Léclairage est l'ensemble des moyens qui permettent aux humains de doter leur environnement des conditions de luminosité qu'ils estiment nécessaires à leur activité ou leur agrément. L'éclairage associe une source lumineuse (naturelle ou artificielle, fixe ou mobile) et d'éventuels dispositifs comme des luminaires, miroir ou puits de lumière.
Historique Les sources artificielles étaient le feu, des lampes à graisse, puis des lampes à huile, des torches, des bougies, les lampes à pétrole puis le gaz, puis des lampes électriques d’abord à incandescence (traditionnelle ou halogène) puis fluorescentes et électroluminescentes.
Le luminaire sert à diffuser une lumière produite par une source de lumière artificielle (schématiquement : carcasse + vasque + éventuelle optique, accueillant la source lumineuse).
Sources de lumière depuis la Préhistoire
Le Soleil est la source de lumière et l'énergie qui a été déterminante pour l'évolution de la vie sur Terre. C'est un éclairage puissant, partout disponible, modulé par les cycles diurnes et saisonniers. La température de couleur du Soleil est de , celle de la lumière du jour varie entre et , et celle du ciel bleu est de .
Le foyer. La combustion des matériaux disponibles directement ou indirectement dans la nature (bois, bouse, tourbe…) constitue encore aujourd'hui une source d'éclairage pour les populations qui n'ont pas accès d'autres technologies. Des tripodes, braseros et autres améliorent la luminosité par rapport à un foyer disposé à même le sol.
La graisse puis l'huile. Très tôt après la découverte du feu, on trouve la trace du plus vieux système d'éclairage : la lampe à huile. Les plus anciennes lampes à huile étaient constituées d'une simple pierre évidée dans laquelle une mèche trempait. On estime à 20000 la datation de ces lampes, il est alors probable qu'elles furent utilisées par les femmes et les hommes préhistoriques. La lampe à huile se complexifia jusqu'au en se rapprochant de la lampe à pétrole qui sera utilisée au , lorsqu’apparut l'huile de paraffine, tirée de la houille et, plus tard, du pétrole. Le perfectionnement des lampes à huile vise à obtenir un plus grand pouvoir éclairant et aussi à améliorer la stabilité de la flamme. Afin d'éviter les battements, on réalise un écoulement constant, suivant le principe des vases communicants en plaçant le réservoir à la hauteur de la flamme - et non plus en dessous - : c'est le vase de Mariotte. On employait surtout des huiles de plantes très cultivées comme le colza, le navet ou l'œillet. G. Carcel invente un système d'horlogerie qui actionne une pompe horizontale assurant une bonne stabilité de la flamme. En 1784, la lampe d'Argand possède sa forme définitive pour l'éclairage domestique. Ce sont Argand et le pharmacien Quinquet qui assurent la commercialisation de leurs lampes.
La chandelle est réalisée durant des siècles avec du jonc trempé dans de la graisse végétale ou animale. En Occident, à partir du Moyen Âge, la chandelle rivalise avec la lampe à huile.
La bougie stéarique, mise au point par Michel-Eugène Chevreul, elle envahit au les habitations en raison de son faible prix. La bougie de cire était certes connue, et son éclairage relativement brillant apprécié, mais son prix restait trop élevé pour pénétrer dans tous les foyers.
Le gaz. C'est aussi au que l'éclairage au gaz connu en Chine depuis longtemps, parvint en Occident. Ceci grâce au principe de la distillation de la houille dans une enceinte close, dû à l'Écossais William Murdoch et au Français J.-P. Minckelers en 1792, qui rend la lampe au gaz véritablement utilisable. C'est après l'année 1800 que ces différentes techniques se font face. En 1820, on assiste réellement à la production industrielle de gaz par distillation de la houille, proposée par William Murdock. C'est à cette date que le gaz apparaît à Londres. En 1829 la rue de la Paix est la première rue de Paris à être alimentée au gaz. Nul doute que les études théoriques menées entre 1800 et 1850 en photométrie et en combustion, avec l'apparition du gaz, influent favorablement sur l'évolution technique des lampes.
