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RESEAUX D’ECLAIRAGE PUBLIC




         Jean-Jacques GRAFF
        Mise à jour du 02/04/2010




                                    Page 1 sur 54
SOMMAIRE


A.        DEFINITIONS DE BASE ............................................................................................4
     1.      But de l’éclairage public .............................................................................................4
     2.      Caractéristiques de la lumière.....................................................................................4
     3.     Grandeurs et unités photométriques de base...............................................................6
          3.1. Flux lumineux....................................................................................................6
          3.2. Intensité lumineuse ..........................................................................................6
          3.3. Eclairement .......................................................................................................6
          3.4. Luminance .........................................................................................................7
          3.5. Efficacité lumineuse d’une lampe ou d’un ensemble .................................8
          3.6. Courbe d’égale intensité lumineuse (ou courbe isocandela) ....................8
          3.7. Courbe isolux ou isoéclairement....................................................................8
          3.8. Courbe isoluminance .......................................................................................9
          3.9. Facteur d’uniformité d’éclairement ................................................................9
          3.10. Facteur d’uniformité de luminance ..............................................................10
          3.11. Rapport R ........................................................................................................10
          3.12. Eblouissement ................................................................................................10


B.        LE MATERIEL ET SES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES .....................11
     1.     Valeurs générales qualifiant le matériel....................................................................11
          1.1   Tension normale d’un appareil.....................................................................12
          1.2   Puissance nominale d’une lampe................................................................12
          1.3   Puissance nominale d’un ensemble (lampe & appareillage) ..................12
          1.4   Puissance apparente nominale d’un appareil............................................12
          1.5   Durée de vie nominale d’une lampe............................................................12
          1.6   Rendement d’un luminaire............................................................................12
          1.7   Utilance ............................................................................................................12
          1.8   Facteur d’utilisation d’une installation .........................................................13
     2.     Les lampes et appareillages auxiliaires.....................................................................13
          2.1    Les lampes à incandescence.......................................................................13
          2.2    Lampes à décharge .......................................................................................14
            2.2.1    Principe ....................................................................................................14
            2.2.2    L’appareillage accessoire ou ballast ...................................................14
            2.2.3    Principaux types de lampes à décharge ............................................14
          2.3    Les lampes fluorescentes .............................................................................17
          2.4    Caractéristiques des lampes ........................................................................18
     3.     Le luminaire ..............................................................................................................19
          3.1    Définition des buts..........................................................................................19
          3.2    Caractéristiques et constitution des luminaires fonctionnels ..................19
          3.3    Eléments déterminants du choix d’un luminaire........................................24
          3.4    Photométrie .....................................................................................................25
     4.      Le candélabre ............................................................................................................27
             4.1      Eléments d’un candélabre ....................................................................27
             4.2      Divers types de candélabres ................................................................29




                                                                                                                              Page 2 sur 54
C.   LE PROJET EN ECLAIRAGE PUBLIC ................................................................30
     1.   Environnement................................................................................................30
     2.   Photométrie .....................................................................................................30
     3.   Classification des voies .................................................................................32
     4.   Types d’implantations....................................................................................34
     5.   Définition d’un projet par la méthode du Rapport R .................................35
     6.   Calcul de la luminance ..................................................................................37
     7.   Etablissement d’un avant-projet...................................................................38
     8.   Contrôle photométrique des installations ...................................................38


D.   ALIMENTATION ELECTRIQUE DES INSTALLATIONS................................40
     1.     Alimentation moyenne tension .....................................................................40
        1.1     Critères de choix d’une alimentation M.T...........................................40
        1.2     Caractéristiques d’un réseau d’éclairage M.T. ..................................40
     2      Alimentation basse tension...........................................................................41
        2.1     Armoire de livraison ...............................................................................41
        2.2     Mise en œuvre des réseaux.................................................................41
     3.     Protection des réseaux E.P..........................................................................42
        3.1     Contacts directs......................................................................................42
        3.2     Contacts indirects...................................................................................42
        3.3     Surintensités ...........................................................................................44


E.   CALCULS DES RESEAUX EN BT EN EP SELON LA NORME C17-205 :......45


F.   NORMES ET DOCUMENTATION ASSOCIEES .................................................53
     1.  Principales normes.........................................................................................53
     2.  Autres documents ou texte de référence ...................................................54




                                                                                                                  Page 3 sur 54
A.       DEFINITIONS DE BASE

1.       But de l’éclairage public

L’éclairage public doit permettre aux usagers de la voie publique de circuler de nuit avec une
sécurité et un confort aussi élevé que possible.

Il ne s’agit pas pour autant de reconstituer les conditions diurnes, mais de rendre aisé pour
l’automobiliste la perception et la localisation des points singuliers de la route et des obstacles
éventuels. Pour le piéton, il s’agit d’assurer la visibilité distincte des bordures de trottoirs, des
véhicules et des obstacles et d’éviter les zones d’ombres.

L’éclairage public doit assurer une bonne visibilité qui dépendra :

-      du contraste entre l’objet à visualiser et le fond (notion de luminance),

-      de l’éblouissement dont l’inconfort doit être réduit au strict minimum, la perception des
       obstacles se faisant le plus souvent par effet silhouette.

L’effet de l’éclairage public sur la sécurité des personnes sur la voie publique a fait l’objet de
nombreuses recherches pour tenter une estimation chiffrée.

Ces recherches concernent :

-      l’effet de l’éclairage sur la diminution du nombre d’accidents de circulation : des réductions de
       30 % à 40 %, du nombre d’accidents sont obtenues lorsque l’on passe d’une vieille installation
       à faible niveau (0,3 cd/m2 par exemple) à une installation conforme aux normes actuelles.

-      L’effet de l’éclairage sur la diminution des agressions et effractions : une étude effectuée en
       France, dans la Communauté Urbaine de Lyon montre par exemple que sur 100 agressions
       de nuit, 42 ont lieu là où l’éclairement est inférieur 5 lux et 3 seulement là où il dépasse 20 lux.
       Des réductions de 50 % des effractions, vols et actes de vandalisme ont été fréquemment
       constatées aux Etats-Unis et en Angleterre par exemple après modernisation de l’éclairage
       public.

Les conditions les plus sévères restent cependant celles de la circulation automobile qui constituent
la base de tous les éléments chiffrés des études préalables à la réalisation d’une installation
d’éclairage public.


2.       Caractéristiques de la lumière

Une radiation de couleur donnée est caractérisée par sa fréquence. La longueur d’onde dans le
vide λ d’une radiation monochromatique est la distance qu’elle parcourt dans le vide pendant la
durée T d’une période :

                                               λ = c T = c/f

    avec :      {       f = fréquence = 1/T
                {       c = vitesse de la lumière dans le vide = 300 000 km/s

La longueur d’onde varie avec la vitesse de propagation, donc avec la nature du milieu, la
fréquence reste constante.

La longueur d’onde de la lumière visible est comprise entre 0,4 microns pour le violet et 0,7 microns
pour le rouge.


                                                                                            Page 4 sur 54
L’œil humain ne perçoit pas toutes les composantes du spectre de la même manière.

On peut représenter sa sensibilité par une courbe d’efficacité relative V (λ) qui aura la valeur 1 pour
la longueur d’onde où elle est maximale.

Les courbes d’efficacité ci-dessous sont admises depuis 1924 et représentent l’observateur de
référence photométrique CIE.




Le spectre de la lumière naturelle est divisé en 8 bandes colorées définies par la Commission
International de l’Eclairage.


              Bandes           Couleurs            Limite des bandes en nanomètres

                 1            violet foncé                      380 – 420
                 2            violet                            420 – 440
                 3            bleu                              440 – 460
                 4            bleu vert                         460 - 510
                 5            vert                              510 – 560
                 6            jaune                             560 – 610
                 7            orange                            610 – 660
                 8            rouge                             660 - 760

La lumière transporte de l’énergie par rayonnement, c’est-à-dire en dehors de tout support matériel.
La terre reçoit ainsi en moyenne une puissance d’environ 1 kW/m2 à midi, en été.

Les radiations infrarouges sont surtout employées lorsqu’on se propose d’échauffer un corps à
l’aide d’un rayonnement. Elles sont facilement absorbées par les corps usuels et sans danger pour
le corps humain. Leurs utilisations principales sont :

   -       le chauffage des espaces découverts,
   -       le séchage des peintures, denrées alimentaires, etc…,
   -       la cuisson au grill,
   -       les traitements médicaux.

Les radiations ultraviolettes ont un effet nocif sur les cellules vivantes (trouble de la vue, coups de
soleil). On les utilise pour détruire les germes et les bactéries. Elles provoquent la fluorescence de
certains corps (lumière noire) et impressionnent les émulsions photographiques.




                                                                                        Page 5 sur 54
3.      Grandeurs et unités photométriques de base

     3.1.      Flux lumineux

La quantité d’énergie rayonnée par seconde dans toutes les directions sous forme de radiations
lumineuses (débit de lumière) est nommée flux lumineux.

Il est utile en général de connaître aussi pour une source la valeur du flux dans une portion
déterminée de l’espace, un cône par exemple.

Le flux exprime l’aptitude d’un rayonnement lumineux à produire une sensation lumineuse.

                Symbole :     ф                       unité : le lumen (lm)

A titre indicatif, le tableau ci-dessous donne quelques valeurs du flux émis par quelques sources :

-    lampe à incandescence standard 100 W 220 V ………………………..                         1 400 lm
-    lampe tubulaire fluorescente 40 W …………………………...…………..                          3 000 lm
-    lampe à ballon fluorescente 400 W ….………………………………….                            23 000 lm
-    lampe à vapeur de sodium à basse pression 180 W ………………….                      31 500 lm


     3.2.      Intensité lumineuse

C’est une grandeur destinée à caractériser l’émission de lumière dans une direction donnée.

C’est le rapport du flux (dф) émis par une source dans un cône infiniment petit entourant la
direction, à la valeur de l’angle solide du cône (d ).

                      Symbole : I    unité : la candela (cd)          I = dф / d

Historiquement c’est la première grandeur photométrique qui a été introduite. La candela est définie
comme étant la 60ème partie de l’intensité lumineuse émise par 1 cm2 de la surface du corps noir
étalon réalisé par un bain de platine à la température de solidification (2046º K).

A titre indicatif, le tableau ci-dessous donne quelques valeurs d’intensité lumineuse pour quelques
sources :

-    lampe de bicyclette avec réflecteur centre du faisceau ……………………          250 cd
-    lampe à incandescence à réflecteur interne intensif 150 W 24 V …….    24 000 cd
-    lampe à vapeur de mercure à réflecteur incorporé 1000 W …………..        12 000 cd
-    feu de phare marin …………………………………………………….                           2 000 000 cd

     3.3.      Eclairement

La densité du flux lumineux (dф) tombant sur une surface (dS) est désignée sous le nom
d’éclairement.

                         Symbole : E     unité : lux (L)          E = dф / dS

On démontre que l’éclairement horizontal E produit en un point M par une source à une hauteur h
au-dessus du sol, envoyant un rayonnement I sous l’angle d’incidence λ est donné par :

                                     E = I cos3 λ /h2 = I cos λ /r2




                                                                                       Page 6 sur 54
Cette relation renferme les deux lois de l’éclairement produit par un point lumineux :


-   loi de la distance : E varie en raison inverse du carré de la distance de la source au point éclairé
-   loi de l’obliquité : E varie comme le cosinus de l’angle d’obliquité.




