Agencement du luminaire

Éclairage Et Installation Électriques 1961

DISPOSITION DE L'ÉCLAIRAGE

Pour agencer l'éclairage d'une bâtisse, il faut d'abord tenir compte de la réflexion, de la réverbération et de la diffusion de la lumière à l'intérieur des pièces, ainsi que des propriétés inhérentes aux divers appareils destinés à répandre la lumière.

Les principaux accessoires employés pour l'éclairage servent premièrement à diriger les rayons émis par la source lumineuse ; puis, à masquer cette même source de lumière; enfin, à produire un effet décoratif plus ou moins heureux.

L'importance relative de ces trois facteurs dépend naturellement des particularités de chaque installation.

Les différents matériaux des surfaces en usage pour diffuser l'éclairage artificiel en absorbent tous nécessairement une partie plus ou moins grande.

Par une étude approfondie de chaque cas, à l'aide de diagrammes, on arrivera à compenser cette perte de lumière en éclairant davantage certaines surfaces, puis, de la même façon, à supprimer les reflets et améliorer le rendement général du luminaire.

CALCUL DE L'ÉCLAIRAGE REQUIS

Pour trouver le nombre et la puissance des lampes nécessaires dans une installation donnée, on multiplie la surface, en pieds carrés, du plancher de la pièce à éclairer, par l'intensité, en pied-bougies, de la lumière requise selon l'usage auquel on destine le local en question.

Le tableau suivant fournit le nombre de pied-bougies requis par pied carré dans les différents locaux; ces données résultent de compilations basées sur l'expérience d'autorités compétentes en éclairage.

ÉNERGIE ÉLECTRIQUE REQUISE POUR TEL ÉCLAIRAGE

Afin d'obtenir la quantité d'énergie électrique nécessaire pour éclairer une pièce convenablement, on n'a qu'à multiplier sa superficie (en pieds carrés) par le nombre de watts requis pour éclairer un pied carré d'une pièce de même nature, d'après le tableau suivant.

Dans l'éclairage indirect, l'intensité de lumière requise dépendra des matériaux et de la couleur du plafond ainsi que des murs.

En moyenne, il faudra ajouter 25 pour cent au nombre total de watts requis pour l'éclairage direct, tandis que pour l'éclairage semi-indirect, l'augmentation sera de 5 à 10 pour cent, selon le degré de transparence en éclairage direct des réflecteurs utilisés.

La couleur des murs et des plafonds affecte peu l'éclairement des divers objets soumis à un éclairage direct. Il en est autrement avec les deux autres systèmes. Elle influe beaucoup, par contre, sur la réflexion de la lumière avec un éclairage indirect.

Un plafond blanc mat, ivoire ou vert tendre donnera un très bel effet dans ce cas. Sur les murs, les couleurs pâles comme: crème, vert pois ou vieux rosé, offrent un aspect merveilleux à cause des teintes agréables qu'ils transmettent aux objets ambiants.

AMÉNAGEMENT DU LUMINAIRE

Nous avons vu que le luminaire est l'ensemble des lampes artificielles servant à éclairer une pièce quelconque.

Le luminaire nécessite l'emploi de suspensions ou de lustres, d'appliques sur les murs ou bras de lumière.

Le lustre est une suspension ou porte-lampe (en métal, tel que: cuivre, bronze, aluminium, cristal, ou en porcelaine, ou encore en matière plastique), à une seule ampoule ou à plusieurs branches (avec autant d'ampoules) fixées au plafond.

Le lustre prend le nom de candélabre lorsqu'il offre l'aspect d'un grand chandelier à plusieurs branches, que l'on suspend au plafond.

L'applique ou bras de lumière se fixe à un mur, pour recevoir ou supporter des lampes.

ACCESSOIRES D'ÉCLAIRAGE

Les principaux accessoires de l'éclairage sont les abat-jour, les réflecteurs, les globes et les réflecteurs renversés — opaques ou transparents.

L'abat-jour est une feuille de métal, de papier raffiné, quelquefois aussi de soie, porcelaine ou autre matière plastique, généralement conique ou en tronc de cône, que l'on place sur les lampes pour rabattre la lumière.

