Efficacité lumineuse des lampes : lumen par watt

Efficacité lumineuse des lampes : lumen par watt

Cet article compare les ampoules à incandescence avec les ampoules halogène -30% et -50% d'énergie ainsi que les modèles 12V.

L'efficacité lumineuse d'une ampoule s'exprime en Lumens par Watt. Elle dépend du type d'ampoule mais aussi, dans une moindre mesure, de sa puissance.

Définition du lumen

Le lumen (symbole lm) est une unité de puissance lumineuse comme le watt (W). Comme la conversion entre dollar et euro, on a :

1W = 683 lm (à 555nm)

Cette conversion n'est valable que pour la longueur d'onde 555nm (maximum de sensibilité de l'oeil en vision diurne). Pour une couleur où la sensibilité de l'oeil est de 60% du maximum (orange ou turquoise par exemple), 1 watt ne donnera que 683lm x 60% = 410 lm. Une puissance optique émise à 350nm ou 900nm n'est pas perçue par l'oeil et donc ne génère pas de lumen.

Dans le cas d'une lumière blanche, le rapport en lm/W est inférieur à 683 parce que la sensibilité moyenne de l'oeil, pour toutes les couleurs présentes dans le blanc est inférieure à celle du maximum. Le rapport vaut 240 lm/W. Cette valeur n'est pas un rendement mais une conversion comme celle entre minutes et secondes : il n'y a aucune perte énergétique entre le watt optique émis et les 240 lm perçus par l'oeil !

Quelques efficacités lumineuses

683 lm/W : longueur d'onde monochromatique 555nm

240 lm/W : lumière blanche

95 lm/W : émission lumineuse d'un corps noir porté à 6300K (température où l'efficacité lumineuse est maximale)

approx. 48 lm/W : efficacité lumineuse du tungstène porté à 3695K (son point de fusion)

Pour l'éclairage électrique :

jusqu'à 200 lm/W : LED de puissance (2011)

Efficacité d'une LED de marque CREE : 200 lm/W

40 à 100 lm/W : Ampoule basse consommation et tube fluorescent

40 lm/W : Ampoule halogène 24V/250W 50h de durée de vie

14 à 30 lm/W : Ampoule halogène 12V

10 à 23 lm/W : Ampoule halogène 230V

7 à 14 lm/W : Ampoule à incandescence classique

0.2 à 0.4 lm/W : flamme de bougie

Echelle logarithmique présentant l'efficacité lumineuse

Efficacité lumineuse d'ampoules à incandescence et halogène

Tous les tableaux ci dessous sont la synthèse de valeurs notées en grande surface au rayon ampoule. Toutes les ampoules étant de lumière blanche, on compare des efficacités lumineuses comparables.

Ampoule à incandescence

Ampoule à incandescence (obsolète ou presque en 2011)

Puissance, flux lumineux et efficacité lumineuse (lumen par watt)

Plus la puissance de l'ampoule est grande, plus le filament est épais. Pour une durée de vie égale (1000heures), sa température peut être plus élevée, d'où une meilleure efficacité lumineuse.

Ampoule halogène 230V : Energy Saver -30% de Osram ou Ecoclassic30 de Philips

Différentes ampoules halogène 30% d'économie de classe C et D (encore d'actualité en 2011 !)

Puissance, flux lumineux et efficacité lumineuse (lumen par watt)

Ampoules halogène 230V Ecoclassic50 de Philips (classe B)

Ecoclassic50 en forme "flamme"

Ecoclassic50 en forme "flamme"

Ecoclassic50 transparentes et dépolies "ivoire"

Les Ecoclassic50 de Philips sont en fait des ampoules basse tension 12V avec un transfo électronique intégré dans le culot, sous le capot métallisé dans le bas de l'ampoule. L'utilisation de la basse tension est le secret de la haute efficacité lumineuse.

Puissance, flux lumineux et efficacité lumineuse (lumen par watt)

Ampoules halogène 12V standard

Puissance, flux lumineux et efficacité lumineuse (lumen par watt)

Ampoules halogène 12V IRC Osram

La technologie IRC ("Infra Red Coating") consiste à déposer un revêtement transparent à la lumière mais qui réfléchit les infrarouges (chaleur) vers le filament. Le filament est par conséquent plus chaud. Il a ainsi besoin de moins d'énergie pour se maintenir à une température donnée.

Pour l'acheteur, les ampoules 12V IRC se caractérisent par une forme de bulbe étranglé typique. Le filament est ainsi plutôt dans une sphère et non dans un cylindre.

Exemple d'ampoule halogène 12V IRC

Ces ampoules annoncent -30% d'énergie consommée par rapport aux 12V classiques

Puissance, flux lumineux et efficacité lumineuse (lumen par watt)

Graphique des efficacités lumineuses

Les efficacités lumineuses des différents types d'ampoules sont récapitulées sur le graphique ci dessous.

Efficacités lumineuses comparées sur divers types d'ampoules

On constate une allure de courbe croissante pour chaque type de lampe. Pour les modèles plus puissants, le fabricant peut en effet calculer le filament pour qu'il soit plus chaud. L'évaporation plus rapide à plus haute température est compensée par l'épaisseur du filament.

Les modèles équivalents à une certaine puissance ne sont pas tout à fait équivalents à cette puissance. Ils économisent certes la puissance annoncée (-30%, -50%) mais restituent 90 à 95% de la puissance équivalente. Par exemple, une ampoule équivalent 100W est équivalente à 92W environ.

Un autre document fournit ces résultats de mesures comparés aux classes énergétiques B et C.

Efficacités lumineuses mesurées

Conclusion

L'efficacité des ampoules à filament de tungstène est améliorée par l'alimentation en basse tension 12V et en utilisant un bulbe IRC. Un transformateur 230V/12V intégré à l'ampoule permet des applications en remplacement direct de nos bonnes vieilles ampoules à incandescence.