Introduction

Lorsqu’on aborde l’efficacité énergétique dans le domaine de l’éclairage, il est essentiel de dépasser l’idée fausse selon laquelle l’éclairage se résume à la seule efficacité lumineuse. En ingénierie pratique, l’éclairage ne se limite pas à la simple « luminosité » ; son enjeu principal est de garantir des processus opérationnels efficaces et sûrs. Aujourd’hui, les normes internationales pour différents scénarios d’éclairage sont bien établies. Pour le segment spécifique de l’éclairage routier, des références sectorielles claires existent. Les indicateurs de performance de l’éclairage routier sont principalement définis selon la norme EN 13201 (Plus d’informations sur la norme EN 13201 relative à l’éclairage routier), qui constitue la norme de référence pour mesurer l’éclairement/la luminosité, l’uniformité et le contrôle de l’éblouissement de la chaussée. Par ailleurs, les lieux de travail (EN 12464), les stades (EN 12193/RP-8-21) et les tunnels (CIE 88) disposent chacun de leurs propres spécifications rigoureuses. L’ensemble de ces normes constitue le socle des exigences en matière de conception d’éclairage. Depuis son entrée dans ce secteur en 2005, ZGSM a été témoin des évolutions technologiques et de l’évolution constante des besoins de ses clients. L’éclairage routier a ainsi connu un développement significatif au fil des ans. Une solution d’éclairage routier performante doit répondre aux exigences fondamentales de sécurité (notamment celles de la norme EN13201), tout en garantissant un confort visuel optimal, une éclairage écoénergétique maximale et une gestion intelligente. Idéalement, l’éclairage routier devrait optimiser la consommation d’énergie tout en respectant scrupuleusement les normes de sécurité et en assurant le confort des piétons et des véhicules, tout en intégrant une gestion intelligente. Pour en savoir plus, poursuivez votre lecture.

Problèmes d’éclairage public inefficace

Faible efficacité et risque de panne élevé des lampadaires

Des premières lampes à gaz et ampoules incandescentes aux lampes à sodium haute pression, puis aux lampadaires LED actuels, la technologie d’éclairage a réalisé un bond spectaculaire en matière d’efficacité lumineuse. Cependant, de nombreuses lampes sur le marché sont encore loin de répondre aux normes d’efficacité lumineuse. Ceci est souvent dû à l’utilisation, par les fabricants, de puces LED de qualité inférieure ou de drivers LED peu performants afin de réduire les coûts. Ces produits présentent non seulement une faible efficacité lumineuse initiale, mais aussi d’importants problèmes de dégradation de la luminosité, ce qui rend difficile le respect des normes d’éclairage routier peu après leur mise en service. De plus, une conception structurelle inadaptée, notamment une dissipation thermique insuffisante, combinée à la résistance des drivers de qualité inférieure, augmente considérablement le risque de panne prématurée, obligeant les utilisateurs à effectuer des opérations de maintenance fréquentes et à supporter des coûts supplémentaires. Par conséquent, la résolution des deux problèmes majeurs que sont la faible efficacité lumineuse (qu’est-ce que l’efficacité lumineuse et comment l’améliorer ?) et la fragilité des lampes est devenue la priorité absolue. Tous ces facteurs rendent l’éclairage public peu éclairage écoénergétique pour les applications routières.

Une mauvaise répartition de la lumière des lampadaires entraîne une pollution lumineuse

