Vachon Remi 1S6 Legrand Kevin Frottier Arthur T. P. E Introduction : Dans ce TPE, notre projet d’etude est base sur les ampoules. Cherchons a savoir si les ampoules dites « ecologique » le sont elles vraiment par rapport aux ampoules classiques (incandescentes), en prenant en compte le cycle de vie du produit. Nous verrons dans un premier temps les differentes varietes d’ampoules existantes sur le marche, puis dans un seconde partie nous analyserons les differents caracteristiques en fonction de leurs usages.
Nous appuierons nos affirmations grace aux experiences que nous avons realisees. I) Une variete d’ampoules 1) Avant toute chose Quelle est la qualite de la lumiere ? La qualite de la lumiere percue par l’oeil depend de la multiplicite des sources lumineuses et de la reflexion sur les murs ; d’ou l’importance de la decoration des parois et des lampes. La technologie des ampoules offre une reelle variete dans la blancheur de la lumiere et dans la presence ou l’absence d’ultraviolets. Quels sont les liens entre lampes et ampoules ? Une ampoule est l’enveloppe de verre qui protege un systeme electrique produisant de la lumiere.
Par extension, l’ampoule designe l’ensemble fiole de verre et son systeme electrique. Les modeles electriques disposent d’un ou
Des traitements du verre (depoli, couche blanche) et des gaz internes ameliorent la blancheur de la lumiere. Des versions teintees (bleu, jaune, rose, etc. ) colorent legerement la lumiere en harmonie avec un decor et une ambiance. L’ampoule a incandescence traditionnelle, inventee en 1879 par Joseph Swan et amelioree par les travaux de Thomas Edison, produit de la lumiere en portant a incandescence un filament de tungstene, le metal qui a le plus haut point de fusion (3 430 °C). A l’origine, un filament de carbone etait utilise, ce dernier en se sublimant puis en se condensant sur le verre de la lampe, opacifiait assez rapidement le verre. . Ampoule de verre, aussi appelee globe, bulbe ou enveloppe 2. Gaz inerte 3. Filament de tungstene 4. Fil conducteur (contact avec le plot central) 5. Fil conducteur (contact avec le culot) 6. Fils de support du filament 7. Monture ou support en verre 8. Culot (contact electrique) 9. Culot (pas de vis ou baionnette, etc. ) 10. Isolant 11. Plot central (contact electrique) Quelle est sa consommation ? Sa consommation est moyenne. On la place la ou une autre ampoule n’est pas preferable et notamment dans les couloirs et les escaliers car elle supporte bien de courtes periodes d’allumage.
Elle produit beaucoup de chaleur. -lampe a halogene Qu’est-ce qu’une ampoule halogene ? Il s’agit d’une sorte d’ampoule a incandescence dont le filament de tungstene est porte a plus haute temperature. Consequences, le verre est remplace par du quartz et la lumiere est moins jaune : c’est la plus agreable. Cependant, il faut regulierement la faire fonctionner au maximum, sous peine d’ecourter sa duree de vie. Ces ampoules ne consomment pas beaucoup. Fonctionnement Ce procede limite la sublimation du filament de tungstene (transfert indesirable des atomes de tungstene du filament vers la paroi interne de l’ampoule) : sous l’action de la chaleur le filament perd par sublimation des atomes de tungstene, * ces derniers en refroidissant se combinent avec le gaz halogene au lieu de se deposer sur le quartz, * puis par convection naturelle, le gaz se rapproche du point chaud et la, les atomes de tungstene se deposent a nouveau sur le filament sous l’effet de la chaleur. Cela permet de faire fonctionner le filament a plus haute temperature que dans une lampe traditionnelle et obtenir malgre tout une duree de vie plus importante, typiquement 2 000 h au lieu de 1 000 h.
En fonctionnant a plus haute temperature, (environ 3 000 K au lieu de 2 700 K) la temperature de couleur du filament se rapproche de celle du Soleil (6 000 K), ce qui procure une lumiere plus eclatante et plus en adequation avec la vision humaine. Par consequent, l’efficacite lumineuse des lampes a halogenes est superieure d’environ 30 % a celle des ampoules classiques. Lampe fluorescente La lampe fluorescente, aussi appelee lampe fluorescente compacte ou plus simplement fluocompacte, est une adaptation du tube industriel a un usage domestique.
C’est un tube fluorescent emettant de la lumiere, dont le tube est miniaturise, plie en deux, trois ou quatre, ou encore enroule, dote d’un culot contenant un ballast electronique. Avantages La lampe a fluorescence a deux avantages par rapport a la lampe a incandescence classique : * un meilleur rendement : la lampe a incandescence a une efficacite de 14 a 25 lumens par watt, alors que la lampe fluorescente a une efficacite de l’ordre de 60 a 70 lumens par watt (ainsi une lampe fluorescente de 11 W produira le meme eclairage qu’une lampe a incandescence de 40 a 60 W) une duree de vie de six a quinze fois plus longue que la lampe a incandescence (soit 6000 a 15000 heures contre 1000 heures). Ainsi, bien que le prix d’achat soit superieur a celui d’une lampe a incandescence, ses performances elevees en font un produit attractif a l’usage des le premier achat pour le particulier. A l’echelle d’une nation, le benefice energetique est important. * l’echauffement etant reduit les risques de degat du a la chaleur sont reduits proportionnellement (incendie, deformation des luminaires, etc … ) Inconvenients
Les inconvenients des lampes basse consommation sont : * Des recommandations d’utilisation potentiellement contraignantes. En effet, les lampes basse consommation sont prevues pour une alimentation stable (pas de variateur par exemple). Sauf certains modeles, certains fonctionnent avec variateur integre a leur ballast electronique, mais d’autres fonctionnent avec un variateur classique d’ampoule a incandescence. * Elles donnent un mauvais rendement economique par temps froid tel que les conditions hivernales quebecoises moyennes.
