Eclairage Infra-rouge

les infra-rouges

Les infra-rouges correspondent à des rayonnements lumineux dont la longueur d’onde est comprise entre 800 nm et 1 mm soit 1000 nm.

La limite du spectre perceptible par l'oeil humain se situe entre 400nm (Violet) et 800nm à la limite de l'infra-rouge. Les infra-rouges ne sont donc pas perçus par notre oeil ce qui rend cette lumière "invisible". Elle est donc parfaite pour observer sans être vu.

Les forces de l'ordre et les militaires utilisent des système de vision nocturne infra-rouge qui permettent d'identifier très simplement une source de chaleur ou bien un corps humain qui émettent tous les deux un rayonnement infra-rouge. Pour cela il faut une caméra CMOS/CCD qui est sensible aux infra-rouges.

Il existe un autre moyen d'observation qui consiste à éclairer une zone à observer avec une source infra rouge (phare ou lampe torche) et observer avec une caméra électronique sensible aux infra-rouges la lumière réfléchie. Il faut donc une lampe torche qui émette uniquement dans l'infra rouge. Les personnes observées, si elles ne sont pas équipées d'un capteur infra rouge, ne se rendront compte de rien.

Outre la vision nocturne, les infra-rouges sont utilisés dans les domaines suivants :

- Systèmes de surveillance (alarme)
- Vision artificielle (dans l'industrie)
- Lecture des plaques d'immatriculation - péages - parking
- Identification Biométrique pour le contrôle d'accès

Les longueurs d'onde typiques qui sont utilisées sont les suivantes :

• 805 nm : fonctionne avec la plupart des équipements du marché - longueur d'onde à la limite du visible donc perceptible.
• 850 nm : fonctionne avec la plupart des équipements du marché - permet des puissance d'émission importantes typiquement la famille de LED Infra rouge OSRAM OSLON Black Series permet d'obtenir des puissance d'émission de 1W
• 915 nm : adapté a certains systèmes de vision nocturne de dernière génération
• 940 nm : adapté a certains systèmes de vision nocturne de dernière génération

Les infra-rouges situés autour des 1000 nm sont utilisés principalement pour certains appareils médicaux et dans l'industrie pour faire sécher des colles et peintures.

Peut-on utiliser une source a LED blanche et l'équiper d'un filtre infra rouge ?

Les LED blanches haute puissante qui sont utilisées dans une lampe torche de dernière génération, sont en fait constituées d'une source lumineuse centrée sur les 450 nm (bleu) que l'on recouvre d'une couche de terres rares (dont du phosphore) qui absorbe une partie de l'énergie bleue pour ré-émettre dans des longueurs d'onde plus longues (jaune - rouge) ce qui permet à notre oeil de percevoir un éclairage blanc. On voit dans l'image spectrale que la LED et sont phosphore n'émet plus après 750 nm. 





Si nous appliquons un filtre optique qui laisse passer uniquement les infra-rouges (800-1000nm) sur une LED blanche nous n'auront rien en sortie du filtre. Les filtres pour infra-rouge sont donc inutiles pour les lampes à LED blanche.

Pour assurer un éclairage infra-rouge Il faut donc des lampes équipées de LED conçues pour émettre dans l'infra-rouge.

Intervenir et s'éclairer en zone ATEX - Comment assurer la sécurité des équipes quand il existe un risque d'explosion ?

La norme ATEX permet de préciser les modalités d'intervention en fonction du risque d'explosion

Tout d'abord, il nous paraît utile de rappeler ce que recouvrent les notions de DANGER, de RISQUE et de FACTEURS DE RISQUES. Le risque n’est pas un danger: il en est la conséquence s’il y a exposition au danger.

DANGER: Un danger est une propriété ou une capacité d’un objet, d’une personne, d’un processus ou bien de l'environnement qui peut entraîner des conséquences néfastes, aussi appelés dommages. Un danger est donc une source possible d’accident.

RISQUE: Le risque est la probabilité que les conséquences néfastes, les dommages, se matérialisent effectivement. Un danger ne devient un risque que lorsqu’il y a exposition et donc, possibilité de conséquences néfastes.

EXPOSITION: Dans notre contexte, il s’agit du contact entre le danger et une personne physique , pouvant entraîner un dommage. Sans exposition, pas de possibilité de dommage.

Le RISQUE représente donc la probabilité que quelqu’un soit atteint par un danger.

Les FACTEURS DE RISQUES sont des éléments qui peuvent augmenter ou diminuer la probabilité de survenance d’un accident ou la gravité d’un événement.

