Il doit être bon marché.
Bien que la robustesse et la gestion du flux lumineux des luminaires soient restées les critères essentiels, la question de l’esthétique a pris de plus en plus d’ampleur au fil des décennies. De plus en plus, les luminaires d’aujourd’hui sont conçus pour s’intégrer en totale harmonie avec le décor, de jour comme de nuit.
Les types de luminaires
Plusieurs catégories de luminaires figurent aux catalogues des fabricants depuis le début de l’éclairage public à l’électricité. Elles sont présentées dans ce chapitre. Plus de 99% des luminaires extérieurs peuvent être inclus dans l'une d'entre elles.
Les luminaires fonctionnels
Les luminaires fonctionnels se sont généralisés après la Première Guerre Mondiale, au début de la production en grande série. Leur conception répond surtout aux exigences essentielles : robustesse, optimisation du flux lumineux et bas coût. Ce sont généralement les luminaires les plus abordables en terme de prix. Au début des années 1960, la question esthétique commence à prendre son importance, y compris pour les luminaires fonctionnels. Aujourd’hui, de plus en plus de fabricants proposent des luminaires fonctionnels avec un design travaillé et innovant.
Luminaires d'éclairage public fonctionnels des années 1960 aux années 2000
De gauche à droite, lanternes MAZDA EPA 125 (1966), EUROPHANE Pilote T2 (1985), ECLATEC Clip 28 (1998).
Les luminaires décoratifs
Les luminaires décoratifs se sont généralisés à partir du début des années 1960, quand l’esthétique a commencé à devenir un critère de choix pour un luminaire. Dans les années 1960 et 1970, ils étaient parfois appelés « luminaires habillés », parce que le châssis du luminaire était souvent recouvert par un capot avec une forme géométrique (cube, pavé, dôme, cône, parfois une forme plus complexe).
Depuis le début des années 1990, la plupart des luminaires décoratifs sont proposés avec un mât dédié. On parle alors d’ensembles « mât + luminaire ».
Luminaires d'éclairage public décoratifs des années 1960 aux années 2000
De gauche à droite, lanternes B.B.T. Hexaline (≈ 1965), MAZDA Montébello (1981), SCHREDER Lympia (≈ 2008).
Les lanternes de style
Les lanternes de style se sont généralisées à partir de la fin des années 1960. Il s’agit de luminaires dont les formes sont celles des lanternes au gaz du 19ème siècle (les brevets étant depuis tombés dans le domaine public). Elles sont constituées de parois transparentes qui entourent la lampe. L’ensemble est recouvert par un couvercle terminé par une poignée sommitale, et peut être posé à l’aide d’un pied, généralement constitué de quatre branches reliant le socle au corps de la lanterne. Ces lanternes peuvent être fixées à un candélabre ou une console. Elles peuvent être portées pu suspendues.
Luminaires d'éclairage public de style des années 1960 aux années 2000
De gauche à droite, lanternes aux blocs optiques carré, circulaire et hexagonal.
Depuis le début des années 2000, de la même manière que les luminaires fonctionnels, les lanternes de style sont munies d’un réflecteur sous lequel la lampe est fixée horizontalement, améliorant la diffusion du flux lumineux. Depuis 2010 environ, des lanternes de style équipées de LED sont commercialisées.
Les luminaires résidentiels
Les luminaires résidentiels se sont généralisés dans les années 1950, lorsque se sont construits les premières grandes résidences et les premiers lotissements. La plupart étaient constitués d’une vasque en verre ou en polyéthylène opale, de forme géométrique (souvent sphérique), directement fixés sur un socle, qui contenaient la lampe. Ils étaient fixés sur candélabre, généralement à une hauteur de 4 mètres, et étaient conçus pour fonctionner avec des lampes à faible puissance pour fournir un éclairage de proximité, peu éblouissant.
Luminaires d'éclairage public résidentiels des années 1960 aux années 2000
De gauche à droite, lanternes en forme de boule, de tulipe et de cube.