L’efficacité lumineuse est un indicateur clé du rendement d’un éclairage, reflétant directement sa capacité à convertir l’énergie électrique en énergie lumineuse. Cependant, en pratique, la lumière émise par un luminaire n’atteint pas toujours la surface à éclairer. Par exemple, avec les lampes à sodium haute pression traditionnelles, une quantité importante de lumière est diffusée dans des zones non ciblées, comme les bords de route. La quantité de lumière projetée avec précision sur la zone éclairée dépend largement de la pertinence de la conception de la distribution lumineuse. Les luminaires LED peuvent utiliser des lentilles optiques secondaires pour adapter la distribution lumineuse à la scène réelle : une distribution en forme d’aile de chauve-souris est couramment utilisée pour l’éclairage routier, un faisceau étroit ou une distribution asymétrique pour l’éclairage de stades, et une distribution rectangulaire pour l’éclairage d’étagères, etc. En pratique, on rencontre souvent des problèmes tels qu’un choix inapproprié de courbe de distribution lumineuse, une installation incorrecte ou un angle d’inclinaison excessif. Tous ces éléments peuvent entraîner la projection de la lumière émise par le luminaire dans des zones non éclairées, provoquant une pollution lumineuse : intrusion lumineuse (notamment dans l’éclairage public et sportif), halo lumineux et éblouissement, etc. Une distribution scientifique de la lumière, associée à une conception d’éclairage optimisée, peut améliorer considérablement la luminosité et l’uniformité de la chaussée tout en réduisant efficacement l’éblouissement, ce qui constitue également un éclairage écoénergétique. Cette méthode est également performante pour l’éclairage des stades et des espaces intérieurs, permettant d’« éclairer là où c’est nécessaire, sans perturber les zones non éclairées ».

Éclairage public sans technologie de contrôle intelligent

À l’heure où l’on prône une gestion sobre en carbone et optimisée, l’absence de contrôle intelligent dans les systèmes d’éclairage public représente un gaspillage considérable et souvent imperceptible. Les lampadaires traditionnels utilisent généralement des systèmes simples à minuterie ou à cellule photoélectrique (voir à propos des cellules photoélectriques), se limitant à un modèle rudimentaire : « allumage au coucher du soleil, maintien de l’éclairage toute la nuit, extinction au lever du soleil ». Ce système est totalement inadapté aux besoins réels d’éclairage en fin de soirée, lorsque la circulation est faible, entraînant un gaspillage inutile et des impacts environnementaux négatifs. Outre le gaspillage d’énergie, les lampadaires sans contrôle intelligent ne peuvent pas signaler proactivement les pannes ; ils dépendent des inspections du personnel de maintenance et des signalements des citoyens, ce qui augmente les coûts de main-d’œuvre et les pertes économiques potentielles. Les systèmes de contrôle intelligents modernes ont radicalement changé la donne (voir à propos de éclairage écoénergétique). Ces méthodes de contrôle comprennent notamment la variation d’intensité par minuterie, les détecteurs de mouvement et le contrôle intelligent. Leurs fonctions et leurs avantages seront expliqués dans la section suivante.

Difficultés d’entretien de l’éclairage public

Le coût de maintenance de l’éclairage public a toujours été une préoccupation majeure pour les services municipaux, ce qui explique en partie la popularité croissante des lampadaires LED ces dernières années (principalement grâce à leur haute efficacité lumineuse). En pratique, les difficultés de maintenance liées aux dysfonctionnements des lampadaires LED ou le coût élevé d’une maintenance fréquente dépassent souvent le prix d’achat initial. Les lampes à sodium haute pression traditionnelles nécessitent un remplacement régulier des ampoules et des ballasts. Vous avez peut-être remarqué que les lampadaires des quartiers anciens s’éteignent fréquemment ; c’est le signe d’un dysfonctionnement de ces lampes. Les réparations ne sont effectuées qu’après le signalement du problème par les riverains, ce qui engendre des coûts élevés et des délais d’intervention importants. Dans des zones spécifiques comme les ponts, les autoroutes ou les installations d’éclairage en hauteur (solutions d’éclairage sur mâts ZGSM), le personnel de maintenance doit également intervenir en hauteur, ce qui accroît les risques pour la sécurité et la complexité de la maintenance. L’éclairage public moderne (lampadaires LED) évolue vers des solutions sans entretien ou faciles à entretenir, répondant ainsi aux problèmes susmentionnés. Une analyse détaillée sera présentée dans la section suivante.