Le réflecteur est un abat-jour en verre dépoli ou en métal, de forme conique ou concave, muni d'un miroir ou surface réfléchissante, destiné à renvoyer la lumière sur une surface ou un objet particuliers. (Fig. 134).

Fig. 134.— Divers modèles de réflecteurs, adaptés à des fins particulières et produisant un éclairage direct:

a) réflecteur standard ; b) réflecteur de faible profondeur; c) réflecteur profond et étroit permettant de concentrer l'éclairage sur une surface relativement restreinte; d) réflecteur d'angle.

Le globe est un abat-jour en verre dépoli, porcelaine ou verre opalin, en forme de boule ou de corolle, qui recouvre une lampe ou ampoule électrique pour atténuer ou modifier l'effet de son éclairage.

Lorsque le globe est de forme demi-sphérique, d'une certaine dimension, et disposé en dessous de la source de lumière, il prend le nom de bol semi-indirect.

II prend le nom de cône renversé s'il est en forme de cône suspendu en dessous de la lampe — direct, s'il est opaque, semi-indirect s'il est transparent.

Lorsque le réflecteur est suspendu en dessous de la source de lumière et qu'il est opaque, il prend le nom de réflecteur renversé.

Dans ce cas, il produit un éclairage indirect ; sa lumière, étant dirigée vers le plafond et le haut des murs, se reflète de nouveau sur les surfaces à éclairer.

L'ÉCLAIRAGE DIRECT

La surface à éclairer est généralement disposée dans un plan situé au niveau d'un pupitre ou à 30 pouces environ du plancher.

L'on considère généralement comme éclairage direct celui qu'engendrent les appareils d'éclairage dirigeant 90 à 100 pour cent de la lumière qu'ils émettent sur les objets placés en dessous d'eux.

Ces appareils sont très efficaces et d'un rendement élevé. Ils produisent par watt l'éclairage le plus intense qui soit sur une surface donnée, et même lorsque la source lumineuse est en partie dissimulée, les reflets qu'elle engendre sur les surfaces pâles et reluisantes sont considérables.

Lorsque les ampoules et leurs réflecteurs sont enclavés dans les plafonds, on les couvre d'un verre opalin qui éclaire tous les objets d'une lumière très douce.

 On utilise surtout dans les magasins cet agencement avantageux, où les jets de lumière dirigés sur les comptoirs et la marchandise contribuent à activer les ventes.

On assimile au précédent l'éclairage dissimulé dans les plafonds et dont la lumière est atténuée par des verres à prisme placés dans des cadres rectangulaires.

Fig. 135.— Globe en verre opalin qui permet de diriger environ 80-90 pour cent des rayons sur les objets à éclairer; on en obtient l'éclairage direct-indirect et semi-direct.

ÉCLAIRAGE SEMI-INDIRECT ET DIRECT-INDIRECT

On appelle semi-indirect l'éclairage provenant des lustres dont la source de lumière dirige 40 à 90 pour cent de ses rayons sur les objets placés en dessous. Cet agencement a pour but de réduire les reflets dus à l'éclairage direct. Leur globe en verre opalin produit un bel effet sur les plafonds. (Fig. 111-135).

Ceux dont 60 à 80 pour cent de la lumière est dirigée sur les objets à éclairer — par exemple un comptoir — et dont le surplus de lumière éclaire le plafond, donnent un éclairage qu'on appelle direct-indirect ; ils sont très pratiques pour éclairer la marchandise. (Fig. 136).

Fig. 136.— Globe semi-conique produisant un éclairage direct-indirect et dont 60 à 80 pour cent des rayons sont dirigés vers les objets qui se trouvent au-dessous.

ÉCLAIRAGE SEMI-INDIRECT

Les appareils d'éclairage semi-indirect

sont ceux dont 60 à 90 pour cent de la lumière est dirigée au plafond par un globe en forme de bol. Ce globe est en porcelaine ou mieux encore en verre opalin (quelquefois muni d'un couvert conique) et reflète la lumière au plafond tout en éclairant ce qui se trouve au-dessous.