                                            λ



Ordre de grandeur de quelques éclairements :

       sur une plage à midi par temps clair                     100 000 lux
       aube et crépuscule                                           500 lux
       bureaux avec très bon éclairage                              800 lux

Si l’éclairement d’une surface n’est pas uniforme, on considère son éclairement moyen qui est égal
à ф/S (ф flux total reçu par la surface S).

L’éclairement se mesure avec un luxmètre.


    3.4.         Luminance

La notion de luminance fait intervenir directement l’apparence d’une surface. Une surface grise ou
blanche, placée dans les mêmes conditions d’éclairement, n’apparaîtra pas à l’œil de la même
manière.

La luminance d’une surface, d’un corps ou d’un objet, dépend à la fois de son éclairement et de son
pouvoir réflecteur.

Chaque élément de surface agit comme une source ponctuelle secondaire et émet de la lumière
dans différentes directions avec différentes intensités lumineuses.

La luminance en un point d’une surface dans une direction donnée est égale au quotient de
l’intensité lumineuse (dI) dans la direction donnée d’un élément infiniment petit de la surface (dS)
entourant le point, par l’aire de la projection orthogonale de cet élément sur un plan perpendiculaire
à cette direction.


           L = dI / dS cos α


Symbole L        unité : cd/m2




                                                                                         Page 7 sur 54
La luminance se mesure avec un luminance-mètre.

On considère aussi la luminance moyenne qui est la moyenne des luminances mesurées en
différents points judicieusement choisis.

La luminance sera :

   -        voisine de 0 pour une surface sombre et non éclairée,
   -        de l’ordre de 1 cd/m2 pour une surface ensoleillée,
   -        de l’ordre de 20 000 cd/m² pour une surface enneigée,
   -        elle peut atteindre 100 000 cd/m2 pour certaines sources lumineuses.

En éclairage public on s’intéressera :

   -        aux luminances des chaussées et obstacles divers,
   -        aux luminances des sources qui dans certains               cas   pourraient   provoquer
            l’éblouissement.


   3.5.        Efficacité lumineuse d’une lampe ou d’un ensemble

Quotient du flux lumineux émis par une lampe, par la puissance consommée de la lampe ou par la
puissance totale (lampe + auxiliaire). Il s’exprime en lumens par watt (lm/W).


   3.6.        Courbe d’égale intensité lumineuse (ou courbe isocandela)

Courbe unissant les points représentatifs des directions dans lesquelles l’intensité lumineuse d’une
source est la même.
D’ordinaire, on imagine que cette courbe est tracée sur une sphère ayant la source comme centre,
et on la représente sur une projection plane de la surface sphérique.


Exemple :




   3.7.        Courbe isolux ou isoéclairement

Courbe joignant les points d’égal éclairement d’une surface.


                                                                                     Page 8 sur 54
3.8.       Courbe isoluminance

Courbe joignant les points d’égale luminance d’une surface.

Exemples :




   3.9.       Facteur d’uniformité d’éclairement

Rapport de l’éclairement minimal d’une surface à son éclairement moyen :

                                         J = E min/E moy




                                                                           Page 9 sur 54
3.10.       Facteur d’uniformité de luminance

Rapport de la luminance minimale à la luminance moyenne de la surface éclairée pour des
conditions d’observations données :

                   M = L min/l moy       On     peut    observer   une     uniformité
                                         longitudinale (calculée parallèlement à la
                                         voie) et transversale (perpendiculaire à la
                                         voie)


   3.11.       Rapport R

Pour l’établissement d’un projet d’éclairage simplifié, une relation est introduite entre l’éclairement
moyen et la luminance moyenne d’une chaussée ; le rapport R donne une indication globale des
propriétés réfléchissantes du revêtement.

                                         R = E moy / L moy


   3.12.       Eblouissement

L’éblouissement est une notion que chacun peut appréhender en regardant volontairement une
source lumineuse particulièrement intense ou en passant rapidement d’un milieu obscur à un
endroit fortement éclairé.

On définit plus rigoureusement l’éblouissement relativement aux conditions de vision dans
lesquelles on éprouve :

   -       soit une gêne (éblouissement d’inconfort) ;
   -       soit une réduction de l’aptitude à distinguer des objets (éblouissement d’incapacité) ;
   -       soit les deux sensations simultanément.

Ces conditions proviennent d’une répartition défavorable des luminances ou de leur échelonnement
entre des valeurs extrêmes trop différentes, ou par suite de contrastes excessifs dans l’espace et le
temps.

On distingue l’éblouissement d’inconfort, qui, produit une sensation désagréable sans
nécessairement troubler la visibilité, et l’éblouissement perturbateur qui modifie les conditions de la
vision sans causer nécessairement une sensation désagréable.

La limitation de l’éblouissement des installations d’éclairage public permet, entre autre, une
amélioration des conditions de visibilité des usagers de la route.




                                                                                       Page 10 sur 54
B.        LE MATERIEL ET SES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES

     1.      Valeurs générales qualifiant le matériel

Un candélabre se compose en général de plusieurs éléments qui sont :

          le luminaire
          la lampe
          les accessoires éventuels de la lampe
          le raccordement électrique
          le fût et la crosse
          la fondation




                                                                       Page 11 sur 54
1.1       Tension normale d’un appareil

Valeur de la tension d’alimentation qui figure dans la désignation d’un appareil et pour laquelle il a
été conçu.

Elle s’exprime en volts.


1.2       Puissance nominale d’une lampe

Puissance indiquée par le constructeur et consommée par la lampe en fonctionnement normal sous
la tension nominale.

Elle s’exprime en watts.


1.3       Puissance nominale d’un ensemble (lampe & appareillage)

Puissance indiquée par le constructeur et consommée par la lampe et les appareillages auxiliaires
en fonctionnement normal sous la tension nominale.

Elle s’exprime en watts.


1.4       Puissance apparente nominale d’un appareil

Puissance apparente indiquée par le constructeur, mesurée à l’entrée de l’appareil en
fonctionnement normal sous la tension nominale.

Elle s’exprime en volts ampère.


1.5       Durée de vie nominale d’une lampe

Temps moyen pendant lequel une lampe d’un type donné, placée dans les conditions précisées ci-
après, doit fonctionner de la façon suivante :

      -      pour une lampe à incandescence, être en état de marche
      -      pour une lampe à décharge, être en état de marche et avoir un flux lumineux moyen
             égal à 85 % du flux nominal initial.


1.6       Rendement d’un luminaire

Dans les conditions d’utilisation données, c’est le rapport du flux sortant du luminaire dans des
conditions d’utilisation données, au flux émis par la lampe dans les mêmes conditions.


1.7       Utilance

Rapport entre le flux reçu par la chaussée et le flux sortant des luminaires.




                                                                                      Page 12 sur 54
1.8        Facteur d’utilisation d’une installation

Rapport entre le flux reçu par la chaussée et le flux émis par les lampes.

Formules :

       2)      Facteur d’utilisation = rendement x utilance
       3)      Eclairement moyen = flux par mètre carré x facteur d’utilisation

Remarque : Les méthodes recommandées pour la photométrie font l’objet de la norme UTE C
           71 120 et 71 121.




      2.       Les lampes et appareillages auxiliaires

Les types de lampe les plus courants sont :
       Les lampes à incandescence
       Les lampes à décharge
       Les lampes à fluorescence

Les deux derniers types nécessitent des accessoires.


2.1        Les lampes à incandescence

Un filament de carbone ou de métal soumis à une différence de potentiel s’échauffe et devient
lumineux. Seule une température élevée conduit à une efficacité lumineuse notable.

Pratiquement le seul matériel utilisé est le tungstène dont la température de fusion est de 3650ºK,
ce qui permet des températures de fonctionnement de 2 800 à 3000ºK.

Alors que les premières lampes étaient à vide, les lampes actuelles contiennent un gaz neutre
(azote, argon, krypton, xénon) qui ralentit l’évaporation et permet une température plus élevée que
dans le vide.

Efficacité

Plus le gaz est lourd, plus il est efficace.

La plus grande partie de l’énergie dissipée par une lampe à incandescence se situe dans le
domaine de l’infrarouge. Ceci explique la faible efficacité lumineuse de ces lampes qui se situe
entre 10 et 20 lm/watt.

Durée de vie

La durée de vie moyenne a été fixée à 1 000 heures et résulte d’un compromis avec l’efficacité qui
baisse lorsque la température de fonctionnement augmente.

La lampe à incandescence est très sensible aux variations de tension. Ainsi la durée de vie passe
en moyenne de 1000 heures à 350 heures pour une surtension de 10 % et 1000 à 3600 heures
pour une sous-tension de 10 %.




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Les lampes aux halogènes

Ce sont des lampes à incandescence dans lesquelles on a rajouté au gaz de remplissage une
faible quantité d’un halogène (iode ou brome).

Dans l’ampoule, à 600º environ, l’halogène forme avec le tungstène évaporé un halogénure de
tungstène qui, à la température du filament se décompose et restitue le tungstène au filament (à
3100º) et l’halogène à l’atmosphère gazeuse.

Les ampoules sont en quartz, de très petites dimensions, ont une efficacité lumineuse plus élevée
(20 à 27 lm/W) et une durée de vie de 2000 heures. Aucun noircissement n’apparaît au cours du
fonctionnement. Elles sont très utilisées dans les projecteurs.


2.2      Lampes à décharge

2.2.1    Principe

Dans une ampoule remplie d’un gaz rare, on applique une tension croissante aux bornes de deux
électrodes. Pour une valeur, dite tension d’amorçage le gaz s’illumine et l’ampoule devient source
de lumière. La lumière fournie est caractéristique du gaz et influencée par sa pression.


2.2.2    L’appareillage accessoire ou ballast

La mise sous tension des électrodes provoque l’ionisation du gaz contenu dans l’ampoule. Cette
ionisation s’accroîtrait à l’infini si l’on ne procédait pas à une stabilisation. On y parvient en limitant
le courant électrique au moyen d’un appareil auxiliaire (ballast + compensation par condensateur).

La lampe à décharge a une caractéristique de pente négative (la tension diminue lorsque l’intensité
augmente). Pour stabiliser le courant il est nécessaire de brancher en série avec la lampe une
impédance de grandeur convenable pour rendre à la caractéristique sa pente positive. Pour éviter
la perte d’énergie que provoquerait une résistance purement ohmique, on préfère utiliser une
résistance inductive. La tension du secteur doit alors être plus élevée que la tension d’amorçage ce
qui amène à utiliser un transformateur qui à la fois élève la tension du réseau et joue en même
temps le rôle de self.



2.2.3    Principaux types de lampes à décharge

Sodium basse pression

-       constitué par un tube à décharge en U
-       amorçage dans le néon avec le tube à décharge placé dans le vide. Le sodium à froid est
        sous forme de gouttelettes
-       le tube comporte un revêtement d’indium pour créer une meilleure isolation thermique
-       efficacité lumineuse très élevée : 100 à 180 lm/Watt
-       temps de mise en régime 6 à 12 minutes
-       les ballasts sont des autotransformateurs donnant une tension d’amorçage de 600 V
-       la lumière monochromatique en limite l’usage à l’éclairage routier
-       8 000 heures pour 4 h/allumage – facteur de puissance 0,3




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Sodium haute pression

-    tube à décharge en céramique translucide
-    renferme du sodium sous forme d’amalgame en même temps qu’un gaz rare
-    des supports souples spéciaux sont prévus pour empêcher la vibration du tube à décharge
     pendant son fonctionnement
-    l’ampoule extérieure est vide
-    efficacité lumineuse élevée : 65 à 130 lm/watt
-    deux gammes : tubulaires claires, ovoïdes satinées
-    temps de mise en régime : 2 à 3 minutes
-    8000 heures pour 4 h/allumage – facteur de puissance 0,5

La lampe nécessite en plus du ballast habituel, un amorceur pour porter la tension d’amorçage à
des valeurs suffisamment élevées (2 500 à 3000 V).

