vignette|200px|Lampe fluo-compacte.
La lampe fluorescente, appelée également lampe fluorescente compacte (LFC) ou plus simplement lampe fluo-compacte (en anglais, compact fluorescent lamp ou CFL), est une adaptation du tube industriel à un usage domestique. C'est un tube fluorescent émettant de la lumière, dont le tube est miniaturisé, plié en deux, trois ou quatre, ou encore enroulé, doté d'un culot contenant un ballast électronique pour les lampes fluocompactes récentes, ou un ballast ferromagnétique pour les anciennes lampes fluocompactes.
Elles ont les mêmes avantages et inconvénients que les tubes fluorescents linéaires, à la différence près que le tube n'est pas interchangeable.
Elles tendent à être supplantées par les lampes électroluminescentes qui ont un meilleur rendement et sont mieux adaptées aux allumages et extinctions fréquents.
Historique
vignette|Peter Cooper Hewitt avec l'ancêtre de la lampe fluorescente. L'ancêtre de la lampe fluorescente est la lampe à vapeur de mercure basse pression inventée en 1901 par l'ingénieur américain Peter Cooper Hewitt. Restituant une lumière bleue verdâtre et émettant des rayons UV néfastes pour la peau, elle est alors utilisée pour des studios photographiques et pour l'industrie.
, Friedrich Meyer et Hans Spanner brevettent une lampe à vapeur de mercure à haute pression en 1926 U.S. Patent 2,182,732. Pour corriger la couleur de la lumière, ils déposent une couche de substance fluorescente sur la face interne de l'ampoule.
Fonctionnement
La lampe fluorescente compacte est, comme les tubes fluorescents, un cas particulier de la lampe à décharge et fonctionne donc sur le même principe.
Une électrode éjecte des électrons, qui excitent le mercure de l'ampoule. Celui-ci se désexcite en générant des rayons ultraviolets, qui excitent en retour la couche fluorescente à la surface de l'ampoule. Celle-ci est constituée d'un mélange de trois luminophores contenant des terres rares et émettant de la lumière selon les trois couleurs fondamentales, rouge, vert et bleu. Ces trois types de luminophores contiennent un "phosphore", et correspondent aux points colorés des anciens tubes cathodiques. On a donc simplement réutilisé la technologie de l'époque. C'est le mélange de ces trois couleurs en partie égale qui donne l'impression que la lampe émet de la lumière blanche.
Le démarrage s'effectue au moyen d'un starter qui fait passer un courant à travers les électrodes pour chauffer celles-ci. Une fois la bonne température atteinte, une décharge électrique à travers la vapeur de mercure produit une lumière ultraviolette de type C, qui excite les luminophores. cette décharge change la résistance interne du tube, ce qui a pour effet de fortement réduire (pratiquement d'annuler) le courant qui passe à travers le starter. Une fois la décharge amorcée, la température des électrodes se stabilise et la décharge se maintient.
Intérêts Avantages La lampe à fluorescence présente plusieurs avantages par rapport à la lampe à incandescence : un meilleur coefficient de performance : la lampe à incandescence a une efficacité de , alors que la lampe fluorescente a une efficacité de l'ordre de (ainsi une lampe fluorescente de produira le même éclairage qu'une lampe à incandescence de ) ; une durée de vie de six à quinze fois plus longue que la lampe à incandescence (soit contre ). Ainsi, bien que le prix d'achat soit supérieur à celui d'une lampe à incandescence, ses performances élevées en font un produit attractif à l'usage dès le premier achat pour le particulier. À l'échelle d'une nation, le bénéfice énergétique est important ; l'échauffement étant réduit, les risques de dégâts dus à la chaleur sont réduits proportionnellement (incendie, déformation des luminaires, etc.) ; choix de la température de couleur. Toutefois, en France, dans les magasins grand public, seule la température de couleurs de 2700K (blanc chaud) a été proposée.
