Eclairage fluorescent 09/10/2005  Patrick ABATI 
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Le tube fluorescent (ou tube luminescent) est très utilisé pour l'éclairage domestique ou industriel (garages, ateliers, grandes surfaces, bureaux...). Il est souvent appelé à tort "néon", du nom du gaz contenu à l'origine dans le tube (le néon produit une lumière rouge). Ses avantages sont sa faible consommation et sa grande durée de vie.

tube
tube
tube

 

 Principe de fonctionnement 

Le tube est rempli de gaz rare (argon, néon...) et de vapeurs de mercure.
Les électrodes en tungstène, placées aux extrémités du tube, chauffent et émettent des électrons.
Ces électrons en se déplaçant d'une électrode à l'autre, heurtent les atomes de mercure et leur communiquent une énergie.
Les atomes de mercure libèrent ensuite cette énergie sous forme de rayonnement ultra-violet.
Cette lumière est transformée en lumière visible proche du blanc, par la couche la couche fluorescente qui tapisse la surface interne du tube.
La fluorescence est la propriété que possèdent certaines molécules (appelées fluorochromes ou fluorophores) d'absorber la lumière à certaines longueurs d'ondes correspondant à une certaine couleur et de réémettre une lumière à une autre longueur d'onde correspondant à une autre couleur.
Ces molécules, à l'état de repos, absorbent l'énergie émise par une source lumineuse et gagnent un niveau d'énergie supérieur en faisant passer un électron d'une couche à une autre.
L'électron va ensuite rapidement regagner son niveau original et libérer l'énergie acquise sous forme de lumière.
Il existe un grand choix de fluorochromes, avec des spectres d'excitation et d'émission variés.

 

 Starter 

Le starter est un petit tube rempli de gaz, muni d'un contact (bilame).
Lors de la mise sous tension, il s'amorce.
L'arc électrique produit échauffe le bilame qui se déforme : le contact se ferme et l'arc électrique disparaît.
Cette phase permet le préchauffage des électrodes du tube.
Au bout d'une seconde environ, le bilame a refroidi et le contact s'ouvre, coupant ainsi le courant du circuit.
Le ballast magnétique crée alors une surtension qui amorce le tube.
La tension aux bornes du tube diminue et rend impossible l'amorçage du starter jusqu'à la prochaine mise sous tension.

starter

 

schéma

animation flash


Animation Flash

 

 Ballast magnétique 

Le ballast magnétique permet :

  • de produire la surtension nécessaire à l'amorçage du tube
  • de limiter l'intensité de l'arc lorsque le tube est amorcé

 

ballast
schéma

 

 

 Compensation 

Un condensateur de compensation permet d'améliorer le facteur de puissance.

compensation

 

 Papillotement 

Le papillotement (ou scintillement ou flicker) est une variation rapide et répétitive de l'intensité d'éclairage de la source lumineuse.
Les tubes alimentés en 50 Hz produisent un scintillement à une fréquence de 100 Hz.
L'oeil humain ne peut pas détecter ces fréquences, mais le papillotement est perçu par son effet stroboscopique et peut être responsable de malaises ou de fatigue.
Les ballasts électroniques qui alimentent les tubes à des fréquences élevées (de 20 000 à 60 000 Hz) éliminent le scintillement.
Le montage " duo " utilisant des ballasts magnétiques atténue aussi ce phénomène.

 

 Ballast électronique 

La tension du réseau est redressée et filtrée.
Les interrupteurs appliquent au tube un courant à haute fréquence, contrôlé en amplitude.
La consommation du tube est réduite et sa durée de vie augmentée.

électronique

Contrôleur de ballast (article de la revue Electronique n°158 - Mai 2005)

 

 Montage "duo" 

Le condensateur introduit un déphasage: le courant s'annule à des instants différents dans chaque tube et cela atténue la perception du papillotement.

duo

 

 Comparaison des types de ballasts 

 
Facteur de puissance
0,4 à 0,5 (sans compensation)
> 0.9
Rendement
85%
> 90%
Starter
oui
non
Variation de luminosité
non
possible
Papillotement
oui
non
Consommation du tube
+
-
Durée de vie du tube
-
+
Prix d'achat
-
+
 
ballast
ballast

 

 Exemples 

Référence
Diamètre
Puissance
Flux lumineux
Longueur
Fabricant
LUMILUX T5 HO 24 W
16 mm
24 W
1600 lm
550 mm
OSRAM
TL-M RS Pro Super 80 40W/830 G13
38 mm
40 W
3100 lm
1200 mm
MAZDA
MASTER TL-D Reflex Super 80 18W/830 SLV
26 mm
18 W
1350 lm
600 mm
PHILIPS

 

 A savoir... 

Le marquage des tubes fluorescents comporte un code à 3 chiffres qui indique l'indice de rendu des couleurs (premier chiffre) et la température de couleur (2 chiffres suivants)
Par exemple, le marquage 640 correspond à un tube avec un IRC de 60% et une TC de 4000°K

L'efficacité lumineuse des tubes fluorescents est de 50 à 100 lm/W

Longueurs courantes (en mm) d'un tube T5 (diamètre 16 mm) : 136, 212, 288, 517, 549, 849, 1149, 1449
Longueurs courantes (en mm) d'un tube T8 (diamètre 26 mm) : 590, 1200, 1500, 1764
Longueurs courantes (en mm) d'un tube T12 (diamètre 38 mm) : 590, 970, 1200, 1500, 1764, 2400

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