Les tolérances admises pour la tension d’alimentation sont de l’ordre de 6 à 8 %.




Lampe à vapeur de mercure à haute pression à ballon fluorescent

La lampe comporte un tube à décharge en quartz. Celui-ci contient de l’argon et une goutte de
mercure.

Une ampoule de forme ovoïde recouverte d’une poudre fluorescente protège le tube à décharge et
participe à l’émission lumineuse. La poudre la plus utilisée est dite au « vanadate d’yttrium activé
à l’europium » et fournit des radiations rouges. On utilise aussi comme poudre le germanate de
magnésium.

Le courant d’amorçage est sensiblement supérieur de 50 % au courant de marche.

Temps de mise en régime 3 à 5 mn.

Le réamorçage ne peut se faire qu’après baisse de la température de la lampe c’est-à-dire après
quelques minutes.

Durée de vie : 8000 heures pour 4 h/allumage pouvant atteindre 12 000 h.

Efficacité lumineuse : 45 à 60 lm/watt.




                                                                                     Page 15 sur 54
L’allumage et le fonctionnement correct nécessitent une tension ne variant pas de + 5 % par
rapport à la tension de réglage. Il peut y avoir extinction au-delà de 7 % de chute.

Les lampes à vapeur de mercure à haute pression à ampoule claire ne sont pratiquement pas
utilisées en France pour l’éclairage public sauf dans le cas d’éclairage de jardin où leur lumière
bleue – verte présente un intérêt particulier.




Lampe à décharge à iodure métallique

Le tube à décharge renferme des iodures métalliques (de mercure, sodium, thallium, indium).
L’émission spectrale de ces métaux complète celle du mercure ou se substitue à elle d’où une
efficacité lumineuse très élevée (80 à 95 lm/W) et une lumière presque blanche.

La durée de vie est de l’ordre de 4000 heures pour 4 heures par allumage pour les lampes de 400
W et 1000 W et de 2000 heures pour les lampes de 2000 W.




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2.3    Les lampes fluorescentes

Si dans un tube une quantité faible de mercure est volatilisée (basse pression), la radiation qui
domine est l’ultraviolet. Les tubes seront de grande dimension pour maintenir la pression faible.

L’intérieur du tube est revêtu d’une poudre qui s’illumine par fluorescence. On obtient un spectre
continu.

La couleur de la lumière émise dépend de la nature de la poudre ou du mélange de poudre. Une
infinité de couleurs de lumières sont réalisables comme le révèlent les courbes d’émission
spectrales de quelques substances fluorescentes ci-dessous.

La longueur et la forme des tubes varient avec la puissance.

Le flux est influencé par la température ambiante fixée théoriquement à 25º pour des valeurs du
tableau ci-dessous correspondant à la couleur « blanc industrie ».

Il peut descendre jusqu’à 55 % de ces valeurs pour la couleur confort de luxe et reste intermédiaire
pour les autres couleurs.

-     efficacité lumineuse : 55 à 95 lm/W (tubulaires)     50 lm/W (compactes)
-     durée de vie : 7500 heures (tubulaires)5000 heures (compactes)

L’amorçage peut se faire par un simple interrupteur sur le circuit dit de préchauffage ou plus
généralement par un appareillage appelé starter (comportant un bilame). Il existe un dispositif sans
starter consistant en une électrode auxiliaire de grande résistance qui conduit progressivement la
décharge jusqu’à l’électrode opposée (bande métallisée interne).

La compensation du facteur de puissance peut se faire par association judicieuse des tubes, par
compensation individuelle ou groupée.




                                                                                     Page 17 sur 54
2.4    Caractéristiques des lampes

Le tableau ci-dessous donne les principales caractéristiques des lampes les plus courantes.




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3.       Le luminaire

3.1        Définition des buts

C’est un ensemble mécanique, optique et électrique qui comprend une ou plusieurs lampes qui doit
répondre aux objectifs suivants :

      -        distribuer le flux lumineux en assurant aux lampes conservation des caractéristiques et
               durée de vie

      -        contrôler le flux en évitant toute gêne d’éblouissement notamment
                  avoir des qualités électriques et mécaniques tenant compte du milieu où l’appareil
                  est installé
                  protéger les lampes et dispositifs électriques et mécaniques contre l’action des
                  intempéries.

Les différentes catégories de luminaires d’éclairage extérieur sont :

      -        les luminaires fonctionnels pour lesquels les caractéristiques photométriques sont
               précises et prépondérantes
      -        les luminaires décoratifs où l’aspect esthétique prend souvent le pas sur les
               caractéristiques photométriques
      -        les luminaires destinés aux ponts et tunnels
      -        les projecteurs réservés aux grands espaces.


3.2        Caractéristiques et constitution des luminaires fonctionnels

De formes extérieures variables, ils possèdent tous un réflecteur qui permet la répartition désirée
du flux lumineux. Leur rôle est de fournir le meilleur éclairage possible, avec le moins possible de
consommation électrique et le moins possible de frais d’entretien.

Ils comprennent :

-         le système optique qui se compose :

             du réflecteur réalisé en aluminium traité contre la corrosion en particulier, ou en verre
             rendu réfléchissant (projection d’aluminium, argenture, prismes)

             Selon la matière utilisée, on obtient les coefficients de réflexion ci-dessous :

               o   aluminium traité électrolytiquement et anodisé de 85 % (ext. pur) à 77 % (99,5 % Al)
               o   Al poli 70 %
               o   métal chromé 66 %
               o   miroir argenté 90 %
               o   verre prismatique 80 %
               o   émail blanc vitrifié 79 à 80 %

             La conception de l’optique, en particulier la position de la source, définit également le
             luminaire du point de vue défilement. Les critères de défilement sont les suivants :




                                                                                                Page 19 sur 54
Direction       Valeur maximale de l’intensité émise
         Type de                                         sous
                           intensité
        luminaire
                           maximale
                                                    90°                   80°

       Défilé               0 – 65°       10 cd/l 1 000 lm         30 cd/l 1 000 lm

       Semi-défilé          0 – 75°       50 cd/l 1 000 lm         100 cd/l 1 000 lm

       Non-défilé           0 – 90°       1 000 cd
                                          indépendamment du
                                          flux


   Ces critères correspondent à une classification des luminaires par rapport au risque
   d’éblouissement, sans pour autant permettre d’évaluer un degré précis de gêne.

   Lorsque l’on veut apprécier l’éblouissement par le calcul de l’indice de confort G, il faut
   connaître l’indice spécifique du luminaire [ISL = f (I 80º, I 88º, s) où s est la surface
   apparente de la partie lumineuse du luminaire dans certaines conditions d’observation].

   Les réflecteurs des appareils pour lampes Na HP doivent être conçus de manière à ce
   que les rayons réfléchis par l’optique ne traversent pas le tube à décharge.

   éventuellement d’un réfracteur : en verre ou matière plastique qui constitue alors la
   vasque de l’appareil.

   un dispositif de réglage de la source afin d’assurer la meilleure répartition possible du flux
   lumineux.

En général le fabricant fournit dans ses catalogues la courbe des facteurs d’utilisation en
fonction du rapport l/h (l, largeur de chaussée ou trottoir, h hauteur de feu). Ces courbes
permettent l’établissement rapide des projets d’éclairage, le luminaire étant choisi. Une
grandeur importante est l’angle d’inclinaison du luminaire par rapport à l’horizontale.




                                                                                 Page 20 sur 54
Corps de luminaire

Il peut être composé d’une seule ou de plusieurs pièces et il est indépendant du système optique
(sauf exceptions).

L’ensemble des éléments doit :

         permettre facilement le remplacement et le réglage des lampes
         assurer la protection des organes électriques
         avoir une excellente résistance à la corrosion, aux variations thermiques et au
         rayonnement solaire ainsi qu’aux chocs mécaniques et aux vibrations

Ils sont en général réalisés en aluminium ou en matière plastique moulée.


-    Les dispositifs de fixation et de fermeture

La fixation peut éventuellement être orientable.



                                                                                 Page 21 sur 54
La fermeture se justifie :

         soit pour des raisons esthétiques
         soit pour des raisons liées à l’environnement (degré de pollution). La fermeture des
         luminaires, si elle existe, devra être d’excellente qualité.
  Les caractéristiques mécaniques des luminaires sont définies par leur indice IP à 2 ou 3 chiffres :

           le 1er caractérise la pénétration de corps solides étrangers
           le 2ème caractérise la pénétration des liquides
           le 3ème caractérise le degré de protection aux chocs

  L’indice minimal requis en éclairage public selon le lieu d’installation est défini dans les tableaux ci-
  dessous :


                      Premier chiffre. Degré de protection
    Chiffre                                                       Deuxième chiffre. Degré de protection
                        contre la pénétration des corps
caractéristique                                                  contre la pénétration des corps liquides
                                     solides


       0             Non protégé                                 Non protégé

                     Protégé contre les corps solides de         Protégé contre les chutes verticales de
       1
                     diamètre supérieur ou égal à 50 mm          gouttes d’eau

                                                                 Protégé contre les chutes d’eau pour une
                     Protégé contre les corps solides de
       2                                                         inclinaison maximale de 15° du luminaire de
                     diamètre supérieur ou égal à 12,5 mm
                                                                 part et d’autre de la verticale

                                                                 Protégé contre l’eau « en pluie » tombant
                     Protégé contre les corps solides de
       3                                                         de part et d’autre sous un angle inférieur ou
                     diamètre supérieur ou égal à 2,5 mm
                                                                 égal à 60° par rapport à la verticale

                     Protégé contre les corps solides de         Protégé contre les projections d’eau dans
       4
                     diamètre supérieur ou égal à 1 mm           toutes les directions

       5             Protégé contre les poussières nuisibles     Protégé contre les jets d’eau


       6             Etanche aux poussières                      Protégé contre les paquets de mer

       7                                                         Protégé contre les effets d’immersion

       8                                                         Protégé contre l’immersion prolongée



  La partie en bleu caractérise la limite inférieure du degré IP des luminaires d’éclairage extérieur
  (IP23).
  La partie en vert caractérise la limite inférieure des appareils ou des appareils dits « étanches ».




                                                                                           Page 22 sur 54
Degrés de protection minima
                                                                           conseillés
 Ambiances, hauteurs d’utilisation, lieux d’utilisation
                                                                               Autre       Luminaire
                                                                Optique
                                                                               partie       complet


Ambiances non polluantes, non poussiéreuses et non
corrosives à l’abri des insectes et des volatiles                                             IP 23


Ambiances rurales faiblement polluantes, moyennement
poussiéreuses et non corrosives                                   IP 44         IP 43


Ambiances urbaines :
  -      normales
  -      polluantes
  -      poussiéreuses                                            IP 54         IP 43
  -      corrosives

Ambiances fortement polluantes, poussiéreuses et                  IP 65         IP 44
corrosives



Luminaires sur support de ≤ 2,50 m (directement                   IP 55         IP 55         IP 55
accessibles) :
potelets avec luminaires, projecteurs (1), bornes basses,
etc …


Tunnels, parapets, encastrés de sol, projecteurs (1)              IP 65         IP 65         IP 65


      (1) le degré de protection minimum conseillé des projecteurs sera soit IP 55 soit IP 65 suivant
      l’ambiance, la hauteur d’utilisation et la puissance de la lampe utilisée.