Le globe connu sous le nom de maénalaire, (fabrication Westinghouse), et ayant la forme d'un double cône en verre opalin, offre tous les avantages de l'éclairage direct-indirect. Il s'adapte directement sur une patère de 6" placée au plafond ; on peut aussi le monter sur une tige, et le munir de lampes de 100 à 200 watts. (Fig. 136).

Fig. 136.— Globe semi-conique produisant un éclairage direct-indirect et dont 60 à 80 pour cent des rayons sont dirigés vers les objets qui se trouvent au-dessous.

ÉCLAIRAGE INDIRECT

Les lustres qui dirigent au plafond 90 à 100 pour cent de leur lumière, procurent un éclairage indirect. Ils comportent un assez grand réflecteur renversé, transparent ou opaque.

S'il est transparent, le réflecteur diffusera environ 10 pour cent de la lumière sur les objets placés en dessous; ce réflecteur éclaire donc surtout le plafond qui réfléchit la lumière sur les murs de la pièce. Il n'y a donc aucun reflet ni ombre portée. (Fig. 137).

Fig. 137.— Globes reflétant vers le plafond plus de 90 pour cent de la lumière et produisant un éclairage indirect.

L'efficacité de l'éclairage indirect dépend de la surface et de la couleur du plafond et des murs. Les lustres qui produisent cet éclairage ont l'avantage de donner une lumière très douce et assez forte pour répondre aux exigences des lieux tout en offrant le plus bel effet décoratif.

La table ci-dessous donne le pourcentage de lumière réfléchie par les plafonds et murs de diverses couleurs.

LUMINAIRE DES BUREAUX. STUDIOS, CLASSES, etc.

Lorsqu'il s'agit de rendre décoratif l'éclairage d'un luminaire, l'éclairage direct-indirect est tout indiqué, et répond à toutes les exigences.

La Gie Westinghouse fabrique un lustre connu sous le nom de magnalux qui, tout en assurant un excellent éclairage, présente un bel aspect.

Il se compose d'une tige suspendue à une patère, soutenant une lampe dissimulée par un réflecteur transparent en verre «Hi-Flex» en forme de cône renversé, et dont la surface intérieure possède un grand pouvoir réfléchissant.

Les réflecteurs ont un diamètre de 15 1/2" ou 18 1/2" et une profondeur de 5" ou 7". Le premier utilise une lampe de 100, 150 ou 200 watts, le second, une ampoule de 200, 300 ou 500 watts, selon la distancé du plafond, la hauteur de l'étage ainsi que la grandeur de la pièce.

DIMENSIONS DES "MAGNALUX"
(voir fig. 138)

Fig. 138.— Globes magnalux, de la société Westinghouse, donnant un éclairage semi-indirect très apprécié dans les bureaux.

Le pouvoir éclairant des lampes d'un luminaire varie selon la hauteur de l'étage et l'espacement des lustres, tel qu'indiqué dans la table suivante.

Ces données valent pour une pièce dont la largeur est le double de la hauteur.

Si la largeur quadruple la hauteur, le pouvoir éclairant tel que donné ci-haut devra être accru du tiers; si la largeur de la pièce égale sa hauteur, le pouvoir éclairant est diminué du tiers.

LES DIVERS AGENCEMENTS DE L'ÉCLAIRAGE

CAPACITÉ ET EMPLACEMENT DES LAMPES

Afin d'obtenir le pouvoir éclairant requis au niveau voulu, il faut procéder avec soin au choix des lampes, d'après leurs propriétés et leur capacité en watts et en pied-bougies.

Il faut d'abord choisir les emplacements des appareils, convenant au genre de luminaire adopté, de manière que la lumière soit distribuée uniformément dans la chambre.

Les espaces à laisser entre les sorties (prises de courant) du plafond, dépendent de la hauteur de suspension (mounting height) des lustres et du genre d'éclairage requis (direct, semi-indirect ou indirect). La hauteur de suspension est la distance qui sépare le plancher du globe ou réflecteur du lustre.

Dans les établissements publics, à moins que le plafond ne soit très bas, les suspensions sont généralement préférables aux plafonniers, (appareils d'éclairage placés très près du plafond — ceiling type), et ont sûrement meilleure apparence.