Dégradation lumineuse importante et absence de fonction CLO

Dans la section consacrée à l’efficacité lumineuse, nous avons abordé la question de la dégradation lumineuse (Qu’est-ce que la dégradation lumineuse ?). La dégradation lumineuse est une caractéristique physique inévitable des luminaires ; il s’agit essentiellement de la diminution de l’efficacité de la source lumineuse à convertir l’énergie électrique en énergie lumineuse au cours de son utilisation. Ce problème est fréquent avec les lampes à incandescence, les lampes à sodium haute pression et les lampes LED. Lors de simulations d’éclairage, nous avons tous rencontré la notion de facteur de maintenance. Il s’agit d’une prédiction de la dégradation lumineuse future, généralement calculée à l’aide des tables LM80 et TM21. Ce facteur tient compte du fait que la lumière émise par la lampe diminue après une période d’utilisation ; il est donc essentiel de l’intégrer dès la conception de l’éclairage. Bien qu’utiliser une puissance plus élevée pour éclairer initialement la zone cible entraîne un certain gaspillage d’énergie au début, cela garantit un éclairage suffisant de cette zone par la suite. Plus la dégradation lumineuse est importante, plus la puissance initiale de la lampe doit être élevée. Par conséquent, en pratique, il est nécessaire d’utiliser des lampes LED à faible dégradation lumineuse pour obtenir un éclairage écoénergétique. Parallèlement, un entretien et un nettoyage réguliers des lampes (principalement de la surface émettrice) sont indispensables pour limiter la dégradation lumineuse due à la poussière et aux saletés, et ainsi garantir un éclairage stable et conforme aux normes, à moindre coût.

Moyens de réaliser éclairage écoénergétique en éclairage public

Lampadaires équipés de LED haute efficacité et de haute qualité

La solution aux problèmes liés à l’inefficacité et à la fragilité des équipements d’éclairage réside dans la mise en place d’un système de gestion en boucle fermée complet, couvrant la sélection des produits, leur conception, leur vérification et leur maintenance. Premièrement, un contrôle rigoureux doit être appliqué à la source, en utilisant des puces LED et des drivers LED de qualité. Il est essentiel de définir clairement les indicateurs clés, tels que la marque, l’efficacité lumineuse, la dégradation de la luminosité, le rendement du driver et la durée de vie, afin d’éviter tout recours à des composants de qualité inférieure. Deuxièmement, lors de la conception du produit, une attention particulière doit être portée à l’adéquation des paramètres électriques et à la fiabilité du système de dissipation thermique. Ceci permet aux LED de conserver leur efficacité lumineuse nominale et de réduire l’impact des hautes températures sur la durée de vie globale du luminaire. Lors de la phase de vérification de la conception, des tests doivent être effectués en chambre noire ou à l’aide d’une sphère d’intégration afin de confirmer que l’efficacité lumineuse réelle est conforme aux exigences de conception. Parallèlement, la température de surface (Ts) du luminaire doit être mesurée afin d’évaluer ses performances de dissipation thermique. Lorsque les conditions le permettent, des tests de dégradation du flux lumineux peuvent être effectués conformément aux normes telles que IEC 62717, IEC 62722 et ENEC+ (éclairage public ZGSM ENEC+) afin d’évaluer les performances à long terme du luminaire. Bien que les LED et les drivers LED de haute qualité nécessitent un investissement initial plus important, ils réduisent considérablement la fréquence et le coût de la maintenance ultérieure. Par conséquent, les décisions d’achat ne doivent pas reposer uniquement sur le prix, mais aussi sur l’efficacité éclairage écoénergétique.

Conception optique optimisée et simulation d’éclairage

Pour remédier aux problèmes de gaspillage d’énergie lumineuse, de pollution lumineuse et d’éclairage inadéquat dû à une mauvaise répartition de la lumière, une solution systématique peut être mise en œuvre grâce à une conception optique optimisée et à une construction et une installation standardisées. Les luminaires ZGSM offrent un large choix de courbes de distribution lumineuse. Par exemple, les lampadaires proposent des distributions lumineuses classiques de type IIM et IIIM. Nous pouvons également personnaliser des distributions de type IV pour l’éclairage de parkings, ou des distributions asymétriques (latérales et verticales) pour l’éclairage piétonnier. Les courbes de distribution lumineuse varient considérablement selon l’application. Par exemple, les faisceaux étroits ou les distributions asymétriques (différentes de celles des lampadaires) conviennent aux terrains de sport, tandis que les courbes rectangulaires sont plus appropriées pour l’éclairage des rayonnages d’entrepôt. Si ces applications vous intéressent, n’hésitez pas à nous contacter ou à consulter notre blog : « Distribution lumineuse des LED ». Enfin, le choix des courbes de distribution lumineuse repose sur l’expertise de concepteurs lumière qui peuvent rapidement sélectionner les distributions les plus adaptées à l’application et les valider à l’aide d’un logiciel de simulation d’éclairage. En optimisant la conception de l’éclairage, il est possible de positionner chaque luminaire avec précision, de standardiser les angles d’installation et les points de visée pour faciliter la pose. Les conceptions d’éclairage optimisées offrent des performances exceptionnelles en matière d’uniformité de l’éclairage, de contrôle de l’éblouissement et d’économies d’énergie, pour un éclairage précis et écoénergétique.