Inconvénients vignette|Effet de papillotementÉclairage ergonomique- Effet de papillotement de la lampe fluorescente, rendu visible par l'enregistrement à trente images par seconde de la caméra. Les inconvénients des lampes fluorescentes sont : ces lampes sont polluantes pour l'environnement en cas de rejet non contrôlé ou de casse à cause du mercure qu'elles contiennent. Elles sont considérées comme des déchets dangereux et doivent faire l'objet d'un recyclage spécifiqueDéchets dangereux. Les ampoules basse conso, Consoglobe.com, octobre 2009 ; lors du démarrage, la puissance lumineuse ne croît souvent que très lentement — plusieurs dizaines de secondes pour obtenir 80 % de la puissance finale ; ces lampes ne sont pas forcément adaptées à certains contextes d'utilisation où le risque de bris est important (par exemple, les baladeuses) du fait que leur destruction accidentelle pourrait induire un risque pour la santé (température négative, utilisation extérieure) ; l'allumage et l'extinction trop souvent répétés de la lampe diminuent la durée de vie de celle-ciDunkel war's, Haltbarkeit von Energiesparlampen. In: ÖKO-Test, , 2009. ; en raison de l'absence quasi généralisée de circuits correcteurs de facteur de puissance dans la partie redresseur des ballasts électroniques incorporés dans leurs culots, ces lampes absorbent un courant très déformé, conduisant à un taux de distorsion harmonique pouvant atteindre 150 % et un facteur de puissance très inférieur à l'unité (de l'ordre de 0,5)Jean-Pierre Colléter, « Les lampes », Lycée Robert Schuman (consulté le 11 août 2018).. Un facteur de puissance inférieur à 1 implique qu'il y a un courant qui n'est pas synchronisé avec la tension électrique (il n'est donc ni mesuré ni facturé avec des compteurs électriques standards), mais génère quand même des pertes bien réelles dans le réseau de distribution final ; coût énergétique de fabrication bien supérieur aux lampes incandescentes à cause du ballast dont elles ont besoin, superflu dans une lampe incandescente ; si le ballast est ferromagnétique et non électronique, le flux lumineux clignote continuellement à une fréquence double de celle du courant d'alimentation (donc à pour l'Europe où cette fréquence est de ), comme pour les tubes fluorescents droits. Cet inconvénient, particulièrement perceptible en vision périphérique, peut produire une gêne oculaire, pouvant aller chez certains sujets sensibles jusqu'à la migraine ; les dimensions (diamètre extérieur et longueur) sont différentes d'un modèle à un autre, mais elles sont généralement plus encombrantes qu'une ampoule à incandescence d'éclairage comparable, ce qui les rend souvent incompatibles avec les luminaires existants conçus pour des ampoules à incandescence ; le spectre lumineux n'est pas uniforme. Il est constitué de raies plus ou moins larges et de longueurs d'onde pour lesquelles aucune lumière n'est émise. Par conséquent l’éclairage produit présente un rendu colorimétrique différent de celui de la lumière du jour et de celui des lampes à incandescence.
Débats autour de la présence de mercure Le seul moment où un utilisateur peut être en contact avec le mercure contenu dans les lampes est lorsque le verre se casse.
La quantité de mercure présent dans ces lampes est faible et présenterait peu de danger à de telles concentrations.. Le fabricant de lampes Osram a effectué un test en cassant une lampe dans une pièce afin de mesurer la concentration de mercure. Cette concentration serait restée largement en dessous des valeurs légales autorisées sur un lieu de travailBroken Lamp Test, sur osram.fr.
Une étude réalisée par l'Association Santé Environnement France est plus nuancée : cette étude montre que lors du bris d’une ampoule fluo-compacte, du mercure se dégage et ce quelle que soit l’ampoule testée. Une partie du mercure restant un temps contre les parois, celui-ci ne dégaze pas intégralement au moment même du bris mais la quasi-totalité du mercure est dégazée dans l’air de la pièce pendant la première heure suivant le bris. Il faut donc rester très prudent au moment de la récupération des morceaux d’ampoules et suivre un certain nombre de recommandationsSynthèse ASEF : ampoules basse consommation et santé, sur asef-asso.fr.