À partir du début des années 1990, ces luminaires sont décriés, car le flux lumineux n’est pas optimisé et une grande partie de celui-ci est émis en direction du ciel, contribuant ainsi à la pollution lumineuse de plus en plus intense au-dessus des villes. Les luminaires résidentiels prennent à cette époque une nouvelle forme. La lampe est entourée par une vasque cylindrique, posée à la verticale, et l’ensemble est recouvert par un chapeau limitant la diffusion de lumière vers le ciel. Le flux lumineux est quant à lui parfois dirigé à l’aide de réflecteurs en forme de double cône autour de la lampe. La partie inférieure dirige le flux vers le sol, la partie supérieure dirige le flux vers le chapeau, qui lui-même le redirige vers le sol. La présence des réflecteurs permet aussi d’éviter tout contact visuel direct avec la lampe. Ces luminaires prennent généralement le nom de « diffuseurs ».
Depuis le début des années 2000, les luminaires résidentiels ont connu la même évolution que les lanternes de style. Ils sont souvent munis d’un réflecteur sous lequel la lampe est fixée horizontalement, améliorant la diffusion du flux lumineux. Parfois, la lampe est toujours fixée verticalement mais entourée par le pied, et la lanterne est équipé d’un réflecteur sous son couvercle, fournissant de la lumière par éclairage indirect. Depuis 2010 environ, des luminaires résidentiels équipés de LED sont commercialisées.
Les projecteurs
Les projecteurs se sont généralisés à partir de la fin des années 1950. Ils sont conçus pour fournir une grande quantité de lumière sur des surfaces bien précises. Ils sont surtout utilisés pour éclairer les terrains de sport et les sites industriels. Souvent fixés à des hauteurs supérieures à 10 mètres ou sur la façade d’un bâtiment, la question esthétique est moins déterminante pour ce type d’appareil, l’enjeu étant de fournir un maximum de lumière en direction de la surface éclairée. Ils sont équipés d’un large réflecteur, parfois brillanté, parfois satiné, généralement martelé, recouvert par un boitier et une vitre en verre.
Les luminaires encastrés
Les luminaires encastrés se sont généralisés à partir des années 1960. Ils sont conçus pour être encastrés au sol, au plafond, parfois le long d'une façade. Ils sont constitués d’un réflecteur généralement satiné (pour limiter l’éblouissement) recouvert par un boitier et une vitre en verre. Les luminaires encastrés doivent être étanches (IP67 minimum) et robustes, pour résister à la poussière et à l’eau de pluie qui les recouvre régulièrement ainsi qu’au poids d’un être humain. Ils sont généralement utilisés sous les arbres ou le long des façades de monuments, pour mettre ceux-ci en valeur dans le décor.
Influence de la lampe sur la forme du luminaire
Une des principales spécificités d’un luminaire est la nature et la puissance de la lampe pour lequel il est prévu. Les sources lumineuses n’ont pas toutes la même forme : les tubes fluorescents et lampes LPS ont généralement une forme tubulaire et allongée, les ballons fluorescents et certaines lampes HPS ont une forme ovoïde opale tandis que les lampes HPS et MH prennent souvent la forme d’un petit tube translucide. La taille des sources précédemment citées varie en fonction de leur puissance, plus cette dernière est élevée, plus la lampe est volumineuse. De plus, l’appareillage dédié (notamment le ballast) n’est pas le même pour deux lampes de puissance différente, même si elles sont de même nature. Un luminaire est donc initialement conçu pour une lampe spécifique (nature et puissance). La plupart des modèles sont toutefois déclinés en plusieurs versions, afin de pouvoir être utilisés pour différentes natures de lampes ou différentes puissances.
Choix en fonction de la nature de la lampe
En France, les usages ont évolué au fil des années et des inventions. Tout d’abord l’éclairage à huile au 18ème siècle, l’éclairage au gaz au 19ème siècle et l’éclairage à l’électricité au 20ème siècle. Ceci a impliqué une évolution des luminaires au cours du temps :
Pour lampe comprise entre une puissance minimum et maximum.
Puisque les tailles de lampes varient en fonction de leur puissance (ainsi que leur appareillage dédié), de nombreuses séries ont inclus toute une gamme de luminaire de différentes tailles. Les séries de luminaires ne proposant qu’une taille unique étaient peu fréquents. Elles proposaient généralement deux ou trois taille, parfois quatre, dans quelques cas plus encore…
Luminaires SCHRÉDER de la gamme « Z »
De gauche à droite, lanternes :
- SCHRÉDER Z1, initialement conçue pour les lampes à faible puissances.