La hauteur de suspension à laquelle les lustres donnent leur meilleur rendement est ordinairement fournie par leur fabricant, de même que la capacité de la lampe convenant le mieux à chaque genre de luminaire.

En éclairage indirect, les réflecteurs ne doivent pas être à plus de 6 pieds de distance de la surface à éclairer; leur distance du plafond dépendra de leur espacement.

Un grand nombre d'intérieurs et plafonds sont divisés par des poutres formant plusieurs rectangles de surfaces assez souvent inégales. Il est alors généralement plus joli de centrer les lampes sur les axes de ces rectangles. (Fig. 140).

Fig. 140.— Centrage des lampes dans un plafond divisé par des poutres.

Les suspensions peuvent aussi être placées sur les poutres, surtout en éclairage indirect. Cette disposition favorise la réflexion de la lumière par les grandes surfaces qu'on appelle panneaux. (Fig. 141).

Fig. 141.— Les lampes peuvent aussi se placer sur les poutres mêmes.

Les lampes peuvent aussi être disposées alternativement entre des poutres parallèles, lorsque la largeur de la pièce s'y prête. (Fig. 142).

Fig. 142.— Lampes disposées alternativement entre des poutres parallèles.

ÉCLAIRAGE AU PROJECTEUR (flood-lighting)

Dans certains édifices publics, il- arrive qu'on désire éclairer davantage un objet ou un endroit particulier, afin de le rendre plus visible.

Tel est particulièrement le cas pour les scènes de théâtre ou pour les étalages d'intérieur ou les comptoirs vitrés (show cases), dans les grands magasins. On se sert pour cela de projecteurs dissimulés aux endroits les plus propices.

Le projecteur (flood-light) comporte une lampe unique, d'une grande intensité lumineuse, placée sous un réflecteur parabolique qui en dirige les rayons lumineux en faisceau sur les objets désirés.

Le réflecteur parabolique — qui tient sa forme de la révolution d'une parabole autour de son axe — est parfaitement aplanétique, c'est-à-dire qu'il ne déforme pas les rayons.

En d'autres termes, tout point lumineux placé à son foyer donne naissance, après réflexion sur la surface polie, à un faisceau rigoureusement parallèle à l'axe.

Nous savons que la parabole est une courbe dont chacun des points est équidistant d'un point fixe appelé foyer et d'une droite fixe appelée directrice, située dans son plan.

Soit la ligne AB et la courbe EAM, le point F au foyer également éloigné des points A, M et E, ainsi que la ligne directrice située sur ce plan. On a donc: AF = FM. (Fig. 143).

Fig. 143.— Principe du réflecteur parabolique.

On voit dans la figure suivante que l'ensemble des rayons parallèles constitue le faisceau lumineux.

Fig. 144.— Direction parallèle des rayons émanant d'un réflecteur parabolique.

LES LAMPES FLUORESCENTES

On utilisait depuis longtemps les lampes à vapeur de mercure, d'un haut rendement. Ce n'est toutefois qu'en 1938 qu'apparut sur le marché la première lampe fluorescente de construction simple, d'installation et de fonctionnement faciles, et avec rendement élevé.

Cette lampe inaugure vraiment une ère nouvelle dans le domaine de l'éclairage.

La fluorescence, phénomène connu depuis nombre d'années, est la propriété qu'ont certains corps de transformer la lumière qu'ils reçoivent, en radiations lumineuses de longueur d'ondes plus grande.

Ce sont les rayons violets et surtout ultraviolets qui provoquent la fluorescence en se transformant en rayons visibles. Dans ces rayons visibles, l'analyse spectrale ne décèle généralement que des rayons d'une longueur d'ondes plus grande que celle des rayons excitateurs.

Les substances fluorescentes ont la propriété d'augmenter la longueur d'ondes des rayons ultra-violets qui les traversent ou qui s'y réfléchissent.

On a dû étudier un grand nombre de substances fluorescentes ou phosphorescentes avant d'entreprendre la fabrication de ces nouvelles lampes.