La procédure suivante en cas de bris est proposée par ASEF, complétée par les recommandations d'OsramQue faire en cas de bris d'une ampoule contenant du mercure ?, sur osram.fr ainsi que la Commission de la sécurité des consommateursLampes fluocompactes : sous surveillance…, article sur le site du CSC : bien aérer la pièce en ouvrant la fenêtre et quitter celle-ci pendant quinze minutes avant de procéder au nettoyage. Couper les éventuels systèmes de climatisation, VMCAcronyme : ventilation mécanique contrôlée., etc. qui contribueraient à diffuser les vapeurs de mercure ; si la lampe s'est brisée dans un luminaire, s'assurer que le luminaire ne soit plus sous tension pour éviter de s'électrocuter ; rassembler tous les morceaux de la lampe, en balayant. Attention à ne pas utiliser d’aspirateur pour nettoyer les débris car cela peut contribuer à répandre le mercure à travers la pièce en plus de contaminer l’aspirateur (si un aspirateur est utilisé, Osram préconise de jeter le sac contaminé de l'aspirateur après l'opération. Voir aussi section Ressources employées et recyclage) ; faire attention de ne pas se couper avec un éclat de verre. Procéder au nettoyage des débris et de la zone où a eu lieu le bris, de préférence en utilisant des gants. Utiliser un essuie-tout ou une bande adhésive afin de ramasser les éclats de verre et particules éparpillés ; placer tous les débris, essuie-tout compris, dans un contenant hermétique ; continuer la ventilation de la pièce pendant plusieurs heures ; entreprendre les démarches pour le recyclage de l’ampoule (Osram conseille de jeter les morceaux et la lampe cassée avec les déchets ménagers. Voir section Ressources employées et recyclage).
En France, des chercheurs ont étudié les possibilités de développer des tubes fluorescents sans mercure sur la base d'un plasma de gaz rares afin de diminuer les difficultés de recyclage mais les efficacités lumineuses obtenues restent faibles (de l'ordre des meilleurs halogènes)« Étude et optimisation de l'efficacité énergétique d'enseignes lumineuses sans mercure excitées en régime d'impulsions électriques », sur archives-ouvertes.fr (consulté le 10 avril 2017).
Rayons ultraviolets Ces lampes émettent, comme le soleil, des UV (quoiqu'en proportion variable selon les modèles, mais généralement de faible intensité, la couche fluorescente de la lampe étant censée les absorber et ne réémettre que de la lumière visible — de spectre discret), responsables de cancers de la peau, kératites, cataractes, voire de DMLAAcronyme : dégénérescence maculaire liée à l’âge. (et ce d'autant plus si l'exposition a commencé dès l'enfance, puisque le cristallin n'a pas encore jauni, l'œil étant alors dépourvu d'un filtre efficace) Low-energy bulbs 'worsen rashes', BBC News, 4 janvier 2008..
La lumière réémise par la couche phosphorescente contient un spectre bleu de forte intensité, pouvant être dangereux pour la rétine, même en vision périphérique.
Rayonnement électromagnétique
Ces lampes peuvent également émettre dans d'autres fréquences du spectre électromagnétique, à savoir les ondes radio basses fréquences (, générées par le ballast et , générées par le correcteur d'intensité), affectant les personnes se déclarant « électrosensibles » et provoquant chez elles céphalées, fatigue ou démangeaisons, etc. (il est à noter que l'effet des ondes sur les personnes dites électrosensibles n'est pas prouvé scientifiquement)..
En France, l’Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail (Afsset) préconise de se placer à plus de d’une lampe utilisant une ampoule fluorescente (, contre plus de à ).