FORMULES de PHYSIQUE
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lampe électrique
Une lampe électrique est un appareil destiné à l'éclairage, constitué d'une
ampoule (partie en verre, où est émis le flux lumineux) et d'accessoires de
structure (support, douille....)
Bien que sa fonction soit l'éclairage, un pourcentage important de son énergie est
perdu en chaleur (effet Joule)
Une lampe électrique a comme paramètres utilitaires :
LA PUISSANCE CONSOMMÉE Pc(mesurée en Watts)
C'est la puissance fournie par le circuit électrique d'alimentation pour que la lampe
fonctionne (puissance que l'on paye au fournisseur d'électricité)
La puissance d'une lampe(sur courant alternatif) est P = U.i.cosφ
donc par exemple pour une lampe LED, si la tension d'utilisation est U= 237 Volts, si
l'intensité qui la traverse est i = 0,025 Ampères et si le coeff de puissance de
l'installation est cosφ = 0,56 >>> la puissance de la lampe sera 3,3 Watts
LA PUISSANCE FOURNIE par la LAMPE est Pf(exprimée en lumens)
C'est la puissance (ou flux) exprimée par la lampe sous forme de lumière.
Cette Pf va en pratique de 200 à 10.000 lumens
On la nomme usuellement flux lumineux, mais parfois elle est dite luminosité (terme
qui est pourtant habituellement réservé aux flux issus des astres)
LE RENDEMENT REEL
Si une lampe consomme P Watts (au compteur) et restitue Pf (puissance fournie en
lumière, et exprimée en Watts mais pas en lumens)
le rendement (vrai) de la lampe est Pf / P
LE RENDEMENT COMMERCIAL
est le rapport entre la lumière produite pour s'éclairer et la consommation mesurée à la
source MAIS comme on exprime alors cette puissance lumineuse produite en lumen par
Watt, le rendement commercial (exprimé en lumen par Watt) n'est plus un rendement
au sens littéral (qui est toujours un rapport entre 2 notions exprimées en mêmes unités
et donc inférieur à 1) mais c’est une efficacité lumineuse
Cette efficacité symbolisée Ye (en lumens/Watts) est exceptionnelle pour les lampes à
vapeurs (> 100),très bonne pour les lampes fluolinéaires ainsi que la plupart des LED /
OLED(80 à 100), elle est bonne pour les incandescentes halogénées et les
fluocompactes (60 à 70) et elle est faible pour les anciennes lampes à incandescence (10 à 25),
On trouve (en France) une labellisation de ce rendement commercial Ye sous la forme
d'une échelle allant de la lettre A (ces lampes sont dites économiques, car Ye> # 80)
puis par des lettres B, C, D, E, F, correspondant pour chaque nouvelle lettre à une
diminution de 10 du coefficient Ye et enfin la lettre G , pour Ye < 20, correspondant à
des lampes dites énergivores
LE RENDU DE COULEURS (OU I.R.C)
est le pourcentage de qualité des couleurs entre celles rendues par la lampe,
comparées aux couleurs perçues en lumière solaire
l'IRC est excellent quand il dépasse 90 (cas des lampes incandescentes, fluorescentes
et quelques LED), il est bon pour des valeurs entre 50 et 80 (lampes fluocompactes et
halogénées) et il est faible au-dessous de 30 (lampes à vapeurs de Na ou Hg)
LE COLORIS DE LUMIÈRE (c'est à dire la couleur générale qu'on perçoit dans
l'émission de la lampe, par exemple rosâtre, bleuâtre, etc)
En fait cela provient de la longueur d'onde moyenne d'émission de la lampe, mais les
constructeurs ne parlent pas de longueur d'onde, ils utilisent le paramètre dit
"température" exprimé en degrés Kelvin (°K), sachant que d'après la
loi de Planck la longueur d'onde émise par un corps est proportionnelle à sa température
Une température de 2500 à 2800 K correspond à des lumières chaudes, c'est à dire des
longueurs d'onde tirant sur l'orangé