      -    Caractéristiques électriques

      Les luminaires doivent être réalisés de manière à assurer une protection efficace contre les
      contacts directs et indirects (contact avec des masses mises accidentellement sous tension).

      Les règles d’installation de l’éclairage public définies par la norme NFC 17-200 prévoient l’utilisation
      selon les dispositifs de protection utilisés, de luminaires de classe I ou II.

      La grande majorité des installations existantes est de classe I.

      La plupart des luminaires commercialisés maintenant est de classe II.

      Classe I
      « Appareils ayant au moins une isolation fonctionnelle en toutes leurs parties et comportant
      l’ensemble des dispositions permettant de relier leurs parties métalliques accessibles à un
      conducteur de protection (terre) ».



                                                                                              Page 23 sur 54
Classe II
« Appareils dont les parties accessibles sont séparées des parties actives par une isolation ne
comprenant que des éléments à double isolation ou à une isolation renforcée et ne comportant pas
de disposition permettant de relier les parties métalliques accessibles, s’il en existe, à un
conducteur de protection ».
Les appareils de cette classe portent le symbole :

La classe de protection de l’appareil ne permet pas à elle seule de garantir la sécurité du personnel
de maintenance et celle des usagers. Les classes I et II offrent la même sécurité pour les usagers
mais le risque électrique demeure pour le personnel de maintenance lorsque l’installation demeure
sous tension.


3.3    Eléments déterminants du choix d’un luminaire

Les éléments déterminant le choix d’un luminaire sont nombreux et relèvent de plusieurs
considérations. Il est essentiel de les examiner avec soin, leur ordre d’importance étant fonction
des circonstances locales. On notera :

Sur le plan technique

-     opportunité ou non de la fermeture

-     du point de vue optique
         nature et puissance des lampes,
         répartition du flux lumineux pour un effet utile maximal,
         facteur d’utilisation,
         nature et performances du dispositif optique,
         conservation des qualités optiques.

-     du point de vue électrique et thermique
         qualité et sécurité des contacts,
         protection contre les échauffements excessifs,
         qualité des isolants et de l’équipement électrique.

-     du point de vue mécanique
         dimensions du luminaire,
         qualité et nature des matériaux,
         rigidité et robustesse de l’ensemble à l’usage,
         raccordement au support,
         simplicité et sécurité des dispositifs de réglage et de fixation,
         résistance à la corrosion et aux effets de vibrations, en particulier de la visserie,
         protection des lampes et accessoires en fonction du degré IP.

Sur le plan esthétique

-     harmonie avec le cadre d’utilisation,
-     équilibre et simplicité.

Sur le plan économique

-     dépenses de premier établissement :

      Les comparaisons doivent porter sur le coût global de l’installation en fonction des
      performances proposées (photométriques, mécaniques, fiabilité, esthétique). Le prix des
      luminaires seul est peu important dans le prix de revient du foyer lumineux complet installé. Il
      ne peut être pris en considération à lui seul.



                                                                                         Page 24 sur 54
-     dépenses ultérieures d’exploitation et d’entretien :
         facilité de remplacement des lampes et éventuellement des appareillages auxiliaires,
         faciliter de nettoyage.

A noter que ces dépenses sont essentiellement fonction des dispositions prises pour assurer ce
service et peuvent varier dans de fortes proportions suivant les installations.

Dans la mesure du possible, il est toujours conseillé d’utiliser des luminaires présentant un degré
de protection élevé permettant de réduire le facteur de dépréciation pour bénéficier d’un
éclairement maximal pour une puissance installée donnée.


3.4    Photométrie

Les caractéristiques photométriques précises d’un luminaire sont établies selon la norme NFC 71-
120 et donnent les valeurs des intensités selon la direction d’observation. Elles font l’objet d’une
notice photométrique établie par le constructeur de lampes.
Elle peut se restituée sous forme papier ou sous forme d’un fichier informatique qui permet le calcul
par ordinateur des éclairements et des luminances grâce aux relations vues plus haut, qui lient ces
différentes grandeurs.




                                                                                     Page 25 sur 54
Les notices photométriques (courbes isolux) permettent une détermination simple des valeurs
moyennes et une vérification des critères d’éblouissement et d’uniformité.



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4.        Le candélabre

La fixation des luminaires peut être assurée par divers moyens. Il peut être adapté à une console
fixée sur un immeuble (attention, vérifier la possibilité d’un point de vue juridique), ou accroché à
des câbles (type caténaire). La manière privilégiée consiste cependant à utiliser des candélabres.


4.1        Eléments d’un candélabre

Un candélabre qui peut supporter un ou plusieurs luminaires se compose en général de plusieurs
parties :

-      le fût

Partie principale ou unique d’un candélabre, dans laquelle est disposé un portillon d’accès à un
bloc à bornes, muni de fusibles et assurant le lien entre le réseau de distribution et l’alimentation
propre du luminaire ; il peut aussi s’y trouver l’appareillage accessoire de la lampe le cas échéant.
Sur le fût doit également être disposée une borne pour permettre la mise à terre de l’installation.

-      la plaque d’appui

Cette plaque assure la liaison entre le massif de fondation et le fût. Le lien entre le fût et la plaque
doit faire l’objet d’une attention particulière.

-      la crosse

Elle assure le déport du luminaire au-dessus de la chaussée.




                                                                                        Page 27 sur 54
Les caractéristiques géométriques de l’installation, qui apparaissent sur la figure ci-dessous sont :

     o   la hauteur nominale H
     o   E = surimplantation du massif béton
     o   l’angle d’inclinaison du luminaire
     o   l’angle d’inclinaison de la crosse
     o   la hauteur de feu h
     o   la hauteur du fût F
     o   la remontée R
     o   la saillie de la crosse S
     o   l’avancée qui est le surplomb de la lampe par rapport au bord de chaussée




                                                                                       Page 28 sur 54
4.2    Divers types de candélabres

-     candélabres en acier

Ils constituent la majeure partie des candélabres utilisés en France aujourd’hui. Ils ont l’avantage
d’avoir une bonne résistance aux chocs et à la corrosion s’ils sont traités correctement à savoir :

         protection par peinture extérieure et intérieure selon les règles de l’art avec couche
         primaire anti-corrosion appliquée de préférence en usine

         protection par galvanisation à chaud. Une peinture est ultérieurement possible à condition
         d’appliquer une couche primaire d’accrochage après dégraissage soigné.

-     candélabres en alliage d’aluminium

Ils ont une excellente tenue à la corrosion même en atmosphère polluée et ne nécessitent aucun
entretien. La gamme est identique à celle des candélabres.

Des précautions à la mise en œuvre sont nécessaires pour éviter des contacts directs avec les
bétons et surtout avec les tiges de scellement d’acier (manchons plastiques).

L’absence d’entretien compense le surcoût chaque fois que les risques de corrosion sont
importants.

-     Autres candélabres

On trouve des candélabres en béton dont l’avantage est l’absence d’entretien mais qui ont
l’inconvénient d’être lourds et pas toujours très esthétiques.

D’autres matériaux sont utilisés dans des cas particuliers : fonte, bois lamellé collé, fibres
synthétiques.

La solution la plus économique souvent utilisée en domaine rural consiste à fixer des consoles sur
les supports de distribution d’énergie électrique. Des règles particulières sont alors à observer et
l’accord préalable du distributeur est indispensable.

La figure ci-dessous représente quelques silhouettes courantes de candélabres.




                                                                                     Page 29 sur 54
C.         LE PROJET EN ECLAIRAGE PUBLIC

Ce sont les exigences des automobilistes qui imposent généralement les conditions les plus
sévères à l’éclairagiste. Il s’agit d’éviter les zones d’ombre et d’assurer surtout une bonne
perception des contrastes, dans l’ensemble du champ visuel du conducteur.

Cette perception est influencée par le niveau moyen de luminance, l’uniformité de la chaussée,
l’éblouissement dû aux luminaires.

Afin d’assurer une perception sûre et rapide des objets par rapport au fond, il faut intégrer des
conditions d’environnement d’une part, photométriques d’autre part.


1.         Environnement

Il faut distinguer :

     -         les conditions en milieu urbain : on a en général des abords clairs constitués par les
               façades d’immeubles. Les effets de l’éblouissement compte tenu d’une luminance
               générale relativement élevée sont en général plus faibles qu’en zone non urbaine ;

     -         Les conditions en pleine campagne : seules interviennent la chaussée et la disposition
               des luminaires. La limitation de l’éblouissement y est primordiale ;

     -         Les conditions sur autoroute ou voie rapide: la perception rapide des obstacles, des
               limites de chaussée y est primordiale d’où l’exigence d’une luminance élevée et
               l’absence d’éblouissement ;

     -         Les conditions météorologiques et le volume de la circulation : la fréquence de périodes
               de pluie ou de forte circulation peut amener à surdimensionner des installations pour
               que les conditions ne deviennent pas trop mauvaises par mauvais temps.


2.         Photométrie

-        Visibilité – contraste

La perception des objets est directement liée à l’écart de luminance entre ceux-ci et le fond sur
lequel ils se détachent.

Un écart relatif minimal (contraste de seuil) est nécessaire. Ce seuil est d’autant plus élevé que la
luminance du fond est faible.

Pour assurer une bonne visibilité, en tout point de la chaussée, la valeur minimale de luminance
doit être limitée : on est ainsi conduit à fixer un rapport d’uniformité générale de luminance en plus
du paramètre de base qui est la luminance moyenne.

                         Facteur d’uniformité générale =    (L min/L moyen) ≥ 0,4




                                                                                        Page 30 sur 54
-    Confort visuel

L’installation doit être réalisée de manière à ne pas provoquer de fatigue à l’œil. Il en résulte des
contraintes pour éviter :

         l’alternance de zones claires et sombres d’où la prise en compte d’un facteur d’uniformité
         longitudinal :

                Facteur d’uniformité longitudinale =     [(L min / L max)] min ≥ 0,7

         la limitation de l’éblouissement a des valeurs admissibles. Connaissant l’ISL,
         l’éblouissement peut être estimé grâce à l’indice de confort G, valeurs à partir de l’abaque
         suivant :




                                                                                       Page 31 sur 54
Les travaux expérimentaux ont permis d’aboutir à la relation empirique suivante :
       G = ISL + 0,97 log Lmoy + 4,41 log h’ – 1,46 log p dans laquelle ISL est l’indice spécifique du
       luminaire.
       Lmoy est la luminance moyenne de la chaussée (cd.m-2).
       h’ est la hauteur réduite des foyers exprimée en mètres (hauteur du feu moins la hauteur de l’œil de
       l’observateur, soit en général 1,50 m).
       p est le nombre de luminaires simples ou multiples par kilomètre de voie.

       ISL = 13,84 – 3,31 I80 + 1,3 (log I80/I88) – 0,08 log I80/I88 + 1,29 log F

       G=1         Eblouissement intolérable,
       G=2         Eblouissement gênant,
       G=5         Eblouissement juste admissible,
       G=7         Limitation satisfaisante de l’éblouissement,
       G=9         Eblouissement imperceptible


       3.      Classification des voies

       L’ensemble des facteurs évoqués page précédente a abouti à une classification des voies et à la
       recommandation de valeurs de luminances, d’uniformité et d’idées de confort nécessaires pour un
       éclairage public de qualité.