Application des commandes intelligentes : variation d’intensité par minuterie et commande d’éclairage sans fil

Il existe de nombreuses façons de mettre en œuvre une commande intelligente pour l’éclairage public LED. Nous nous concentrons ici sur la variation d’intensité programmée, la détection par micro-ondes et la commande intelligente sans fil. Grâce à la variation d’intensité programmée, le système peut réduire automatiquement la puissance à un certain niveau (par exemple, 50 %) selon une plage horaire prédéfinie (par exemple, de minuit à 5 h), permettant ainsi des économies d’énergie immédiates. Cette fonction est généralement intégrée au pilote LED, mais de nombreux clients l’ignorent, ce qui explique son utilisation inefficace. Comparées à la variation d’intensité programmée (également appelée Astrodim dans l’éclairage public), les fonctions de détection par micro-ondes et de commande intelligente engendrent des coûts supplémentaires, mais offrent davantage de fonctionnalités et sont plus faciles à mettre en œuvre pour un éclairage écoénergétique. Les lampadaires LED sont équipés de capteurs de mouvement à micro-ondes ou infrarouges, leur permettant de détecter les piétons et les véhicules. À l’approche d’un véhicule ou d’un piéton, le lampadaire LED passe de sa faible luminosité à sa pleine luminosité, puis revient automatiquement en mode veille basse consommation une fois le piéton ou le véhicule passé, réduisant ainsi la consommation d’énergie. La gestion intelligente de l’éclairage public nécessite que chaque lampadaire soit équipé d’un contrôleur, généralement installé au-dessus du luminaire via une prise Zhaga ou NEMA. Grâce à cette unité de contrôle centralisée (passerelle), il est possible de gérer en temps réel l’allumage, la variation d’intensité et la lecture des données des lampes, assurant ainsi une gestion et un fonctionnement optimaux de l’éclairage.

Conception sans outil et conception modulaire

La facilité d’entretien et l’absence d’entretien constituent les deux principaux avantages des lampadaires LED. Premièrement, les lampadaires LED de haute qualité présentent une dégradation lumineuse plus lente que les luminaires traditionnels, avec une durée de vie généralement comprise entre 50 000 et 100 000 heures, ce qui allonge considérablement la durée de vie des luminaires. Deuxièmement, les drivers LED de haute qualité offrent une fiabilité accrue (MTBF plus élevé et durée de vie plus longue) et un taux de panne plus faible, minimisant ainsi les besoins de réparation ou de remplacement. Forts de ces deux atouts, de nombreux fabricants présentent les luminaires LED comme des produits sans entretien. De plus, la conception modulaire et les structures d’ouverture sans outil (conception sans outil pour les éclairage public) sont devenues des configurations courantes pour les lampadaires LED. En cas de dysfonctionnement d’un luminaire, le personnel de maintenance peut ouvrir le boîtier sans outil et remplacer directement le composant défectueux, réduisant ainsi considérablement le temps d’intervention sur site. La conception modulaire simplifie également la maintenance : seuls les modules correspondants doivent être stockés, ce qui élimine le besoin de connaissances approfondies en matière de paramètres électriques et permet une maintenance efficace. Associés à des systèmes de contrôle intelligents, ces systèmes permettent également au personnel de maintenance municipal de détecter rapidement les pannes et d’initier les interventions. Comparativement aux luminaires traditionnels, les lampadaires LED réduisent considérablement les coûts et les délais de maintenance tout au long de leur cycle de vie, et offrent une intervention beaucoup plus rapide en cas de panne.