…à la révolution industrielle Lampe à huile ; Lampe à acétylène ; Bec de gaz ; Manchon à incandescence ;
Les lampes électriques : Lampe à bulles ; Lampes à arc ; Lampe à incandescence à filament de carbone ; Lampe à incandescence à filament de tungstène ; Lampe halogène : Les lampes halogènes sont des lampes à incandescence. Cependant, elles possèdent en plus des propriétés remarquables. Dans les lampes à incandescence classiques, le filament de tungstène s'évapore peu à peu, déposant un voile noir sur la surface interne de l'ampoule ; l'efficacité lumineuse diminue. Dans les lampes halogènes, on a ajouté pour la première fois en 1959, en plus des gaz de remplissage habituels, des halogènes, iode ou brome, qui captent les atomes de tungstène avant qu'ils n'atteignent la paroi de verre, puis se déposent sur le filament : c'est le cycle régénérateur halogène. Cette réaction halogène-tungstène s'opère d'autant mieux que la température est élevée. Ce qui explique la forme des ampoules, courtes et fines, épousant au plus près le filament. Mais plus de chaleur, dans un petit volume, exige une enveloppe de verre capable de résister à plus de à une pression de deux à trois atmosphères. La pression gazeuse est obtenue en plongeant, lors du remplissage, les ampoules dans de l'azote liquide. Seule la silice à quartz parvient à supporter ces contraintes (température de ramollissement vers ). Cependant l'ampoule ne doit pas être touchée afin d'éviter tout dépôt de graisse qui risque de dégrader l'ampoule sous l'effet de la chaleur. Afin de pallier ce problème, des verres à double enveloppe ont été créés, nécessitant moins de précautions. Les lampes à halogène présentent l'inconvénient majeur d'être très gourmandes en électricité.
Les lampes à décharge : Le tube luminescent (couleur obtenue selon le gaz de remplissage ; exemple avec du néon : orange, xénon : violet, etc.) ; Le tube fluorescent ; Les lampes fluocompactes ; Les lampes à vapeur de sodium. Dans ce type de lampes, c'est le passage de la décharge électrique dans la vapeur de sodium à basse pression qui provoque une émission lumineuse quasi monochromatique située au début du spectre visible, vers de longueur d'onde. Les lampes à vapeur de sodium basse pression sont constituées par un long tube en forme de U. Cela pour que soit obtenue la pression convenable de la vapeur, la paroi de la lampe doit atteindre une température voisine de , ce qui implique un bon isolement thermique. Les lampes sont constituées d'un tube de de diamètre et de longueur. À l'intérieur de cette ampoule se trouve un gaz inerte (néon et argon), auquel on a ajouté un peu de sodium métallique. Cette lampe comprend une cathode recouverte d'oxydes émissifs et une ou deux anodes. Le filament constituant la cathode est d'abord porté à incandescence par un chauffage en courant alternatif, obtenu à l'aide d'un transformateur et la tension continue est appliquée sur les anodes. Afin d'accélérer l'échauffement et de réduire les pertes, l'ampoule est entourée d'un globe de verre à double paroi où le vide a été fait ; ce globe protège aussi la lampe contre les chocs. De nos jours, pour certains modèles, l'allumage est obtenu via un préchauffage commandé par un starter thermique, suivant la technique mise en œuvre pour des lampes fluorescentes. C'est ce type de lampes de couleur orangée qui est souvent utilisé dans l'éclairage public et routier. Les lampes à vapeur de mercure. L'arc à vapeur de mercure est produit dans un tube de verre de longueur dépassant souvent . C'est l'inventeur américain Cooper Hewitt qui le premier utilisa vers 1900 cet arc pour l'éclairage. Elles furent largement employées autrefois pour la prise des vues cinématographiques. À l'origine, la lampe à vapeur de mercure fonctionnait uniquement en courant continu. Pour permettre à l'arc au