1. Problématique
– Comment améliorer le confort visuel dans l’habitat tout en limitant l’impact environnemental ?

2. Investigation
– Objectif
. Analyser expérimentalement des solutions techniques existantes permettant d’améliorer le confort visuel dans l’habitat.
. Choisir une lampe parmi plusieurs avec des technologies différentes.

– Lampes proposées
. Lampes électriques pour une alimentation sur le réseau 230 V.
. 3 technologies différentes
1) Ampoule à incandescence (standard ou à halogène)
2) Ampoule à fluorescence (fluocompacte)
3) Ampoule à LEDs (Diodes Électroluminescentes).

2.1 Schéma fonctionnel de la chaîne d’énergie de l’éclairage électrique proposé

Schéma fonctionnel d’une lampe (Source : Collège Jean Macé)

2.2 Schéma du circuit électrique

Schéma électrique d’une lampe (source : collège Jean Macé)

2.3 Critères de choix et mesures choisies

Critères de choix :
. Une lampe doit d’abord bien éclairer.
. Elle doit ensuite peu consommer d’énergie électrique pour des raisons de coût de l’énergie électrique consommée et pour des raisons d’impact environnemental.

Mesures choisies et conditions de mesure :
. Mesure de l’éclairement de la lampe (en lux) avec un luxmètre placé à 30 cm de l’ampoule (perpendiculairement à son axe).
. Mesure de la puissance électrique consommée par la lampe (en watts) avec un wattmètre.
. Mesure de la température de l’ampoule (en degrés Celsius) avec un thermomètre dont la sonde est en contact avec l’ampoule. Cette mesure permettra d’évaluer la chaleur dégagée par l’ampoule.

2.4 Schéma électrique avec les appareils de mesures utilisés

Schéma électrique avec les appareils de mesure (source : Collège Jean Macé)

2.5 Tableau comparatif à partir des mesures effectuée, et observations

Tableau simplifié pour calculs avec tableur et pour obtenir des graphiques

Mesures de l’éclairement de chacune de nos 4 lampes (Source : collège Jean Macé)

Mesures de la puissance electrique consommée par chacune de nos 4 lampes (Source : collège Jean Macé)

Mesures de la température de l’ampoule de nos 4 lampes (Source : collège Jean Macé)

Efficacité énergétique en lux / w des lampes testées (source : collège Jean Macé)

Observations
Les lampes à incandescence chauffent beaucoup. La température de l’ampoule monte très haut pendant plus de 10 minutes. Elle a été mesurée après quelques minutes, avant d’avoir atteint sa valeur maximale.
La lampe fluocompacte a un éclairement qui augmente de manière importante pendant les premières minutes, le temps que l’ampoule chauffe : 13 à 30 lux à froid, 150 à 220 lux après qq min, 250 à 370 lux à chaud.
La lampe à Leds éclaire de manière directive. Elle éclaire plus dans son axe. Elle ne chauffe pratiquement pas.

2.6 Avantages, inconvénients, choix d’une lampe

Parmi les lampes proposées, c’est la lampe à incandescence standard et la lampe fluocompacte qui éclairent le plus, à condition d’attendre quelques minutes pour la lampe fluocompacte : environ 300 lux à 30 cm. La lampe fluocompacte a l’avantage de consommer 5 à 6 fois moins que la lampe à incandescence standard : 4,7 W contre 26 W.
La lampe à Leds consomme encore nettement moins : 1,6 W contre 4,7 W mais elle éclaire moins.
L’efficacité énergétique en lux / W semble être très proche dans notre cas entre la lampe fluocompacte et la lampe à Leds. Ce sont les lampes les plus économes en énergie.
Une lampe à Leds plus puissante que celle testée serait intéressante.
Après une recherche sur Internet on constate que les lampes à Leds sont nettement plus chères qu’une lampe fluocompacte de même puissance lumineuse, notamment si on recherche une lampe puissante et peu directive. Mais la durée de vie d’une lampe à Leds étant nettement plus longue, on peut espérer amortir cet investissement en faisant des économies d’électricité (à vérifier par le calcul dans un cas concret).
Parmi les quatre lampes testées, la lampe fluocompacte éclaire bien, de manière peu directive, en chauffant peu, donc avec une bonne efficacité énergétique. Elle a l’avantage d’être moins chère à l’achat qu’une lampe à Leds. Elle a l’inconvénient de n’éclairer correctement qu’après quelques minutes. Il existe des modèles de lampes fluocompacte qui nécessitent moins de temps pour obtenir un éclairement proche de son éclairement maximum.