                                                           Facteur d’uniformité de
                                   Luminance                     luminance
                                   moy. de la                                                Limitation de
 Classe        Nature des
                                  chaussée en                                              l’éblouissement
de voies        abords                                 Uniformité           Uniformité
                                     service                                              indice de confort
                                                        générale          longitudinale
                                     L moy
                                                           U0                   Ul

              Quels qu’ils
   A                                 2 cd.m-2               0,4                 0,7               6
              soient


   B          Clairs                 2 cd.m-2               0,4                 0,7               5
              Sombres              1 à 2 cd.m-2                                                   6


   C          Clairs                 2 cd.m-2               0,4                 0,7               5
              Sombres              1 à 2 cd.m-2                                                   6

   D          Clairs                 2 cd.m-2               0,4                 0,7               4

   E

   Non
classées




                                                                                              Page 32 sur 54
Volume et
 Composition        vitesse du      Caractéristiques                                  Principes
                                                           Exemples       Classe
   du trafic         trafic (1)        des voies                                     d’éclairage
                    véhicules


                                    Voies à chaussées
                                     séparées, sans        Autoroutes
                                   croisement à niveau      Routes           A
                    Circulation         et à accès          express
                   importante et   entièrement contrôlé
                      rapide           Autres voies
                                      réservées à la
  Automobile                                                                 B
                                        circulation                                    Routier
    seule                               automobile           Routes
                    Circulation                             Voies de
                    importante                            contourneme
                                    Voies importantes      nt radiales,
                      mais à
                                     réservées à la           etc …
                      vitesse                                                C
                                        circulation
                     moyenne
                                       automobile
                     60 < V 90
                       km/h
                       Tout         Voies urbaines à
                                                              Routes
                     véhicule           circulation
                                                            traversant
                      vitesse          automobile                            C
                                                               une
                    modérée         prépondérante et
                                                          agglomération
                   V ≤ 60 km/h         importante
                                                                                     Juxtaposition
                    Circulation                                                        des deux
                    importante       Voies urbaines à                                  principes
                                                             Grands
                     avec forte       trafic mixte et à                               d’éclairage
                                                            boulevards
                     proportion          circulation
                                                             Avenues         D
                    de piétons           automobile
Tout véhicule et                                              Rues
                       ou de        importante (≥ 300
     piéton                                                importantes
                     véhicules             véhi./d)
                        lents
                                    Voies urbaines à
                    Vitesse et       trafic mixte et à     Petites rues
                     volume             circulation          Places          E
                     limités        automobile faible        Ruelles
                                      (< 300 véhi./d)                                   Urbain
                                                             Voies de
                    Vitesse et
                                   Voies de dessertes      lotissement       Non
                   volume très
                                         locales               Rues       classées
                      limités
                                                            piétonnes




                                                                                          Page 33 sur 54
4.     Types d’implantations

On distingue plusieurs types d’implantations où interviennent largeur de voie et hauteur de feu :

-    implantation unilatérale : n’est recommandée que dans le cas où la largeur de chaussée est
     voisine ou inférieure à la hauteur de feu ;




-    implantation bilatérale en quinconce : dans le cas où la largeur de chaussée reste inférieure à
     une fois et demi la hauteur de feu. Il faut veiller à éviter l’effet désagréable de serpentement.
     Ce type d’implantation devra donc être évitée dans les courbes ;




-    implantation bilatérale vis-à-vis lorsque la largeur de chaussée est supérieure à une fois et
     demie la hauteur de feu ;




-    implantation axiale pour des cas particuliers ;




                                                                                      Page 34 sur 54
5.        Définition d’un projet par la méthode du Rapport R

Cette méthode, permet au prescripteur d’avoir rapidement des ordres de grandeurs pour un projet
de manière à orienter ses choix.

     Choix de la hauteur de feu

                                  Unilatérale, axiale, rétro
      Type l’implantation                                          Bilatérale vis-à-vis
                                   bilatérale, quinconce

       Hauteur de feu : h                   h≥l                          h ≥ l/2

     Choix de l’espacement entre les foyers

                                                    Unilatérale,
            Type d’implantation                   axiale, bilatéral,      quinconce
                                                  rétro bilatérale
                        Luminaire pour
                        lampe ballon et                e ≈ 3h               e ≈ 2,7h
     Espacement :       SBP
          e             Luminaire pour
                        lampe tubulaire            3,5h ≤ e ≤ 4h            e ≤ 3,2h
                        claire (SHP)


     Calcul de l’éclairement

Pour une source donnée du flux nominal F, l’éclairement moyen obtenu sera :

                                                       F .V .u
                                                  E=
                                                        l.e

Où :
          V est un facteur de dépréciation de l’ensemble source + luminaire
          u est le facteur d’utilisation du luminaire
          l est la largeur de la chaussée
          e est l’écartement entre deux luminaires consécutifs

Les valeurs de V seront prises dans les tableaux ci-après. Elles dépendent de l’entretien, du
luminaire et du type de lampe.




                                                                                          Page 35 sur 54
Page 36 sur 54
Les valeurs de u sont déterminées à partir des courbes de facteur d’utilisation fournies par le
fabricant de luminaire. Elles dépendent non seulement de la largeur de chaussée, mais aussi de la
position de la verticale du luminaire par rapport aux limites de chaussée.


On aura : u = (l1/h, l2/h) déterminé conformément aux figures 1, 2 et 3 ci-dessous.




Remarque :       en implantation bilatérale E = 2 x [(F x V x u) / (l x e)]




6.       Calcul de la luminance

Par définition                   R = E moyen / L moyen

R dépend des caractéristiques de la chaussée ainsi que du type de luminaire utilisé :

     -      semi défilé d’usage courant
     -      défilé choisi de préférence pour les routes et autoroutes


Valeur de R


                  Nature de la chaussée                                  Rapport R

                       Enrobés clairs                                         7
                           Bétons                                             10
                      Enrobés moyens                                          14
                      Enrobés sombres                                         18



                                                                                        Page 37 sur 54
La valeur de luminance obtenue soit :

                                  L moyen =      (F x V x u) / R x l x e

doit être compatible avec les valeurs de luminance recommandées selon le type de voie et qui
figurent aux tableaux du § 2.3.



7.       Etablissement d’un avant-projet

Il est possible :

     -      soit de vérifier si une source choisie par expérience convient,
     -      soit de déterminer la source à partir de l’ensemble des autres éléments.

On choisira successivement :

     -      la luminance de chaussée à obtenir
     -      le type d’implantation
     -      la hauteur du feu
     -      le type de luminaire
     -      l’espacement entre foyers
     -      la puissance et le type de lampe à utiliser



8.       Contrôle photométrique des installations

L’uniformité de luminance est la seule notion à prendre en considération. Toutefois on est
généralement obligé de maintenir comme base de contrôle la notion d’éclairement. Seul
l’éclairement peut être contractuel et utilisable lors des réceptions, aucune des parties concernées
ne pouvant être responsable de la qualité du revêtement de la chaussée.

Le prescripteur doit préciser dans quelles conditions l’installation sera réceptionnée.
Pour que le résultat de calcul puisse être facilement comparé aux mesures faites après la
réalisation du projet, il est nécessaire que le choix des points représentatifs soit homogène, d’un
projet à un autre, mais également du projet à sa vérification sur le terrain.
L’objectif de la réception est de vérifier qu’à la mise en service, les éclairements ponctuels obtenus
sur le site sont conformes aux éclairements ponctuels calculés.

Pour estimer les critères de luminance et d’uniformité, il est nécessaire d’utiliser le maillage de
calcul défini.
En revanche, pour la réception, on peut se contenter d’un nombre plus réduit de relevés ponctuels
d’éclairement. Les points retenus pour la réception constituent un sous-ensemble des points de
calcul. De nombreux calculs ont montré que ces points sont représentatifs de la qualité annoncée.




                                                                                       Page 38 sur 54
Exemple de la chaussée :
On prend uniquement les alignements de points situés sous la ligne centrale de chacune des voies
de circulation définies pour le calcul, ce qui revient à diviser, par un facteur 3, le nombre de points
initiaux du maillage.




                                                                                       Page 39 sur 54
D.        ALIMENTATION ELECTRIQUE DES INSTALLATIONS

Les réseaux d’E.P. peuvent être réalisés selon différents systèmes :

-     en basse tension (220 / 380 V) par un réseau aérien ou souterrain, indépendant ou commun
      au réseau de distribution publique
-     en moyenne tension sous 3200 ou 5500 V à partir de transformateurs placés au pied de
      certains candélabres.

Dans tous les cas la définition du point de livraison doit se faire en accord avec le Distributeur.


1.        Alimentation moyenne tension

L’alimentation d’une installation d’éclairage public par un réseau 3,2 ou 5,5 kV nécessite la
construction d’un poste d’abonné moyenne tension 20/5,5 ou 3,2 kV soumis à l’accord du
distributeur. Le poste comprendra en particulier un transformateur privé ainsi qu’une installation de
comptage de l’énergie.


1.1       Critères de choix d’une alimentation M.T.

Ces critères sont essentiellement économiques, à titre indicatif on peut estimer qu’elle devient
intéressante si la section des câbles des départs B.T. dépasse 25 mm2 en B.T., que la puissance
appelée est supérieure à 60 kVA et qu’il n’y a pas de réseau de distribution publique.

Dans ces conditions, la solution M.T. est en général plus économique :

      -      grâce à des sections de câbles plus réduites,
      -      grâce à l’existence d’un point de fourniture unique en M.T.

Elle permet l’alimentation de fortes puissances sur des distances allant jusqu’à 10 km (en triphasé
5,5 kV et environ 3 km en monophasé 3,2 kV). C’est pourquoi on rencontre de telles installations
sur les grandes voies de circulation, sur les échangeurs, sur les grands parkings.


1.2       Caractéristiques d’un réseau d’éclairage M.T.

Le réseau est constitué par :

      -      des câbles M.T.,
      -      des transformateurs abaisseurs,
      -      des câbles basse tension alimentant un ou plusieurs candélabres,
      -      un réseau de terre.

Les transformateurs, installés dans des fosses facilement accessibles ont des puissances de 0,4
kVA à 50 kVA et seront utilisés à 80 % de leur puissance nominale.

Ils seront munis de prises de réglage (+ 2,5 %, + 5 %, + 7,5 %, + 10 %) permettant l’adaptation de
la tension réseau à la tension d’alimentation nominale des lampes.




                                                                                         Page 40 sur 54
2         Alimentation basse tension

2.1       Armoire de livraison

Sauf dans le cas où la puissance de l’installation ou l’association avec d’autres charges justifie un
poste de transformation, l’alimentation se fera à partir d’une armoire de livraison privée spécialisée,
installée de préférence à proximité d’un poste de distribution publique.

Elle comprend :

      -      les appareils de comptage,
      -      une protection générale,
      -      l’appareillage de commande,
      -      les protections des différents départs.

N.B. : Une exception à cette règle est constituée par les installations commandées par un relais de
fréquence qui sont alors directement raccordées au réseau de distribution publique.


2.2       Mise en œuvre des réseaux

Les réseaux d’éclairage public peuvent être de différentes natures :

      -      souterrains : ils sont alors spécialisés ;
      -      aériens spécialisés, c’est-à-dire électriquement et mécaniquement séparés des réseaux
             de distribution publique d’électricité ;
      -      aériens sur supports communs au réseau de distribution mais électriquement séparés ;
      -      aériens non séparés électriquement. Ils utilisent alors les mêmes supports et le même
             conducteur neutre que le réseau de distribution publique.

      Réseaux souterrains

      Les câbles du type U 1000 RVFV ou U 1000 RGPFV sont posés conformément à l’arrêté
      technique du 28 mai 1997 :

      -      à 0,70 m sous trottoir,
      -      à 1,00 m sous chaussée,
      -      éventuellement sous fourreau,
      -      avec un dispositif avertisseur.

