour les quatre types de lampes courants est présentée dans le tableau ci-dessus. Discutons d'abord de l'efficacité de la lampe. Pour les lampes à incandescence, l'efficacité varie de 12 lm/W pour la lampe standard de 40 W à 22 lm/W pour la lampe standard de 500 W. Pour les lampes à incandescence dont la conception reste inchangée, l'efficacité de la lampe augmente avec la puissance de la lampe. Cela se produit principalement parce que les filaments plus épais des lampes de plus forte puissance peuvent fonctionner à des températures plus élevées pour la même durée de vie. Les lampes PAR (Parabolic Aluminized Reflector) et R (Reflector) ont généralement une efficacité inférieure aux lampes standard de même puissance. Cela est dû au fait que les lampes PAR et R sont conçues pour avoir une durée de vie plus longue.
Les lampes fluorescentes offrent des efficacités beaucoup plus élevées que les lampes à incandescence, malgré les pertes de ballast. Par exemple, la lampe fluorescente standard de 40 W blanche froide émet 3150 lumen initialement et son ballast consomme 12 W. Ainsi, l'efficacité est de 3150/40 = 79 lumens /watt initialement et en incluant la perte de ballast, la puissance totale est de 52 W, soit 3150/52 = 61 lumens / watt en tout. Ce taux d'efficacité global est utilisé pour la figure ultérieure sur le marché. Dans le schéma de conception d'éclairage, les lampes fluorescentes sont utilisées en paires avec un seul ballast pour améliorer l'efficacité globale. Par exemple, chacune des deux lampes fluorescentes consomme 40 W et leur ballast commun consomme 12 W, donnant une efficacité initiale de 68 lumen/W en tout. Dans le cas des lampes fluorescentes à préchauffage, les efficacités des lampes sont très faibles. Dans cette ère moderne, les ballasts des lampes fluorescentes sont conçus de telle manière qu'ils sont considérés comme des lampes d'économie d'énergie avec la plus haute efficacité lumineuse.
Les lampes à halogénure métallique ont des efficacités plus élevées que les lampes au mercure. C'est dû à l'ajout de sels halogénurés dans les lampes à halogénure métallique. Par exemple, une lampe à halogénure métallique de 400W émet 34000 lumen initialement et son ballast consomme 460 W. Cela donne une efficacité initiale globale de 745 lumen/W. Ainsi, les tailles de puissance plus faibles donnent des efficacités plus faibles.
De nouveau, dans le cas des lampes à sodium à haute pression, elles offrent une haute efficacité. Mais la lampe à sodium à basse pression, ayant une efficacité plus élevée, n'est pas adaptée à l'éclairage intérieur. C'est en raison de ses propriétés de restitution des couleurs médiocres. Par exemple, la lampe à sodium de 400 W émet 50000 lumens initiaux et son ballast consomme 75 W. Ainsi, l'ensemble consomme 475 W. Son efficacité lumineuse initiale est de 105 lumen/W. Par composition, la lampe à sodium de 100 W émet 9500 lumens, consomme 135 W, et a une efficacité initiale de 70 lumen/W.
Considération de la Durée de Vie des Lampes
La deuxième colonne du tableau ci-dessus montre la durée de vie des lampes en heures. Nous supposons toujours que les opérations des lampes sont à leur tension nominale et à une température normale. La durée de vie des lampes dépend des types de lampes. La durée de vie des lampes à incandescence standard est de 750 ou 1000 heures. De nouveau, les lampes PAR et R sont évaluées à 2000 heures. Pour les lampes fluorescentes, leurs durées de vie sont basées sur 3 heures de combustion par démarrage, tandis que les lampes fluorescentes à préchauffage ont des durées de vie évaluées à l'extrémité basse de la plage, soit 7500 ou 9000 heures. La lampe à démarrage instantané est durable pendant 12000 heures. De nouveau, la durée de vie de la lampe à démarrage rapide dure 18000 ou 20000 heures.
La durée de vie des lampes à halogénure métallique dépend du nombre d'heures de combustion par démarrage. Leurs durées de vie sont pour 10 heures par démarrage. Par exemple, la lampe à halogénure métallique de 400 W a la durée de vie la plus longue, soit 20000 heures. La lampe de 1500 W a la durée de vie la plus courte, soit 3000 h. De nouveau, toutes les lampes à sodium à haute pression ont une durée de vie de 24000 heures lorsqu'elles sont utilisées avec des ballasts spécialement conçus. Les lampes à sodium à haute pression sont utilisées à la place des lampes au mercure en raison de leur puissance plus faible et de leur durée de vie plus longue. Les lampes au mercure ont une durée de vie de 12000 heures.
Considération de la Dépréciation en Pourcentage des Lumens
Le pourcentage de dépréciation des lumens des lampes est indiqué dans le tableau.
Dans le cas des lampes à incandescence standard, elle se déprécie en sortie de lumens de 10 à 22% au cours de la durée de vie de la lampe.
Dans le cas des lampes fluorescentes, la valeur de lumens à 100 heures est appelée lumens initiaux et la dépréciation des lumens est calculée à partir de ce point et est basée sur 3 heures par démarrage.
Le facteur moyen de lumens est le pourcentage des lumens initiaux à attendre à 40% de la durée de vie nominale. Le facteur de dépréciation des lumens de la lampe est le pourcentage des lumens initiaux à attendre à 70% de la durée de vie nominale.
Par exemple, la lampe fluorescente standard de 40 W blanche froide donne 3150 lumens initiaux à 100 heures et 2650 lm à 70% de la durée de vie nominale (14000 heures). Ainsi, son facteur de dépréciation des lumens est de 0,84 ou 16% de dépréciation en sortie de lumens.
Les lampes à décharge à haute intensité ont leurs cotes de lumens initiaux à 100 heures. La dépréciation des lumens pour ces lampes est donnée en termes de lumens moyens, qui est la sortie de lumens à attendre à environ 70% de la durée de vie nominale. Les lampes à hal
