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L’éclairage représente environ 10 % de la consommation d’électricité en France, part très variable suivant les branches : 10 % dans l’habitat, 30 % dans les bureaux et jusqu’à 50 % dans les collectivités locales (éclairage public inclus). La prise en compte de ce poste dans la réglementation thermique vise à réduire la consommation qui lui est associée, qui évolue tendanciellement à la hausse (en particulier dans le tertiaire) et qui, de surcroît, pèse sur la pointe d’électricité. Les progrès technologiques pour y parvenir concernent :
  • en premier lieu, une meilleure valorisation de la lumière naturelle, qui, dans le neuf, doit être pensée dès la conception du bâtiment. Les pistes sont : l’augmentation de la surface vitrée en utilisant des matériaux comportant de bonnes propriétés à la fois thermiques et de transmission lumineuse ; l’utilisation de dispositifs de protection solaire performants (fixes ou mobiles, intérieurs ou extérieurs, voire intégrés dans le vitrage) ; le recours à des dispositifs spécifiques permettant de conduire la lumière du jour à travers les surfaces opaques du bâtiment ;
  • l’évolution de la technologie des lampes (lampes basse consommation), en particulier l’augmentation de leur efficacité lumineuse1 (mesurée en lumen par watt, lm/W) : ce secteur connaît des évolutions significatives, avec le développement des diodes électroluminescentes (LED), résultat de l’irruption de l’électronique dans l’éclairage ;
  • la réduction de la durée d’utilisation de l’éclairage et l’optimisation de la quantité de lumière utilisée (gradation des lampes) à l’aide de systèmes de contrôle et de régulation qui tiendraient compte à la fois du niveau d’éclairage naturel et d’une présence effective : un simple détecteur de présence peut permettre des économies d’énergie d’environ 20 %.




Les progrès futurs les plus importants concernent les technologies de lampes. Les LED constituent la véritable innovation, en particulier pour ce qui est de l’amélioration de l’efficacité lumineuse et de la durée de vie, même si des progrès sont attendus pour toutes les technologies. En effet, les lampes à incandescence traditionnelles ont une efficacité lumineuse de 10 à 15 lm/W, les lampes halogènes de 15 à 30 lm/W, les lampes fluorescentes compactes de 50 à 100 lm/W. Certaines LED atteignent aujourd’hui des rendements allant jusqu’à 100 à 150 lm/W, avec des prévisions pour 2020 de l’ordre de 200 lm/W. S’agissant de la durée de vie, celle des LED est très importante, de l’ordre de 50 000 h, soit cinquante fois plus que celle des lampes à incandescence, et trois à cinq fois celles des lampes fluorescentes compactes.

Les autres progrès technologiques sur les lampes concernent l’amélioration :
  • de la qualité de lumière (indice de rendu des couleurs, température de couleur) ;
  • et des performances environnementales (diminution, voire suppression des substances polluantes comme le mercure ou le plomb et promotion du recyclage).


La technologie des lampes fluorescentes


Leur principe de fonctionnement est le suivant : une décharge dans de la vapeur de mercure produit un rayonnement UV qui va être transformé en lumière visible par de la poudre fluorescente disposée sur la paroi du tube. La performance de l’éclairage dépend donc à la fois du gaz utilisé pour créer le rayonnement UV et de la poudre qui va définir la couleur émise par le tube fluorescent. Aujourd’hui, on distingue essentiellement :
  • les tubes fluorescents : ces tubes ont besoin d’un circuit additionnel afin de permettre l’allumage. À l’origine, il s’agissait d’un ballast ferromagnétique qui présentait quelques inconvénients : temps d’allumage, clignotement, mauvaise gestion de la fin de vie du tube. Ces ballasts ont progressivement été remplacés par des ballasts électroniques qui évitent le scintillement du tube, consomment moins d’énergie et prolongent la durée de vie du tube ;
  • les lampes fluocompactes : apparues dans les années 1980, ces lampes constituent une évolution du tube fluorescent où l’on réunit dans un même boîtier le ballast électronique et le tube replié sur lui-même. De grands progrès ont pu être faits mais peuvent encore être réalisés, notamment pour ce qui est de l’efficacité lumineuse par le recours à de nouveaux mélanges gazeux et de nouveaux revêtements fluorescents. La deuxième source de progrès se situe dans le ballast électronique afin d’améliorer ses performances, en particulier pour l’allumage des lampes. Celui-ci est encore souvent long ce qui rend, pour l’instant, la fluorescence peu adaptée pour les usages brefs. Il est aussi possible d’envisager à moyen terme un changement d’usage des lampes fluocompactes qui ont en effet été adaptées pour remplacer les ampoules à incandescence et dont la conception pourrait être améliorée.
Une technologie innovante est celle des lampes fluorescentes à induction. Dans ce cas, il n’y a pas d’électrode mais un champ magnétique qui excite directement le gaz.