- SCHRÉDER Z2, initialement conçue pour les lampes à puissances moyennes.
- SCHRÉDER Z3, initialement conçue pour les lampes à forte puissances.
Constitution d’un luminaire d’éclairage public
Dans ce chapitre, je prends l’exemple du luminaire fonctionnel pour décrire les différentes parties. La constitution est toutefois faite selon le même principe pour les autres luminaires, sauf dans le cas où une spécificité est précisée.
Le bloc optique
Le bloc optique est la partie du luminaire qui éclaire. Il est constitué d’une douille pour y fixer la lampe et généralement accompagné d’un réflecteur pour « diriger », « refléter », « réverbérer » la lumière émise. Le réflecteur est parfois appelé « miroir », « optique » ou encore « miroir optique ». La photo ci-dessous montre le « bloc optique » du luminaire PHILIPS Iridium 11 :
Depuis le début des années 1980, la douille de la lampe est généralement réglable. Elle permet de fixer la lampe dans une position plus ou moins avancée à l’intérieur du réflecteur, la position de la lampe jouant sur la répartition du flux lumineux. Ci-dessous un exemple concernant le luminaire PHILIPS Iridium :
La forme et le traitement de surface du réflecteur, ainsi que le matériau qui le constitue, influent grandement sur la répartition du flux lumineux. L’argent bénéficie d’un excellent facteur de réflexion (92%) mais il est coûteux et a une tendance à noircir dans le temps. L’aluminium purifié, bénéficiant d’un facteur de réflexion à 85% et d’une excellente résistance à la corrosion, est utilisé dans la plupart des cas. Les réflecteurs de finition satinée assurent une homogénéité de la distribution lumineuse. Les réflecteurs à facettes permettent également d’homogénéiser la distribution lumineuse, tout en conservant des surfaces lisses à l’intérieur des facettes qui permettent d’intensifier la réflexion du flux lumineux. Concernant les projecteurs, la plupart utilisent des réflecteurs martelés, qui offrent un angle d’éclairage plus large que les réflecteurs lisses et un éblouissement moins important. Les réflecteurs lisses sont surtout utilisés pour éclairer dans un angle défini, généralement vers le haut.
Le système « Sealsafe » mis au point en 1986 par la société SCHREDER permet un accès à la lampe depuis l’arrière du bloc optique et n’oblige plus à accéder à la partie inférieure de celui-ci. Ce système améliore grandement les conditions de maintenance du luminaire, en permettant au technicien de changer la lampe en se situant au-dessus du luminaire et non en dessous (position plus confortable et sollicitant moins le dos). Il permet aussi de ne plus déclipser une éventuelle vasque pour réaliser l’opération. Ci-dessous un exemple avec le luminaire SCHREDER Onyx 3 :
Certains luminaires, souvent anciens, ne sont en tout et pour tout constitués que d’un unique bloc optique accompagné d’une pièce de fixation. En France, ils sont principalement été commercialisés dans les années 1960.
D’autres, notamment les anciens luminaires résidentiels et anciennes lanternes de style, ne comportent pas de réflecteurs. De tels luminaires ne sont plus commercialisés aujourd’hui, en raison de la mauvaise répartition du flux lumineux.
Les réflecteurs en verre prismatique
Certains réflecteurs, dont la société HOLOPHANE s’était faite une spécialité, étaient constitués d’une pièce en verre dont la paroi supérieure (celle à l’opposé de la lampe) était recouverte d’un film métallique lui-même recouvert par une peinture anticorrosive. L’avantage de cette technologie était de rendre les réflecteurs inaltérables, avec la possibilité de nettoyer ceux-ci avec un simple coup de chiffon. L’intérêt est devenu moindre aujourd’hui, dans la mesure où le bloc optique, fermé par une vasque, est suffisamment étanche (IP66) pour être protégé des effets corrosifs et de la poussière.