Pour résumer :

RISQUE = DANGER X EXPOSITION

Dans quelles conditions une explosion peut-elle se produire ?

Il y a un risque d'explosion lorsque plusieurs éléments sont en présence :

• Un comburant : l'oxygène de l'air par exemple,
• Un combustible : gaz ou vapeurs : hydrocarbures, solvants, vernis, diluants, essence, alcool, colorants, parfums, produits chimiques, matières plastiques, poudres ou poussières de métaux comme le magnésium, l'aluminium...de matériaux comme le soufre la cellulose des céréales, du charbon,  du bois, le lait, des résines, le sucre, l'amidon, les polystyrènes, des engrais...
• Un point chaud ou une source d'inflammation.

Si un risque d'explosion est identifié dans un environnement on lui associe alors une exigence de sécurité, qui impose l'utilisation d'équipements spécifiques dits antidéflagrants.

La norme ATEX

La réglementation ATEX est une directive européenne qui demande à tous les responsables d'établissements de maîtriser les risques relatifs à l'explosion de certaines atmosphères. Pour cela, une évaluation du risque d'explosion dans l'entreprise est nécessaire pour permettre d'identifier tous les lieux où peuvent se former des atmosphères explosibles et ainsi mettre en œuvre les moyens d'éviter les explosions.

Comment choisir un matériel adapté à une intervention qui présente un risque d'explosion du fait de l'environnement ?

Les environnements ATEX sont définis en trois zones

• zone 0, zone 1 ou zone 2 pour les gaz,
• Une lampe torche, une lampe frontale ou un phare certifiée de catégorie 1 (zone 0) est d'un usage sûr dans les zones de catégorie 2 (zone 1) et de catégorie 3 (zone 2). Il n'est, en revanche, pas possible d'utiliser des systèmes d'éclairage certifiés zone 2 dans des zone 1 et zone 0. De façon similaire, une lampe certifiée zone 1 pourra être utilisée en zone 2 mais pas en zone 0.
• zone 20, zone 21 ou zone 22 pour les poussières.

Deux groupes de matériels existent :

• groupe I : cas spécifique des mines (plus contraignant),
• groupe II : toutes les industries de surface.

En ce qui concerne le groupe II (industries de surface) : à chaque classification de zone ATEX est associée une catégorie d'appareils adaptée.

Les lampes et systèmes d'éclairage doivent donc répondre aux contraintes spécifiques de ces différents groupes. Ils mettent alors en oeuvre des moyens de protection contre l'explosion adaptés. Ainsi les lampes qui sont certifiées pour les zones 0/20 et les zones 1/21, doivent présenter des intensités lumineuses réduites pour garantir le fait que l'appareil ne produise pas d'élévation de température de nature à provoquer une explosion.

La norme ATEX propose également une classification des gaz à risque d'explosion contre lesquels l'utilisateur peut se prémunir en utilisant un système d'éclairage avec la  protection adaptée. Pour les matériels de groupe II, la dangerosité des gaz couverts croît de la subdivision IIA, le moins dangereux, à la subdivision IIC, le plus dangereux.

• 
  

groupe I : méthane,

groupe IIA : propane,

groupe IIB : éthylène,

groupe IIC : hydrogène/acétylène.

Comme nous l'avons dit l'enveloppe de la lampe antidéflagrante ne doit pas présenter à sa surface externe de points chauds pouvant provoquer une auto-inflammation.  Or les diverses substances qui peuvent s'enflammer présentent des températures d'auto-inflamation différentes. Chaque système d'éclairage utilisé dans une atmosphère explosible, est classé suivant la température maximale de surface qu'il génère ce qui permet de garantir sa compatibilité en fonction du gaz présent dans la zone d'intervention.

Il existe six classes de températures, de T1 à T6.

La température maximale de surface du matériel doit toujours être largement inférieure à la température d'auto-inflammation des poussières ou des gaz en présence. A titre d'exemple, voici les températures d'auto-inflammation de certains composants et les classes de température correspondantes:

PVC 700° (T1)
Aluminium 590° (T1)
Hydrogène 560° (T1)
Méthane 537° (T1)
Poussière de blé 510° (T1)
Sucre 490° (T1)
Farine 490° (T1)
Méthyle de cellulose 420° (T2)
Éthylène 425° (T2)
Polyéthylène 420° (T2)
Acétylène 305° (T2)
Kérosène 210° (T3)
Éther éthylique 160° (T4)
Disulfure de carbone 95° (T6)

Le marquage du matériel d'éclairage certifié ATEX

Toutes les lampes certifiées pour une utilisation à l'intérieur des zones explosibles disposent d'un marquage spécifique apposé sur le produit. Ce marquage rassemble toutes les indications nécessaires pour déterminer les zones d'utilisation possibles.