Dans les tubes fluorescents, qu'on trouve aujourd'hui dans le commerce, une décharge électrique transforme en lumière visible les rayons ultra-violets qui viennent frapper des substances phosphorescentes déposées en couches pulvérisées à. l'intérieur même du tube.

Fig. 145.— Divers accessoires servant à l'installation des lampes fluorescentes.

La lampe fluorescente se compose généralement d'un tube en verre opalin de 1" ou 1½" de diamètre, ayant 18", 24" ou 36" de longueur, et aux extrémités duquel deux contacts externes sont reliés à des électrodes-filaments de tungstène semblables aux filaments des lampes à incandescence.

Ces électrodes sont couverts de substances radioactives, sources d'électrons. On dépose une goutte de mercure à l'intérieur du tube, où l'on a fait le vide. Après allumage, la vapeur de mercure devient essentiellement le seul conducteur.

La couleur de la lumière émise par les lampes fluorescentes dépend des substances chimiques déposées à l'intérieur du tube. Les principales couleurs des lampes offertes sur le marché sont: celle de la lumière du jour (daylight), le blanc, le bleu, le crème, le vert et le rosé.

Aujourd'hui, on trouve couramment dans le commerce des lampes fluorescentes des dimensions et capacités suivantes:

15 watts, 18" de longueur ; 20 watts, 24"; 30 watts, 36".

Les lampes de 15 à 20 watts fonctionnent généralement à 110-120 volts, et celles de 30 watts à 208-220 volts.

FONCTIONNEMENT

Comme toutes les lampes à décharges électriques, les lampes fluorescentes ont des caractéristiques volts-ampères négatives; on intercale donc dans le circuit une bobine de choc (ballast) qui tend à normaliser le courant et empêche l'arc de s'atténuer.

Pour que l'arc s'amorce plus facilement, il est préférable de chauffer les électrons au préalable. Afin d'atteindre ce but, on utilise un commutateur auxiliaire thermique, ainsi qu'un commutateur auxiliaire magnétique. Le premier admet d'abord le courant aux électrodes-filaments jusqu'à ce que celles-ci soient suffisamment chauffées.

Une lame de contact métallique, entourée d'une bobine qui la chauffe, ouvre ensuite le circuit de l'arc. Enfin, une impulsion de réactance facilite la formation de l'arc lors de l'ouverture du circuit des électrodes.

La température influant sur le rendement des lampes fluorescentes, il est préférable de ne pas les placer dans les endroits exposés aux courants d'air froid et de ne les allumer qu'à une température variant de 65 ° à 70° Fahrenheit.

 On suspend les lampes fluorescentes sous un capot (hood) en métal, de 20, 26 ou 38 pouces de longueur (selon la dimension des tubes qu'il contient), et pouvant abriter un seul, deux, ou trois tubes parallèles. Ce capot constitue en même temps un long réflecteur

Fig. 146.— Raccordements des lampes fluorescentes

concave, à forme parabolique, ou simplement oblique, qui protège les tubes et dissimule les conduits, la bobine de choc (ballast) et les commutateurs auxiliaires. (Fig. 145). Ces dernières années, on a mis au point des tubes dits instantanés (rapid-start) qui s'allument dès la mise du contact.

On suspend le capot au moyen de chaînes ou de tiges métalliques fixées au plafond à une patère. (Il existe évidemment une certaine disparité de dispositifs, résultant de l'initiative des divers fabricants). (Fig. 147).

Fig. 147.— Suspension d'un lustre fluorescent.

La durée des tubes fluorescents est d'environ 2,500 heures; après ce temps, on doit les renouveler. Après cent heures d'usage, la lampe a perdu 5 pour cent de son efficacité, qui décroît progressivement par la suite.

LAMPES ÉLECTRIQUES AU NÉON

Les lampes électriques au néon, servant surtout dans les enseignes lumineuses, fonctionnent d'après un principe similaire à celui des lampes fluorescentes.

Les lampes au néon sont formées de grands tubes en verre, d'un demi-pouce environ de diamètre, qui se vendent en longueurs de 5 pieds.

Chauffés au chalumeau, ces tubes peuvent être plies pour épouser les formes les plus diverses: lettrage, dessins, etc. Chacun de ces tubes renferme du gaz néon ou krypton introduit à basse pression par le fabricant.