      Le raccordement se fera de préférence en coupure, ce qui ne pose aucun problème si la
      section des câbles est inférieure ou égale à 25 mm2.

      On posera dans la même tranchée un conducteur cuivre d’au moins 25 mm2 de section pour
      la mise à la terre (voir § suivant : protections).

      Réseaux aériens

      Dans la plupart des cas, le recours à ce mode de distribution trouve sa justification dans
      l’utilisation de supports communs à ceux du réseau B.T.

      Il est nécessaire de s’assurer que les espacements des supports sont compatibles avec les
      règles photométriques d’implantation.

      Les contraintes d’effort dues aux conducteurs d’E.P. nécessitent une vérification de la bonne
      tenue des supports.




                                                                                       Page 41 sur 54
Les réseaux à neutre commun, très répandus par le passé, tendent à disparaître en raison :

       -      des puissances nécessaires à un éclairage public correct,

       -      des règles de sécurité imposant une concordance entre zones d’action de l’éclairage
              public et des postes de distribution publique qui tendent à se multiplier.

       Les réseaux électriquement séparés sont préconisés pour toute nouvelle installation et seront
       utilisés en câble isolé torsadé, intégré ou non dans le câble de distribution publique.
       L’utilisation de câble isolé facilite la conception et la réalisation des réseaux ainsi que leur
       entretien ultérieur grâce à la séparation électrique totale.



3.         Protection des réseaux E.P.

Les installations doivent être munies d’une protection contre les contacts directs et indirects (norme
C 17-200) ainsi que d’une protection contre les surcharges et courts-circuits.


3.1        Contacts directs

Toutes les parties actives des matériels électriques doivent être protégées par isolation ou par des
obstacles contre tout contact direct, fortuit ou non.

Les armoires ainsi que les portillons d’accès des candélabres doivent pouvoir être fermées à clé ou
à l’aide d’un outil.

Le matériel utilisé doit avoir au moins un degré de protection IP2XX.


3.2        Contacts indirects

La norme C 17-200 considère 2 types d’installations :

-     type 1 :      installations dont une interruption pourrait mettre en cause la sécurité des
                    personnes. L’éclairage public appartient à ce groupe.

-     type 2 :      installations dont l’interruption, tout en apportant une gêne, ne compromet pas
                    réellement la sécurité des usagers (cabines téléphoniques, abris, panneaux
                    publicitaires, etc…).




                                                                                       Page 42 sur 54
L’autre critère intervenant dans le choix du système de protection est le schéma des liaisons à la
terre. Il peut être :

-   du type TN : masses des appareils reliés au neutre de la source d’alimentation




-   du type TT : masses des appareils et neutre de la source reliés à des prises de terre distinctes




                                                                                      Page 43 sur 54
L’installation se comporte de 2 manières très différentes en cas de défaut.

Alors que pour les installations de type 2 une protection différentielle (identique à celle des
installations intérieures) sera exigée, les mesures à prendre pour les installations de type 1 sont les
suivantes :

-     dispositifs individuels de protection contre les surintensités et matériels de classe I, chaque fois
      que des prises de terre de faible résistance peuvent être réalisées (avec schéma TT).

Cette mesure sera mise en œuvre lorsque la résistance de la prise de terre des masses sera faible
(de l’ordre de 2    au maximum) et que les fusibles de protection en pied de candélabre ne
dépassent pas 2 à 4 A d’intensité nominale.

Dans ces conditions, la rupture du fusible doit intervenir dans un temps suffisamment court pour
exclure tout danger pendant le contact accidentel.

Dans le cas de difficultés pour la réalisation de prises de terre suffisamment faibles, il peut être
envisagé d’utiliser des disjoncteurs différentiels statiques à réarmement automatique développés
par certains constructeurs.

-     emploi de matériels de classe II : conducteurs, luminaires, boîtiers de raccordement.

Le point délicat dans la réalisation est constitué par l’entrée du câble de réseau (isolation
supplémentaire).

Conformément à la NF C 15-100, la masse du candélabre ne doit pas être reliée à la terre.



3.3      Surintensités

La norme C 17-200 impose la protection des canalisations contre les surcharges et courts-circuits
de manière à éviter tout échauffement nuisible à l’isolation des conducteurs et à leur
environnement.

Cette protection sera assurée soit par des fusibles, soit par des disjoncteurs en tête. Son
fonctionnement sera garanti si, pour un courant nominal du dispositif de protection et une section
de conducteur donnés, la longueur de la canalisation ne dépasse pas une certaine valeur (voir
tableau dans la NFC 17-205).

En outre, il faut s’assurer que le pouvoir de coupure du dispositif de protection est au moins égal au
courant de court-circuit présumé au point où ce dispositif est installé.




                                                                                          Page 44 sur 54
E.   CALCULS DES RESEAUX EN BT EN EP SELON LA NORME C17-205 :




                                                          Page 45 sur 54
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Page 49 sur 54
Page 50 sur 54
Page 51 sur 54
Page 52 sur 54
F.     NORMES ET DOCUMENTATION ASSOCIEES

De nombreuses normes ont été édictées dans le domaine de l’éclairage public comme dans celui
des installations électriques.

Les principaux documents de référence sont :

1.     Principales normes

NFC EN – NF C (UTE)




                                                                              Page 53 sur 54
2.       Autres documents ou texte de référence

     -      Recommandations relatives à l’éclairage des voies publiques (édition Lux de l’AFE)
     -      Guide Promotelec : installations électriques dans les espaces externes