Exemple de marquage ATEX

CE 0081  II 2 GD Ex nAnL IIB T4

• CE : le matériel répond aux normes européennes qui le concernent
• 0081 : numéro d'identification de l'organisme notifié, lorsque celui-ci intervient dans la phase de contrôle de la production. Ici ce numéro correspond à celui de la LCIE – Bureau Véritas. Ce numéro peut également être 0080, par exemple pour l'INERIS.
•  : utilisation autorisée en atmosphère explosible
• II : groupe d'appareils
  (I = mines, II = industries de surface)
• 2 : catégorie d'appareils
  (1 = risque permanent (zones 0/20), 2 = risque fréquent (zones 1/21), 3 = risque occasionnel (zones 2/22)
• GD : type de combustible : G = gaz et vapeurs, D = poussières
• Ex : le produit répond aux modes de protection normalisés par le Cenelec
• nAnL : mode de protection
• IIB : correspond à la classe de gaz couverte par le produit
• T4 : classe de température correspondant à une température de surface

L'éclairage dans les bureaux : trop de systèmes encore energivores et une qualité qui laisse encore à désirer

Selon l'enquête du Centre d’études et de recherches économiques sur l’énergie (CEREN), publiée le 10 octobre, les technologies d'éclairage utilisées dans le tertiaire sont encore trop énergivores avec une qualité qui ne répond pas toujours aux normes fixées.

L'enquête réalisée par le CEREN pour le compte l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) montre que les bâtiments tertiaires n’intègrent pas encore suffisamment de systèmes d'éclairages performants. Parmis ceux-ci certains n’assureraient de surcroît qu'un éclairage très médiocre. L'étude met en évidence l’ancienneté des équipements installés dans les bureaux.

La puissance de l’éclairage installé dans le parc immobilier tertiaire français serait de 3000 MW selon le CEREN, soit environs 100 millions de lampes.

1. Les tubes fluorescents T8 et T12, des technologies anciennes peut efficaces représentent 46 % du parc.
2. Les tubes fluorescents T5, qui sont plus économes, arrivent en seconde place avec 19,3 %
3. Les LED, ne représentent que 10,8 % des sources lumineuses.

Il existe pourtant des dispositifs de soutien à la rénovation des luminaires, tels que les certificats d’économie d’énergie qui permettent d'aider les bailleurs et les entreprises à rénover le parc de luminaire.

Si les bureaux et les salles de réunion abandonnaient les tubes fluorescents T8 et T12 au profit de tubes fluorescents T5 ou de LED, les besoins annuel seraient réduits de 1,8 TWh.

 

Qualité de l’éclairage insuffisante

L’enquête met en évidence une grandes disparités de qualité d'éclairage au sein du parc installé.  60 % des bureaux n’atteignent pas les 500 lux prescrits par la norme européenne NF EN 12 464 et 22 % sont inférieurs à 300 lux. Par ailleurs, 8 % du parc se trouve sous la barre des 120 lux en tous points exigés par le Code du travail.

Au-delà de l’intensité lumineuse, l'éclairage est jugé médiocre avec des sources lumineuses placées dans le champ de vision, un contraste lumineux trop important entre les différentes zones et des couleurs trop froides avec un indice de rendu des couleurs souvent inférieur à 80%

Les systèmes de contrôle restent rares. Environ 10 % des espaces de travail bénéficie d’une détection de présence. Enfin, 8 % des bureaux et des salles de réunion bénéficie d’une gradation des luminaires en fonction de la lumière naturelle.

Cette étude montre qu'il est possible de réaliser des efforts d'économie d'énergie et que cette énergie inutile ne contribue pas non plus à assurer un éclairage de qualité pour les personnes qui travaillent dans ces bureaux.

L'abandon des systèmes d'éclairage incandescents et halogènes a permis de pousser les constructeurs à proposer des solutions d'éclairage à LED performantes. Le soutien de l'Europe et la prise de conscience générale nous font espérer que les bâtiments tertiaires se verront améliorer les dispositifs d'éclairage.

Remplacer l'éclairage fluorescent par un éclairage à LED: une synthèse pour la prise de décision

La comparaison entre les sources d’éclairage à LED et les éclairages fluorescents dits “tubes fluo” doit permettre de répondre aux questions que les décideurs ne manqueront pas de se poser :

• Les derniers développements des LED me permet-il de remplacer mes éclairages fluorescents ?