Une température de 3200 à 4000 K correspond à des lumières neutres, c'est à dire des
longueurs d'onde jaune-vert-blanchâtre
Une température de + de 5000 K correspond à des lumières froides, c'est à dire des
longueurs d'onde bleu-violacé
LA LONGÉVITÉ (mesurée en heures)
L'EFFICACITÉ ÉLECTRONIQUE (pour les lampes électroniques)
C'est le rapport (sans dimension) entre la tension de grille et la tension anodique
Les LAMPES à INCANDESCENCE ont un filament métallique qui, par échauffement
intense, produit beaucoup de chaleur et peu de lumière (5%)
Type incandescence XX° siècle (périmées)
(filament de Tu dans le vide ou le Kr ou l'Ar)
Puissance (usuelle 25 à 100 W et exceptionnellement 120 à 200 W)
Rendement commercial (14 à 25 lm/W)
I.R.C (Indice rendu de couleurs) # 100
Longévité (1000 à 5000 heures)
Type incandescence à halogène, pour habitat
(filament Tungstène dans 1 gaz Brome ou Iode)
Puissance (usuelle 40 à 200 W et plus si usage en éclairage indirect >> 300 à 700 W)
Rendement commercial (60 à 95 lm/W)
Indice rendu de couleurs (70 à 80)
Coloris jaune-vert
Longévité (2000 à 4.000 heures)
Type incandescence à halogène, pour véhicules
(filament Tungstène dans 1 gaz Brome ou Iode)
Puissance (50 à 75 W)
Rendement commercial (60 à 95 lm/W)
Indice rendu de couleurs (70 à 80)
Longévité (2000 à 5.000 heures)
Usage en T.B.Tension (< 50 V)
LAMPES A DECHARGE de GAZ PREMIER TYPE (dites fluorescentes)
Fluorescente à tube droit
(décharge en gaz Ar ou Ne, tube poudré à aluminate)
Puissance (16 à 60 W)
Rendement commercial (80 à 105 lm/W)
Indice rendu de couleurs (70 à 85 mais pour les tubes blancs = 60)
Longévité (2000 à 5.000 heures)
Diverses couleurs (températures depuis 2700K, dites chaudes jusqu'à 6500K dites
froides)
Fluorescente à tube droit
(décharge en gaz Argon ou Néon, tube poudré d'halophosphate)
Puissance (16 à 60 W)
Efficacité lumineuse -dite rendement- (60 à 75 lm/W)
Indice de rendu de couleurs (80 à 95)
Fluocompacte LFC
(tube enroulé à décharge en gaz + vapeur de Hg et Sn à raison de 3 à 5 mg)
Puissance (10 à 80 W)
Rendement commercial (60 à 75 et exceptionnellement 115 lm/W
Indice de rendu de couleurs (85)
Intensité progressive
Consommation = 25% des incandescentes
Durée de 6.000 à 15.000 heures
LAMPES à DECHARGE de GAZ , SECOND TYPE (dites à vapeur)
A halogénures métalliques
(décharge en gaz Argon haute pression, avec vapeur de Hg et sels métalliques)
Indice rendu de couleurs (40 à 60)
A vapeur de sodium en Basse Pression
(tube en U, décharge en Ne et % Ar avec traces de Na et borates)
Puissance (40 à 200W)
Rendement commercial (15 lm/W)
Indice de rendu de couleurs (15)
Longévité (6000 à 15.000 heures)
A vapeur de Na en Haute Pression
(tube en forme de U, décharge en Ne et % Ar avec Na et borates) Le Na (sodium)
vaporise à 270°
Puissance (35 à 400 W et exceptionnellement >>> 1000 W)
Rendement commercial (100 à 200 lm/W)
Indice rendu de couleurs (15)
Longévité 6000 à 15.000 heures)
Lampe à Arc
(décharge dans Xénon) Usage en cinéma, ou pour des phares en mer-
Durée faible (< 1000 h.)
Lampe à vapeur de mercure
(décharge dans Ar à Haute Pression.+ vapeur de Hg)
Puissance (usuelle = 50 à 200 W et exceptionnellement 400 à 1000W)
Rendement commercial (90 à 140)
Indice de rendu de couleurs (15 à 50)
Usage en éclairage public
LAMPES DIODES
Diode électroluminescente (DEL en français, ou LED en anglais)
C'est une diode à rayonnement monochromatique et la lumière est créée par
l'électroluminescence d'un semi-conducteur. Fonctionnement en courant continu (d'où
présence nécessaire d'un convertisseur)
Puissance (1 à 20 W) Cette puissance est environ 12 à 15 % de celle des lampes à