L'une des extrémités du tube est pourvue d'une électrode positive, et l'autre, d'une électrode négative. Lorsque le courant alimente la lampe, les électrons de la plaque négative se portent vers la plaque positive. Ces électrons frappent au passage les molécules du gaz néon ou krypton et les rendent lumineuses.

On introduit dans les gaz certaines substances qui leur communiquent, comme dans le cas des lampes fluorescentes, des teintes rouées, jaunes, vertes, etc.

Comme les lampes fluorescentes, les lampes au néon sont munies de transformateurs qui portent le courant à de hautes fréquences, les seules d'ailleurs qui puissent produire l'effet désiré.

Un commutateur contrôlé par un mouvement d'horlogerie, établit ou rompt automatiquement le contact du circuit des lampes au néon, selon un horaire établi d'après les besoins de l'installation.

AMENÉE DU COURANT ÉLECTRIQUE

Après avoir localisé les sorties des suspensions et prises de courant d'une installation, puis vérifié le nombre de lampes et totalisé leur puissance en watts, on détermine la charge minimum de chaque circuit à relier au panneau de distribution.

On établit ensuite la résistance en ampères de chaque circuit, en divisant le nombre de watts par le voltage, ce qui permet de fixer la capacité des fusibles (fuses) ainsi que la grosseur du coupe-circuit reliant les fils d'amenée du courant (feeders).

ENTRÉE DES FILS

L'entrée ou branchement des fils se fait à partir du réseau d'électricité du service public à l'extérieur de la bâtisse. Les fils courent sur des isolateurs en porcelaine fixés à une applique en fer qui excède le mur extérieur. (Fig. 64, p. 170).

Les fils d'amenée sont les conducteurs connectant ce branchement de service (service supply) aux coupe-circuit, compteur et fusibles placés à l'intérieur de l'édifice.

L'entrée se fait au moyen d'un conduit tubulaire en fer malléable de 3/4" à 1½" dans les installations domestiques, et de 1 1/2" à 2 1/2" dans les édifices publics.

Le sommet de ce conduit posé verticalement doit être éloigné d'au moins 20 pieds du sol — mais pas à plus de 30 — et fixé à plus de 2 pieds de toute ouverture.

Le conduit se terminera par un coude métallique spécial, dont l'orifice, intérieurement garni de porcelaine (pothead), est percé de deux ou trois ouvertures correspondant au calibre des fils d'amenée. (Fig. 148).

Fig. 148.— Coudes métalliques garnis de porcelaine terminant un conduit d'entrée.

On peut faire souterrainement l'entrée (underground) en prolongeant le conduit en fer malléable à un niveau inférieur au plancher du rez-de-chaussée.

La longueur horizontale de ce circuit ne doit cependant pas excéder 12 pieds, jusqu'au coffret (Square D ou équivalent) et coupe-circuit de l'entrée.

LOCALISATION DE L'ENTRÉE DES FILS

On doit entrer les fils à l'endroit convenant le mieux à la distribution des circuits ou courses intérieures.

L'entrée doit être facilement accessible, par exemple placée à proximité de la porte de sortie ou de l'entrée de service de l'édifice, afin que le premier venu puisse la localiser rapidement, en cas de défaut, accident fortuit ou incendie.

Le calibre de tous les conducteurs du branchement de service ne peut être inférieur à 10 B. & S.

Dans les installations alimentant un poêle électrique, la grosseur minimum des fils sera de 6 et 8 B. & S., à deux ou trois fils respectivement, pour courant de 110 ou 220 volts.

Dans les installations ordinaires ne desservant qu'une seule entrée, les fils pénètrent directement dans un socle en métal fourni par le service public d'électricité.

Dans ce socle, on taraude le conduit de l'amenée et l'on monte le compteur en plaçant en dessous ou à côté, dans un coffre métallique, le coupe-circuit et les fusibles. (Fig. 68).

L'intensité maximum du courant à admettre (current carrying capacity) par les fils d'amenée peut s'établir en consultant les tableaux, ci-dessous. (Voir Les réseaux de distribution)