                                                                                    Page 54 sur 54

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  • 1. Formation à Distance MASTER MGIEC RESEAUX D’ECLAIRAGE PUBLIC Jean-Jacques GRAFF Mise à jour du 02/04/2010 Page 1 sur 54
  • 2. SOMMAIRE A. DEFINITIONS DE BASE ............................................................................................4 1. But de l’éclairage public .............................................................................................4 2. Caractéristiques de la lumière.....................................................................................4 3. Grandeurs et unités photométriques de base...............................................................6 3.1. Flux lumineux....................................................................................................6 3.2. Intensité lumineuse ..........................................................................................6 3.3. Eclairement .......................................................................................................6 3.4. Luminance .........................................................................................................7 3.5. Efficacité lumineuse d’une lampe ou d’un ensemble .................................8 3.6. Courbe d’égale intensité lumineuse (ou courbe isocandela) ....................8 3.7. Courbe isolux ou isoéclairement....................................................................8 3.8. Courbe isoluminance .......................................................................................9 3.9. Facteur d’uniformité d’éclairement ................................................................9 3.10. Facteur d’uniformité de luminance ..............................................................10 3.11. Rapport R ........................................................................................................10 3.12. Eblouissement ................................................................................................10 B. LE MATERIEL ET SES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES .....................11 1. Valeurs générales qualifiant le matériel....................................................................11 1.1 Tension normale d’un appareil.....................................................................12 1.2 Puissance nominale d’une lampe................................................................12 1.3 Puissance nominale d’un ensemble (lampe & appareillage) ..................12 1.4 Puissance apparente nominale d’un appareil............................................12 1.5 Durée de vie nominale d’une lampe............................................................12 1.6 Rendement d’un luminaire............................................................................12 1.7 Utilance ............................................................................................................12 1.8 Facteur d’utilisation d’une installation .........................................................13 2. Les lampes et appareillages auxiliaires.....................................................................13 2.1 Les lampes à incandescence.......................................................................13 2.2 Lampes à décharge .......................................................................................14 2.2.1 Principe ....................................................................................................14 2.2.2 L’appareillage accessoire ou ballast ...................................................14 2.2.3 Principaux types de lampes à décharge ............................................14 2.3 Les lampes fluorescentes .............................................................................17 2.4 Caractéristiques des lampes ........................................................................18 3. Le luminaire ..............................................................................................................19 3.1 Définition des buts..........................................................................................19 3.2 Caractéristiques et constitution des luminaires fonctionnels ..................19 3.3 Eléments déterminants du choix d’un luminaire........................................24 3.4 Photométrie .....................................................................................................25 4. Le candélabre ............................................................................................................27 4.1 Eléments d’un candélabre ....................................................................27 4.2 Divers types de candélabres ................................................................29 Page 2 sur 54
  • 3. C. LE PROJET EN ECLAIRAGE PUBLIC ................................................................30 1. Environnement................................................................................................30 2. Photométrie .....................................................................................................30 3. Classification des voies .................................................................................32 4. Types d’implantations....................................................................................34 5. Définition d’un projet par la méthode du Rapport R .................................35 6. Calcul de la luminance ..................................................................................37 7. Etablissement d’un avant-projet...................................................................38 8. Contrôle photométrique des installations ...................................................38 D. ALIMENTATION ELECTRIQUE DES INSTALLATIONS................................40 1. Alimentation moyenne tension .....................................................................40 1.1 Critères de choix d’une alimentation M.T...........................................40 1.2 Caractéristiques d’un réseau d’éclairage M.T. ..................................40 2 Alimentation basse tension...........................................................................41 2.1 Armoire de livraison ...............................................................................41 2.2 Mise en œuvre des réseaux.................................................................41 3. Protection des réseaux E.P..........................................................................42 3.1 Contacts directs......................................................................................42 3.2 Contacts indirects...................................................................................42 3.3 Surintensités ...........................................................................................44 E. CALCULS DES RESEAUX EN BT EN EP SELON LA NORME C17-205 :......45 F. NORMES ET DOCUMENTATION ASSOCIEES .................................................53 1. Principales normes.........................................................................................53 2. Autres documents ou texte de référence ...................................................54 Page 3 sur 54
  • 4. A. DEFINITIONS DE BASE 1. But de l’éclairage public L’éclairage public doit permettre aux usagers de la voie publique de circuler de nuit avec une sécurité et un confort aussi élevé que possible. Il ne s’agit pas pour autant de reconstituer les conditions diurnes, mais de rendre aisé pour l’automobiliste la perception et la localisation des points singuliers de la route et des obstacles éventuels. Pour le piéton, il s’agit d’assurer la visibilité distincte des bordures de trottoirs, des véhicules et des obstacles et d’éviter les zones d’ombres. L’éclairage public doit assurer une bonne visibilité qui dépendra : - du contraste entre l’objet à visualiser et le fond (notion de luminance), - de l’éblouissement dont l’inconfort doit être réduit au strict minimum, la perception des obstacles se faisant le plus souvent par effet silhouette. L’effet de l’éclairage public sur la sécurité des personnes sur la voie publique a fait l’objet de nombreuses recherches pour tenter une estimation chiffrée. Ces recherches concernent : - l’effet de l’éclairage sur la diminution du nombre d’accidents de circulation : des réductions de 30 % à 40 %, du nombre d’accidents sont obtenues lorsque l’on passe d’une vieille installation à faible niveau (0,3 cd/m2 par exemple) à une installation conforme aux normes actuelles. - L’effet de l’éclairage sur la diminution des agressions et effractions : une étude effectuée en France, dans la Communauté Urbaine de Lyon montre par exemple que sur 100 agressions de nuit, 42 ont lieu là où l’éclairement est inférieur 5 lux et 3 seulement là où il dépasse 20 lux. Des réductions de 50 % des effractions, vols et actes de vandalisme ont été fréquemment constatées aux Etats-Unis et en Angleterre par exemple après modernisation de l’éclairage public. Les conditions les plus sévères restent cependant celles de la circulation automobile qui constituent la base de tous les éléments chiffrés des études préalables à la réalisation d’une installation d’éclairage public. 2. Caractéristiques de la lumière Une radiation de couleur donnée est caractérisée par sa fréquence. La longueur d’onde dans le vide λ d’une radiation monochromatique est la distance qu’elle parcourt dans le vide pendant la durée T d’une période : λ = c T = c/f avec : { f = fréquence = 1/T { c = vitesse de la lumière dans le vide = 300 000 km/s La longueur d’onde varie avec la vitesse de propagation, donc avec la nature du milieu, la fréquence reste constante. La longueur d’onde de la lumière visible est comprise entre 0,4 microns pour le violet et 0,7 microns pour le rouge. Page 4 sur 54
  • 5. L’œil humain ne perçoit pas toutes les composantes du spectre de la même manière. On peut représenter sa sensibilité par une courbe d’efficacité relative V (λ) qui aura la valeur 1 pour la longueur d’onde où elle est maximale. Les courbes d’efficacité ci-dessous sont admises depuis 1924 et représentent l’observateur de référence photométrique CIE. Le spectre de la lumière naturelle est divisé en 8 bandes colorées définies par la Commission International de l’Eclairage. Bandes Couleurs Limite des bandes en nanomètres 1 violet foncé 380 – 420 2 violet 420 – 440 3 bleu 440 – 460 4 bleu vert 460 - 510 5 vert 510 – 560 6 jaune 560 – 610 7 orange 610 – 660 8 rouge 660 - 760 La lumière transporte de l’énergie par rayonnement, c’est-à-dire en dehors de tout support matériel. La terre reçoit ainsi en moyenne une puissance d’environ 1 kW/m2 à midi, en été. Les radiations infrarouges sont surtout employées lorsqu’on se propose d’échauffer un corps à l’aide d’un rayonnement. Elles sont facilement absorbées par les corps usuels et sans danger pour le corps humain. Leurs utilisations principales sont : - le chauffage des espaces découverts, - le séchage des peintures, denrées alimentaires, etc…, - la cuisson au grill, - les traitements médicaux. Les radiations ultraviolettes ont un effet nocif sur les cellules vivantes (trouble de la vue, coups de soleil). On les utilise pour détruire les germes et les bactéries. Elles provoquent la fluorescence de certains corps (lumière noire) et impressionnent les émulsions photographiques. Page 5 sur 54
  • 6. 3. Grandeurs et unités photométriques de base 3.1. Flux lumineux La quantité d’énergie rayonnée par seconde dans toutes les directions sous forme de radiations lumineuses (débit de lumière) est nommée flux lumineux. Il est utile en général de connaître aussi pour une source la valeur du flux dans une portion déterminée de l’espace, un cône par exemple. Le flux exprime l’aptitude d’un rayonnement lumineux à produire une sensation lumineuse. Symbole : ф unité : le lumen (lm) A titre indicatif, le tableau ci-dessous donne quelques valeurs du flux émis par quelques sources : - lampe à incandescence standard 100 W 220 V ……………………….. 1 400 lm - lampe tubulaire fluorescente 40 W …………………………...………….. 3 000 lm - lampe à ballon fluorescente 400 W ….…………………………………. 23 000 lm - lampe à vapeur de sodium à basse pression 180 W …………………. 31 500 lm 3.2. Intensité lumineuse C’est une grandeur destinée à caractériser l’émission de lumière dans une direction donnée. C’est le rapport du flux (dф) émis par une source dans un cône infiniment petit entourant la direction, à la valeur de l’angle solide du cône (d ). Symbole : I unité : la candela (cd) I = dф / d Historiquement c’est la première grandeur photométrique qui a été introduite. La candela est définie comme étant la 60ème partie de l’intensité lumineuse émise par 1 cm2 de la surface du corps noir étalon réalisé par un bain de platine à la température de solidification (2046º K). A titre indicatif, le tableau ci-dessous donne quelques valeurs d’intensité lumineuse pour quelques sources : - lampe de bicyclette avec réflecteur centre du faisceau …………………… 250 cd - lampe à incandescence à réflecteur interne intensif 150 W 24 V ……. 24 000 cd - lampe à vapeur de mercure à réflecteur incorporé 1000 W ………….. 12 000 cd - feu de phare marin ……………………………………………………. 2 000 000 cd 3.3. Eclairement La densité du flux lumineux (dф) tombant sur une surface (dS) est désignée sous le nom d’éclairement. Symbole : E unité : lux (L) E = dф / dS On démontre que l’éclairement horizontal E produit en un point M par une source à une hauteur h au-dessus du sol, envoyant un rayonnement I sous l’angle d’incidence λ est donné par : E = I cos3 λ /h2 = I cos λ /r2 Page 6 sur 54
  • 7. Cette relation renferme les deux lois de l’éclairement produit par un point lumineux : - loi de la distance : E varie en raison inverse du carré de la distance de la source au point éclairé - loi de l’obliquité : E varie comme le cosinus de l’angle d’obliquité. λ Ordre de grandeur de quelques éclairements : sur une plage à midi par temps clair 100 000 lux aube et crépuscule 500 lux bureaux avec très bon éclairage 800 lux Si l’éclairement d’une surface n’est pas uniforme, on considère son éclairement moyen qui est égal à ф/S (ф flux total reçu par la surface S). L’éclairement se mesure avec un luxmètre. 3.4. Luminance La notion de luminance fait intervenir directement l’apparence d’une surface. Une surface grise ou blanche, placée dans les mêmes conditions d’éclairement, n’apparaîtra pas à l’œil de la même manière. La luminance d’une surface, d’un corps ou d’un objet, dépend à la fois de son éclairement et de son pouvoir réflecteur. Chaque élément de surface agit comme une source ponctuelle secondaire et émet de la lumière dans différentes directions avec différentes intensités lumineuses. La luminance en un point d’une surface dans une direction donnée est égale au quotient de l’intensité lumineuse (dI) dans la direction donnée d’un élément infiniment petit de la surface (dS) entourant le point, par l’aire de la projection orthogonale de cet élément sur un plan perpendiculaire à cette direction. L = dI / dS cos α Symbole L unité : cd/m2 Page 7 sur 54
  • 8. La luminance se mesure avec un luminance-mètre. On considère aussi la luminance moyenne qui est la moyenne des luminances mesurées en différents points judicieusement choisis. La luminance sera : - voisine de 0 pour une surface sombre et non éclairée, - de l’ordre de 1 cd/m2 pour une surface ensoleillée, - de l’ordre de 20 000 cd/m² pour une surface enneigée, - elle peut atteindre 100 000 cd/m2 pour certaines sources lumineuses. En éclairage public on s’intéressera : - aux luminances des chaussées et obstacles divers, - aux luminances des sources qui dans certains cas pourraient provoquer l’éblouissement. 3.5. Efficacité lumineuse d’une lampe ou d’un ensemble Quotient du flux lumineux émis par une lampe, par la puissance consommée de la lampe ou par la puissance totale (lampe + auxiliaire). Il s’exprime en lumens par watt (lm/W). 3.6. Courbe d’égale intensité lumineuse (ou courbe isocandela) Courbe unissant les points représentatifs des directions dans lesquelles l’intensité lumineuse d’une source est la même. D’ordinaire, on imagine que cette courbe est tracée sur une sphère ayant la source comme centre, et on la représente sur une projection plane de la surface sphérique. Exemple : 3.7. Courbe isolux ou isoéclairement Courbe joignant les points d’égal éclairement d’une surface. Page 8 sur 54