La vasque
La vasque est la partie du luminaire qui assure une étanchéité du bloc optique. Elle prend la forme d’un « hublot » translucide. Lors de la seconde moitié du 20ème siècle, elle se clipsait au bloc optique. Elle était généralement constituée de matière plastique, soit en Polycarbonate, soit en Méthacrylate et polyméthacrylate (PMMA). Les premières sont plus résistantes aux chocs (IP 547 contre IP 545, 2 joules contre 0,7 joules), les secondes résistent mieux aux ultraviolets (qui provoquent le jaunissement des matières plastiques dans le temps). La plupart des vasques utilisées pour les luminaires d’éclairage public depuis le début des années 2000 sont en verre et scellées.
Jusqu’à la fin des années 1980, la vasque est souvent optionnelle. De nombreux luminaires des années 1960 et 1970 ont été bien plus commercialisés sans leur vasque qu’avec. L’utilisation de la vasque présente à cette époque un avantage et un inconvénient. Elle permet de rendre le bloc optique étanche et de protéger le réflecteur de la corrosion. Cependant, la vasque se détériorait en vieillissant, sous l’effet de la chaleur d’une part (la vasque devient opale, parfois en jaunissant), sous l’effet des corps étrangers d’autre part (poussières et insectes qui se déposent à l’intérieur). Nombreux sont les luminaires installés pour lesquels, après quelques années d’utilisation, la vasque a l’effet contraire de ce pour quoi elle a été conçue. La qualité de la lumière est bien pire avec un réflecteur en bon état mais une vasque usagée qu’avec un seul réflecteur ayant subi les effets de la corrosion.
Usure des vasques des luminaires d'éclairage public
De gauche à droite, trois luminaires MAZDA Solair 400 respectivement non-équipé de vasque, équipé d'une vasque dans un état correct et équipé d'une vasque usagée ayant jauni avec les années.
À partir du milieu des années 1990, les luminaires avec une vasque en verre se généralisent. Pour limiter les risques de casse pendant la maintenance et assurer une meilleure étanchéité, celle-ci est souvent scellée au châssis. L’accès à la lampe se fait alors en ouvrant le capot du luminaire. Depuis le début des années 2000, la plupart des luminaires sont proposés avec une vasque en verre scellées.
Scellement des vasques des luminaires d'éclairage public
De gauche à droite, un luminaire PHILIPS Mascotte 10 équipé d'une vasque non-scellée, un luminaire PHILIPS Iridium 10 équipé d'une vasque en verre plat scellée et un luminaire PHILIPS Iridium 11 équipé d'une vasque en verre bombé scellée.
La plupart des vasques en plastique ont une forme bombée. Ces vasques ont été mises en cause à partir de la fin des années 1990. Celles-ci provoquent à un élargissement du flux lumineux, lequel contribue à la pollution lumineuse dans les villes. Pour réduire la largeur de flux, l’emploi de luminaires équipés de vasques sous forme de verre plat fut encouragé. Cependant, une largeur de flux trop faible risque de provoquer une trop forte concentration de lumière sous le luminaire au détriment de celui au niveau des inter-distances. Une trop grande variation de flux entre chaque point lumineux rend le décor inesthétique et contribue à la fatigue visuelle. Ci-dessous un exemple d'une mauvaise utilisation de luminaires fermés par des verres plats :
À l’inverse, il existe certaines vasques dites « à réfraction », spécifiquement conçues pour diriger le flux lumineux. Rarement utilisées en France, elles ont surtout équipés les luminaires américains, prévus pour éclairer des routes bien plus larges qu’en Europe (les points lumineux sont beaucoup plus hauts et espacés en Amérique du Nord qu’en Europe). Ces vasques permettent notamment de dévier les rayons fuyant à l’horizontale ou vers le haut, pour les ramener vers le bas. Elles abaissent cependant l'intensité du flux lumineux émis par le luminaire.
En Europe, trois grandes familles de luminaires boules existent : ceux avec vasque claire, ceux avec vasque opale et ceux avec vasque en verre à réfraction. Les premiers permettent de bénéficier de l'intensité lumineuse émise par la lampe, les seconds permettent de répartir la luminance sur une surface sphérique limitant l'éblouissement, les troisième permettent de rediriger le flux dans les directions voulues.
Le bloc appareillage
Le bloc appareillage est la partie du luminaire qui contient les équipements qui permettent à la lampe de fonctionner sur le réseau électrique (230 V / 50 Hz). Ces équipements sont généralement les suivants :