mercure de fonctionner sur courant alternatif, il faut le munir de deux anodes qui fonctionnent chacune pendant une alternance du courant, la colonne lumineuse étant toujours parcourue par un courant. Ce genre de lampes peut fonctionner sous différentes tensions et avec une fréquence de minimum. Les lampes aux halogénures métalliques. Sur le même principe que les lampes à vapeur de mercure, ces lampes ont l'avantage d'avoir une lumière proche de celle de la lumière naturelle. Ce sont les lampes utilisées sur les stades de football. Les lampes à décharge type vapeur de sodium à lumière rouge orangé et à vapeur de mercure à lumière blanche, de par leurs conceptions, sont lentes à s'allumer complètement () avant de donner 100 % de leurs flux lumineux. Sur une coupure d'alimentation, les lampes doivent refroidir avant de pouvoir les redémarrer. Cette caractéristique peut constituer un handicap sur certaines applications (match télévisé), ou dans certains lieux (établissement recevant du public) dans lesquels une coupure de l'éclairage durant plusieurs minutes n'est pas acceptable. Les lampes électroluminescentes, comportant des composants opto-électroniques (diodes électroluminescentes) émettant des photons lorsqu'un courant électrique parcourt la jonction. Le métal constituant est le gallium (Ga) sous la forme d’arséniure de gallium (AsGa) et arséniure-phosphure de gallium (AsGaP) selon les couleurs monochromatiques à obtenir.
Luminaires
C’est le nom de l'ensemble des systèmes permettant la diffusion de la lumière. Il est composé : d'une alimentation en énergie (câble, réservoir, etc.) parfois complétée par un système annexe (ballast ou transformateur) ; d'une fixation de la source (culot, porte-mèche, etc.) ; d'un système de guide de lumière et/ou de réflexion (réflecteur, lentille, etc.).
Les luminaires actuels comportent en outre des systèmes de protection qui doivent être conformes à la réglementation (mise à la terre, etc.).
Formats
Au-delà de l'esthétisme, un luminaire est aussi défini par les critères de la source : puissance de la lampe, (certains luminaires n'acceptent qu'un modèle de lampe, d'une seule puissance) ; forme de la lampe et position de fonctionnement (par exemple certaines lampes à décharge ne fonctionnent pas à l'horizontale) ; modèle de douilles et de culots.
Différentes familles de luminaires Les apparents Suspendus : lustre, couronne de lumières, projecteur ; Sur pied : chandelier, réverbère, lampadaire, candélabre, torchère ; En applique : applique murale, console, plafonnier, etc
Les encastrés Dans le plafond (souvent faux plafond) ; Dans les murs ; Au sol
Éclairage public
Les premiers essais de l’éclairage au gaz remontent au début du , de même que les premiers réseaux de distribution (quartiers et avenues de prestige). Après Londres qui éclaire dès décembre 1813 le pont de Westminster, grâce à la première usine à gaz, Bruxelles s'équipe progressivement à partir de 1819 pour devenir en 1825, la première ville d'Europe entièrement éclairée au gaz..
Avec la révolution industrielle, le développement des villes et des échanges créent les besoins d'une extension et d'une gestion édilitaire des éclairages. Ceux-ci répondent à plusieurs objectifs : sécuriser les espaces urbains, permettre l'accroissement de la circulation et décorer les espaces les plus prestigieux (avenues centrales, gares, parcs et espaces d'expositions…). La lumière dans l'espace collectif présente un faste certain et les modèles de lampadaires ou de suspensions s'inspirent des luminaires de théâtres, de vestibules et de salons ; simultanément, le gaz révolutionne (tel que le montrent les peintures de Turner) l'éclairage des salles de fêtes et des cafés et favorise certainement le travail de nuit : c'est toute la vie urbaine qui voit ses cycles modifiés, prolongés, intensifiés.