Elles supportent mal les basses temperatures et doivent etre remplacees plus souvent, augmentant du meme coup leur cout d’utilisation. Les ampoules LED sont plus efficaces si la puissance lumineuse necessaire est reduite dans ce type d’application. * Une lampe fluorescente est parfois plus volumineuse et plus lourde qu’une lampe a incandescence de luminosite equivalente. * Elles ne sont pas disponibles (en 2008) dans toutes les formes correspondantes aux lampes a incandescence a volume egal et donc ne sont pas encore interchangeables (lampe flamme, lampe crayon, lampe spot, etc. . * Elles ne sont pas disponibles (en 2008) dans toutes les nuances de finition existantes pour les lampes a incandescence : lampes claires, lampes opales, lampes aux couleurs nuancees, lampes a culot ou partie superieure argentes, lampes spot a concentrateur, etc. * Du fait de l’electronique qu’elles contiennent leur utilisation n’est pas recommandee en exterieur, pour des raisons de fiabilite et de securite : humidite, exposition aux rayons du soleil, difference de temperatures. Certaines utilisations de ces lampes ne sont guere avantageuses pour des raisons economiques et de securite, en particulier dans les cas ou leur destruction accidentelle pourrait induire un risque pour la sante a l’exemple de la baladeuse. * Il faut un certain temps (de l’ordre de quelques dizaines de secondes) aux lampes fluorescentes pour atteindre leur intensite lumineuse optimale. Ce qui n’est pas un probleme pour les usages prolonges (par exemple dans les pieces a vivre), mais peut etre genant quand la lampe ne sert que pour de courtes periodes (eclairage de couloir ou d’escalier, sanitaires etc). Le rendu des couleurs (IRC), de l’ordre de 85, est moins bon que celui d’une lampe incandescente. Certaines couleurs sont deformees, car le spectre de la lumiere n’est pas complet. Par exemple, le rendu de la couleur de la peau est altere. * En raison de l’absence quasi generalisee de circuits correcteurs de facteur de puissance dans la partie redresseur des ballasts electroniques incorpores dans leurs culots, ces lampes, absorbent un courant tres deforme, conduisant a un taux de distorsion harmonique pouvant attendre 150 % et un facteur de puissance tres inferieur a l’unite (de l’ordre de 0,5).
Les modeles recents de qualite minimisent les defauts presentes ci-dessus. Les lampes fluocompactes bon marche ne disposent pas de ces evolutions : * Le temps d’allumage est quasi-immediat pour certains modeles ; pour d’autres, la montee du flux est tres rapide compare aux anciens modeles. * L’allumage et l’extinction trop repetitive de la lampe diminue la duree de vie de celle-ci. Recyclage Le recyclage de cette lampe dans un circuit specialise est donc indispensable pour limiter l’impact sur l’environnement.
Presentement, les tubes fluorescents constituent la majeure partie de l’ensemble de ce type d’eclairage. Il y en aurait 300 millions en utilisation au Canada mais, en 2004 seulement 7 % etaient recycles, comparativement a 80 % en Europe et 24 % aux Etats-Unis. Les edifices prives et publics utilisant cet eclairage doivent debourser pour l’elimination appropriee de leurs tubes. Pour le grand public, la plupart du temps le revendeur reprendra les lampes usagees. Des services de recuperation existent en 2008 (cf.
Liens externes), mais sont meconnus. L’identification absconse par Hg, et bien plus couramment (France, Janvier 2009), par le simple symbole d’une poubelle barree, lequel ne figure en general meme pas sur l’emballage, mais uniquement sur la lampe elle-meme, ne contribue guere a l’information du grand public. Il ne faut donc pas s’etonner si la plupart des lampes fluocompactes sont jetees aux ordures. AMPOULES DE LUMIERE FROIDE Voici le type d’ampoule que l’on peut trouver sur le marche : [pic]
Comme vous pouvez le voir, il s’agit ici d’ampoule de type halogene, bien que tout a fait equivalente en qualite d’eclairage a des ampoules de 20W. Elles sont en revanche bien moins gourmande en energie, car si les fluo-compactes divisaient par 5 la consommation electrique, celles-ci la divise par 20 ! En faite, ces ampoules de produisant aucun chaleur, ni rayonnement magnetique, mais seulement de la lumiere, leur rendement est tres grand par rapport a des ampoules classiques a filament.
Toutefois ces ampoules ont encore besoin d’amelioration, mais elles ont sans aucun doute un tres bel avenir dans un monde ou les economies d’energie sont vitales et devront tres bientot devenir notre priorite premiere !!! Mais on peut en trouver differents modeles pour tous les usages, comme ci-dessous (equivalente a une ampoule de 60W pour seulement 3,5W de consommation) : [pic] Ces ampoules ont egalement un enorme avantage, outre leur cout plus reduit que les fluo-compacts (les deux premiers modeles de type halogene coutent moins de 10 euro), leur duree de vie est extremement longue (plus de 100000 H).
Evidement le cote energetique a la part belle, car cote economie c’est simplement genial des ampoules halogene qui consomment 25W sur le 230V peuvent etre remplacees par des ampoules de lumiere froide de 1,5 W maximum (sans les desagrements de se bruler les doigts ! ). Maintenant on peut aussi utiliser un tel eclairage directement sur des panneaux photo-voltaiques en 12V ce qui reduira encore la consommation, puisque dans ce cas on utilisera directement de la basse tension (12V), la consommation d’une tel ampoule de type halogene, sera inferieur au watt et sera totalement gratuite ! (hors frais d’equipement).