• Les performances de mon éclairage seront elles égales ou supérieures à l’existant ?

• Quel retour sur investissement dois-je attendre d’un tel projet ?

Les performances des sources lumineuse à LED sont désormais supérieures à celles des sources fluorescentes cependant les coûts de remplacement restent encore élevés. Pour vous aider à prendre une décision, Elumeen - la Boutique des Lampes,  réalise une synthèse dans un tableau comparatif des deux technologies constitué à partir des catalogues des équipementiers européens. 

Attention toutefois aux performances des systèmes d’éclairage à LED qui sont proposés, La technologie progresse énormément et il existe sur le marché des produits dont l’efficacité est encore faible. Nous avons volontairement écarté ces produits de ce tableau. Il vous faudra cependant écarter, en acheteur avisé, les produits qui présenteraient une efficacité faible, une durée de vie insuffisante ou un indice de rendu des couleurs qui ne répond pas à votre besoin.  Ce tableau doit vous aider à sélectionner les sources d'éclairage qui se trouvent dans les bons standards.

	Fluo compacte	Tube fluo	Module LED
Critères de Performances
Efficacité lumineuse de la source seule	50 à 90 lm/w	80 à 115 lm/w	Jusqu'à 190 lm/w
Efficacité lumineuse avec l’appareillage	De 45 à 80 lm/w***	De 70 à 100 lm/w***	Jusqu'à 170 lm/w
Effet de scintillement lors de la gradation	L'utilisation d'un ballast électronique haute fréquence évite les effets de scintillement grâce à la rémanence des poudres fluorescentes		Les LED sont très sensibles aux variations de courant d'entrée: pas de courant alternatif résiduel à la sortie de l’alimentation et éviter une gradation en mode pulsé (PWM)
Gradation et performance	Plus on gradue, moins la source fluorescente est efficace		La gradation provoque une baisse de température de la LED ce qui augmente son efficacité lumineuse cette augmentation est généralement compensée par la diminution d’efficacité du variateur
	Fluo compacte	Tube fluo	Module LED
Qualité de la lumière
Type d'éclairage	Luminescence provoquée par la ionisation d'un gaz		Luminescence provoqué par le passage d’un courant électrique dans un semi conducteur
Production lumière blanche	Production d'ondes ultraviolettes transformées en lumière visible par des poudres fluorescentes		Lumière émise bleue dont une partie est transformée en jaune grâce à du phosphore
Rendu des couleurs	Bon à très bon		Bon à très bon IRC de 80 à plus de 90
	Fluo compacte	Tube fluo	Module LED
Optique
Contraintes	Flux lumineux à 360° qui implique de renvoyer les rayons lumineux "arrières"		Le système optique doit être conçu pour limiter l’éblouissement lié à la forte luminance de la source
	Fluo compacte	Tube fluo	Module LED
Critère de coût d’acquisition
Ecart de prix pour une source équivalente en performance	1		Entre 1,1 et 1,3
	Fluo compacte	Tube fluo	Module LED
Critère de coût d’exploitation
Maintenance
Durée de vie	6 000 à 80 000 h		De 30 000 à 50 000 h
Sensibilité de la durée de vie	- nombre de commutations - qualité de l’alimentation pour le ballast		- température - qualité de l’alimentation
Fréquence des cycles d’allumage-extinction	Un minimum de 20mn est à respecter pour éviter de dégrader la source		Insensible
Sensibilité à la chaleur pour	Ballast électronique		Module LED et alimentation
Remplacement de la source lumineuse	Simple		Souvent non prévu
Encombrement	Important		Faible
Dégagement de chaleur pour un flux lumineux similaire	++		+
Evacuation de la chaleur	Les luminaires étanches évacuent mal la chaleur cependant le volume important limite l’élévation de température du luminaire		Le volume réduit des éclairages à LED implique un dispositif spécifique d’extraction de la chaleur ce qui implique très souvent d’utiliser un corps du luminaire en aluminium
Délai à l’allumage	Avec délai court qui s’allonge avec le temps		Instantané
Protection - étanchéité	Luminaires majoritairement ouverts qui conduisent à un empoussièrement important avec difficulté de nettoyage du réflecteur		Système optique généralement fermé avec du polycarbonate/PMMA pour éviter l'éblouissement : Facilement nettoyable

La consultation de vos fournisseurs et installateurs va vous permettre de montrer que les économies générées sur la climatisation, la consommation de l'éclairage et la maintenance vous permettent d’envisager un retour sur investissement en 18 mois ou 24 mois. Nos experts sont à votre disposition pour répondre à vos questions.