Le rendement est meilleur (75-80 lm/W actuellement) et cette technique permettre un allumage instantané ainsi que de plus grandes puissances d’éclairage. Ce type de lampes reste encore cher à l’achat mais sa durée de vie plus longue (plus de 60 000 h pour 75 lm/W et jusqu’à 100 000 h pour 65 lm/W) a permis son développement dans des secteurs autres que l’habitat (commerces, entreprises, etc.

La technologie des diodes électroluminescentes (Light Emitting Diodes ou LED)


La mise au point de technologie de LED capables de produire de la lumière blanche date des années 1990 et est par conséquent assez récente par rapport à la commercialisation des premières LED rouges dans les années 1960. Le marché de ces diodes est en nette progression depuis dix ans (de 1 milliard de dollars en 2000, il aurait atteint, selon Strategies Unlimited, cabinet spécialisé dans les études de marché sur les LED, 12,5 milliards en 2011).

On distingue les LED de faible puissance (inférieure à 0,2 W), qui servent pour l’éclairage dans des assemblages de plusieurs dizaines de LED, et les LED haute puissance (de l’ordre du Watt), qui fournissent des éclairages plus puissants.

En dépit de progrès sur la consommation des LED, les solutions d’éclairage développées pour le grand public, principalement en haute tension (220 V), sont beaucoup moins performantes et différents problèmes techniques freinent leur développement : reproductibilité et dérive de la couleur ; caractère ponctuel et directivité de la lumière ; surchauffe ; maintien des performances nominales en fonction de la température ; indice de rendu des couleurs médiocre.

Enfin, les LED ont des effets sanitaires qu’il faut de réduire : outre leur forte intensité lumineuse pouvant engendrer un éblouissement, leur forte proportion de lumière bleue pourrait être à l’origine de lésions oculaires dues à un « stress oxydatif cellulaire ».

En résumé, deux champs d’innovation se dégagent pour les LED, portant sur :
  • leurs technologies : performance, coût, qualité de l’éclairement ;
  • leurs alimentations, afin d’allier économie du système de régulation et préservation de leur durée de vie. Cette innovation pourrait aussi découler sur d’autres systèmes d’éclairage, car l’adaptation de la technologie LED sur les anciens systèmes à incandescence n’est pas tout à fait satisfaisante.
Un acteur français, Led Engineering Development, s’est positionné pour déployer la technologie LED de manière efficace.

Les LED organiques ou OLED


Les OLED pourraient ouvrir un nouveau type d’éclairage. Leurs performances sont comparables à celles des LED, mais avec un indice de rendu des couleurs bien meilleur. Contrairement aux LED dont le rayonnement est ponctuel (au niveau du semi-conducteur), les OLED sont des surfaces rayonnantes qui permettent de produire une lumière plus diffuse : elles sont donc complémentaires aux LED et nécessiteront une nouvelle conception de luminaires « plats » à éclairage surfacique.

Des acteurs comme Philips et OSRAM travaillent sur ces sujets, notamment en Allemagne.

Il existe de grandes disparités dans les caractéristiques de l’éclairage pour une même technologie. Ces disparités ne sont pas reflétées par l’étiquette énergie qui ne tient pas compte de la qualité de l’éclairage (temps d’allumage, rendu des couleurs, etc.). Ce manque d’informations sur le marché et la présence de produits de mauvaise qualité freinent le développement de produits de qualité. C’est pourquoi la mise en oeuvre de mesures de normalisation, réglementation ou certification visant à contrôler la qualité est capitale.