Conception à faible dégradation lumineuse et application du CLO

La dégradation lumineuse est une préoccupation majeure pour les acheteurs comme pour les vendeurs du secteur des LED. Une solution simple pour éviter une surconsommation d’énergie due à cette dégradation consiste à choisir des produits présentant une dégradation lumineuse plus faible. Pour ce faire, nous recommandons aux clients d’examiner attentivement les rapports de test du fabricant, le rapport TM21 étant le plus basique. Les rapports LM80 et ISTMT doivent également être pris en compte, et tous les rapports doivent être émis par un laboratoire tiers accrédité ISO 17025. Une durée de vie L70 > 100 000 heures est une norme de sélection courante, tandis que des durées de vie L80 > 100 000 heures, voire L90 > 100 000 heures, sont de meilleurs choix, exigeant des performances plus élevées de la lampe. Dans la description du problème, nous avons évoqué le concept de facteur de maintenance, qui consiste à sélectionner des lampadaires LED de puissance supérieure dès la phase initiale de conception de l’éclairage afin de répondre aux besoins d’éclairage de la zone cible. Parmi les facteurs influençant le facteur de maintenance figure le facteur de maintien du flux lumineux de la lampe, qui correspond à la dégradation lumineuse. Plus la dégradation lumineuse est lente, plus cette valeur est élevée, ce qui entraîne un facteur de maintenance plus important et une réduction appropriée de la puissance initiale du luminaire. Cependant, cette méthode engendre toujours un gaspillage d’énergie initial, d’où le développement de la solution à flux lumineux constant (CLO). Actuellement, de nombreuses alimentations de commande intègrent cette fonction, comme les séries EUM d’Inventronics, FP de Philips et des marques telles que Tridonic. Grâce à cette technologie, la puissance du luminaire peut augmenter progressivement au fil du temps pour compenser la baisse de flux lumineux due à la dégradation lumineuse, permettant ainsi un éclairage à haute éclairage écoénergétique. Parallèlement, un entretien et un nettoyage réguliers des luminaires (principalement de la surface lumineuse) sont nécessaires pour limiter la dégradation lumineuse causée par l’accumulation de poussière et de saletés. Pour plus d’informations, veuillez consulter notre blog : « Facteur de maintenance dans l’éclairage ».

Éclairage public LED ZGSM

Résumé

Il existe cinq raisons principales expliquant l’éclairage écoénergétique de l’éclairage public. Premièrement, de nombreux lampadaires utilisent des puces et des drivers LED de qualité inférieure, ce qui entraîne une faible efficacité lumineuse globale et des dysfonctionnements fréquents. Deuxièmement, une distribution lumineuse inadaptée conduit à un éclairage insuffisant des zones cibles, tout en provoquant pollution lumineuse et éblouissement (Qu’est-ce que l’éblouissement et comment le réduire ?). Troisièmement, le contrôle intelligent fait défaut, notamment la variation d’intensité par minuterie pour économiser l’énergie tout en répondant aux besoins d’éclairage en cas de faible circulation nocturne. Quatrièmement, la maintenance des lampadaires est complexe, engendrant des coûts élevés. Cinquièmement, la dégradation lumineuse importante et l’absence de technologie CLO entraînent un gaspillage d’énergie à long terme. Ces facteurs contribuent à une consommation énergétique accrue des lampadaires LED durant leur cycle d’éclairage ; or, ils sont évitables. ZGSM propose des solutions pour y remédier. En contrôlant rigoureusement la qualité des puces et des drivers LED, nous améliorons la fiabilité et l’efficacité lumineuse des luminaires dès leur conception ; en sélectionnant des courbes de distribution lumineuse adaptées à différents scénarios et en combinant des schémas de vérification par simulation d’éclairage avec des recommandations d’installation. Nous utilisons la gradation automatique, la détection par micro-ondes et des systèmes de contrôle intelligents sans fil pour un éclairage à la demande et un signalement proactif des pannes. Notre conception modulaire et sans outil simplifie la maintenance et réduit le coût total du cycle de vie. Nous optimisons la dissipation thermique et utilisons des LED haute qualité pour limiter la dégradation de la luminosité. La technologie de flux lumineux constant compense dynamiquement les pertes de puissance dues à la baisse de luminosité, évitant ainsi la surconsommation des lampadaires LED en début et milieu de vie. Grâce à ces mesures, nous pouvons garantir un éclairage routier éclairage écoénergétique. Pour plus d’informations, n’hésitez pas à nous contacter.

Questions fréquemment posées

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