  • 9. 3.8. Courbe isoluminance Courbe joignant les points d’égale luminance d’une surface. Exemples : 3.9. Facteur d’uniformité d’éclairement Rapport de l’éclairement minimal d’une surface à son éclairement moyen : J = E min/E moy Page 9 sur 54
  • 10. 3.10. Facteur d’uniformité de luminance Rapport de la luminance minimale à la luminance moyenne de la surface éclairée pour des conditions d’observations données : M = L min/l moy On peut observer une uniformité longitudinale (calculée parallèlement à la voie) et transversale (perpendiculaire à la voie) 3.11. Rapport R Pour l’établissement d’un projet d’éclairage simplifié, une relation est introduite entre l’éclairement moyen et la luminance moyenne d’une chaussée ; le rapport R donne une indication globale des propriétés réfléchissantes du revêtement. R = E moy / L moy 3.12. Eblouissement L’éblouissement est une notion que chacun peut appréhender en regardant volontairement une source lumineuse particulièrement intense ou en passant rapidement d’un milieu obscur à un endroit fortement éclairé. On définit plus rigoureusement l’éblouissement relativement aux conditions de vision dans lesquelles on éprouve : - soit une gêne (éblouissement d’inconfort) ; - soit une réduction de l’aptitude à distinguer des objets (éblouissement d’incapacité) ; - soit les deux sensations simultanément. Ces conditions proviennent d’une répartition défavorable des luminances ou de leur échelonnement entre des valeurs extrêmes trop différentes, ou par suite de contrastes excessifs dans l’espace et le temps. On distingue l’éblouissement d’inconfort, qui, produit une sensation désagréable sans nécessairement troubler la visibilité, et l’éblouissement perturbateur qui modifie les conditions de la vision sans causer nécessairement une sensation désagréable. La limitation de l’éblouissement des installations d’éclairage public permet, entre autre, une amélioration des conditions de visibilité des usagers de la route. Page 10 sur 54
  • 11. B. LE MATERIEL ET SES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES 1. Valeurs générales qualifiant le matériel Un candélabre se compose en général de plusieurs éléments qui sont : le luminaire la lampe les accessoires éventuels de la lampe le raccordement électrique le fût et la crosse la fondation Page 11 sur 54
  • 12. 1.1 Tension normale d’un appareil Valeur de la tension d’alimentation qui figure dans la désignation d’un appareil et pour laquelle il a été conçu. Elle s’exprime en volts. 1.2 Puissance nominale d’une lampe Puissance indiquée par le constructeur et consommée par la lampe en fonctionnement normal sous la tension nominale. Elle s’exprime en watts. 1.3 Puissance nominale d’un ensemble (lampe & appareillage) Puissance indiquée par le constructeur et consommée par la lampe et les appareillages auxiliaires en fonctionnement normal sous la tension nominale. Elle s’exprime en watts. 1.4 Puissance apparente nominale d’un appareil Puissance apparente indiquée par le constructeur, mesurée à l’entrée de l’appareil en fonctionnement normal sous la tension nominale. Elle s’exprime en volts ampère. 1.5 Durée de vie nominale d’une lampe Temps moyen pendant lequel une lampe d’un type donné, placée dans les conditions précisées ci- après, doit fonctionner de la façon suivante : - pour une lampe à incandescence, être en état de marche - pour une lampe à décharge, être en état de marche et avoir un flux lumineux moyen égal à 85 % du flux nominal initial. 1.6 Rendement d’un luminaire Dans les conditions d’utilisation données, c’est le rapport du flux sortant du luminaire dans des conditions d’utilisation données, au flux émis par la lampe dans les mêmes conditions. 1.7 Utilance Rapport entre le flux reçu par la chaussée et le flux sortant des luminaires. Page 12 sur 54
  • 13. 1.8 Facteur d’utilisation d’une installation Rapport entre le flux reçu par la chaussée et le flux émis par les lampes. Formules : 2) Facteur d’utilisation = rendement x utilance 3) Eclairement moyen = flux par mètre carré x facteur d’utilisation Remarque : Les méthodes recommandées pour la photométrie font l’objet de la norme UTE C 71 120 et 71 121. 2. Les lampes et appareillages auxiliaires Les types de lampe les plus courants sont : Les lampes à incandescence Les lampes à décharge Les lampes à fluorescence Les deux derniers types nécessitent des accessoires. 2.1 Les lampes à incandescence Un filament de carbone ou de métal soumis à une différence de potentiel s’échauffe et devient lumineux. Seule une température élevée conduit à une efficacité lumineuse notable. Pratiquement le seul matériel utilisé est le tungstène dont la température de fusion est de 3650ºK, ce qui permet des températures de fonctionnement de 2 800 à 3000ºK. Alors que les premières lampes étaient à vide, les lampes actuelles contiennent un gaz neutre (azote, argon, krypton, xénon) qui ralentit l’évaporation et permet une température plus élevée que dans le vide. Efficacité Plus le gaz est lourd, plus il est efficace. La plus grande partie de l’énergie dissipée par une lampe à incandescence se situe dans le domaine de l’infrarouge. Ceci explique la faible efficacité lumineuse de ces lampes qui se situe entre 10 et 20 lm/watt. Durée de vie La durée de vie moyenne a été fixée à 1 000 heures et résulte d’un compromis avec l’efficacité qui baisse lorsque la température de fonctionnement augmente. La lampe à incandescence est très sensible aux variations de tension. Ainsi la durée de vie passe en moyenne de 1000 heures à 350 heures pour une surtension de 10 % et 1000 à 3600 heures pour une sous-tension de 10 %. Page 13 sur 54
  • 14. Les lampes aux halogènes Ce sont des lampes à incandescence dans lesquelles on a rajouté au gaz de remplissage une faible quantité d’un halogène (iode ou brome). Dans l’ampoule, à 600º environ, l’halogène forme avec le tungstène évaporé un halogénure de tungstène qui, à la température du filament se décompose et restitue le tungstène au filament (à 3100º) et l’halogène à l’atmosphère gazeuse. Les ampoules sont en quartz, de très petites dimensions, ont une efficacité lumineuse plus élevée (20 à 27 lm/W) et une durée de vie de 2000 heures. Aucun noircissement n’apparaît au cours du fonctionnement. Elles sont très utilisées dans les projecteurs. 2.2 Lampes à décharge 2.2.1 Principe Dans une ampoule remplie d’un gaz rare, on applique une tension croissante aux bornes de deux électrodes. Pour une valeur, dite tension d’amorçage le gaz s’illumine et l’ampoule devient source de lumière. La lumière fournie est caractéristique du gaz et influencée par sa pression. 2.2.2 L’appareillage accessoire ou ballast La mise sous tension des électrodes provoque l’ionisation du gaz contenu dans l’ampoule. Cette ionisation s’accroîtrait à l’infini si l’on ne procédait pas à une stabilisation. On y parvient en limitant le courant électrique au moyen d’un appareil auxiliaire (ballast + compensation par condensateur). La lampe à décharge a une caractéristique de pente négative (la tension diminue lorsque l’intensité augmente). Pour stabiliser le courant il est nécessaire de brancher en série avec la lampe une impédance de grandeur convenable pour rendre à la caractéristique sa pente positive. Pour éviter la perte d’énergie que provoquerait une résistance purement ohmique, on préfère utiliser une résistance inductive. La tension du secteur doit alors être plus élevée que la tension d’amorçage ce qui amène à utiliser un transformateur qui à la fois élève la tension du réseau et joue en même temps le rôle de self. 2.2.3 Principaux types de lampes à décharge Sodium basse pression - constitué par un tube à décharge en U - amorçage dans le néon avec le tube à décharge placé dans le vide. Le sodium à froid est sous forme de gouttelettes - le tube comporte un revêtement d’indium pour créer une meilleure isolation thermique - efficacité lumineuse très élevée : 100 à 180 lm/Watt - temps de mise en régime 6 à 12 minutes - les ballasts sont des autotransformateurs donnant une tension d’amorçage de 600 V - la lumière monochromatique en limite l’usage à l’éclairage routier - 8 000 heures pour 4 h/allumage – facteur de puissance 0,3 Page 14 sur 54
  • 15. Sodium haute pression - tube à décharge en céramique translucide - renferme du sodium sous forme d’amalgame en même temps qu’un gaz rare - des supports souples spéciaux sont prévus pour empêcher la vibration du tube à décharge pendant son fonctionnement - l’ampoule extérieure est vide - efficacité lumineuse élevée : 65 à 130 lm/watt - deux gammes : tubulaires claires, ovoïdes satinées - temps de mise en régime : 2 à 3 minutes - 8000 heures pour 4 h/allumage – facteur de puissance 0,5 La lampe nécessite en plus du ballast habituel, un amorceur pour porter la tension d’amorçage à des valeurs suffisamment élevées (2 500 à 3000 V). Les tolérances admises pour la tension d’alimentation sont de l’ordre de 6 à 8 %. Lampe à vapeur de mercure à haute pression à ballon fluorescent La lampe comporte un tube à décharge en quartz. Celui-ci contient de l’argon et une goutte de mercure. Une ampoule de forme ovoïde recouverte d’une poudre fluorescente protège le tube à décharge et participe à l’émission lumineuse. La poudre la plus utilisée est dite au « vanadate d’yttrium activé à l’europium » et fournit des radiations rouges. On utilise aussi comme poudre le germanate de magnésium. Le courant d’amorçage est sensiblement supérieur de 50 % au courant de marche. Temps de mise en régime 3 à 5 mn. Le réamorçage ne peut se faire qu’après baisse de la température de la lampe c’est-à-dire après quelques minutes. Durée de vie : 8000 heures pour 4 h/allumage pouvant atteindre 12 000 h. Efficacité lumineuse : 45 à 60 lm/watt. Page 15 sur 54
  • 16. L’allumage et le fonctionnement correct nécessitent une tension ne variant pas de + 5 % par rapport à la tension de réglage. Il peut y avoir extinction au-delà de 7 % de chute. Les lampes à vapeur de mercure à haute pression à ampoule claire ne sont pratiquement pas utilisées en France pour l’éclairage public sauf dans le cas d’éclairage de jardin où leur lumière bleue – verte présente un intérêt particulier. Lampe à décharge à iodure métallique Le tube à décharge renferme des iodures métalliques (de mercure, sodium, thallium, indium). L’émission spectrale de ces métaux complète celle du mercure ou se substitue à elle d’où une efficacité lumineuse très élevée (80 à 95 lm/W) et une lumière presque blanche. La durée de vie est de l’ordre de 4000 heures pour 4 heures par allumage pour les lampes de 400 W et 1000 W et de 2000 heures pour les lampes de 2000 W. Page 16 sur 54
  • 17. 2.3 Les lampes fluorescentes Si dans un tube une quantité faible de mercure est volatilisée (basse pression), la radiation qui domine est l’ultraviolet. Les tubes seront de grande dimension pour maintenir la pression faible. L’intérieur du tube est revêtu d’une poudre qui s’illumine par fluorescence. On obtient un spectre continu. La couleur de la lumière émise dépend de la nature de la poudre ou du mélange de poudre. Une infinité de couleurs de lumières sont réalisables comme le révèlent les courbes d’émission spectrales de quelques substances fluorescentes ci-dessous. La longueur et la forme des tubes varient avec la puissance. Le flux est influencé par la température ambiante fixée théoriquement à 25º pour des valeurs du tableau ci-dessous correspondant à la couleur « blanc industrie ». Il peut descendre jusqu’à 55 % de ces valeurs pour la couleur confort de luxe et reste intermédiaire pour les autres couleurs. - efficacité lumineuse : 55 à 95 lm/W (tubulaires) 50 lm/W (compactes) - durée de vie : 7500 heures (tubulaires)5000 heures (compactes) L’amorçage peut se faire par un simple interrupteur sur le circuit dit de préchauffage ou plus généralement par un appareillage appelé starter (comportant un bilame). Il existe un dispositif sans starter consistant en une électrode auxiliaire de grande résistance qui conduit progressivement la décharge jusqu’à l’électrode opposée (bande métallisée interne). La compensation du facteur de puissance peut se faire par association judicieuse des tubes, par compensation individuelle ou groupée. Page 17 sur 54
  • 18. 2.4 Caractéristiques des lampes Le tableau ci-dessous donne les principales caractéristiques des lampes les plus courantes. Page 18 sur 54
  • 19. 3. Le luminaire 3.1 Définition des buts C’est un ensemble mécanique, optique et électrique qui comprend une ou plusieurs lampes qui doit répondre aux objectifs suivants : - distribuer le flux lumineux en assurant aux lampes conservation des caractéristiques et durée de vie - contrôler le flux en évitant toute gêne d’éblouissement notamment avoir des qualités électriques et mécaniques tenant compte du milieu où l’appareil est installé protéger les lampes et dispositifs électriques et mécaniques contre l’action des intempéries. Les différentes catégories de luminaires d’éclairage extérieur sont : - les luminaires fonctionnels pour lesquels les caractéristiques photométriques sont précises et prépondérantes - les luminaires décoratifs où l’aspect esthétique prend souvent le pas sur les caractéristiques photométriques - les luminaires destinés aux ponts et tunnels - les projecteurs réservés aux grands espaces. 3.2 Caractéristiques et constitution des luminaires fonctionnels De formes extérieures variables, ils possèdent tous un réflecteur qui permet la répartition désirée du flux lumineux. Leur rôle est de fournir le meilleur éclairage possible, avec le moins possible de consommation électrique et le moins possible de frais d’entretien. Ils comprennent : - le système optique qui se compose : du réflecteur réalisé en aluminium traité contre la corrosion en particulier, ou en verre rendu réfléchissant (projection d’aluminium, argenture, prismes) Selon la matière utilisée, on obtient les coefficients de réflexion ci-dessous : o aluminium traité électrolytiquement et anodisé de 85 % (ext. pur) à 77 % (99,5 % Al) o Al poli 70 % o métal chromé 66 % o miroir argenté 90 % o verre prismatique 80 % o émail blanc vitrifié 79 à 80 % La conception de l’optique, en particulier la position de la source, définit également le luminaire du point de vue défilement. Les critères de défilement sont les suivants : Page 19 sur 54
  • 20. Direction Valeur maximale de l’intensité émise Type de sous intensité luminaire maximale 90° 80° Défilé 0 – 65° 10 cd/l 1 000 lm 30 cd/l 1 000 lm Semi-défilé 0 – 75° 50 cd/l 1 000 lm 100 cd/l 1 000 lm Non-défilé 0 – 90° 1 000 cd indépendamment du flux Ces critères correspondent à une classification des luminaires par rapport au risque d’éblouissement, sans pour autant permettre d’évaluer un degré précis de gêne. Lorsque l’on veut apprécier l’éblouissement par le calcul de l’indice de confort G, il faut connaître l’indice spécifique du luminaire [ISL = f (I 80º, I 88º, s) où s est la surface apparente de la partie lumineuse du luminaire dans certaines conditions d’observation]. Les réflecteurs des appareils pour lampes Na HP doivent être conçus de manière à ce que les rayons réfléchis par l’optique ne traversent pas le tube à décharge. éventuellement d’un réfracteur : en verre ou matière plastique qui constitue alors la vasque de l’appareil. un dispositif de réglage de la source afin d’assurer la meilleure répartition possible du flux lumineux. En général le fabricant fournit dans ses catalogues la courbe des facteurs d’utilisation en fonction du rapport l/h (l, largeur de chaussée ou trottoir, h hauteur de feu). Ces courbes permettent l’établissement rapide des projets d’éclairage, le luminaire étant choisi. Une grandeur importante est l’angle d’inclinaison du luminaire par rapport à l’horizontale. Page 20 sur 54
  • 21. Corps de luminaire Il peut être composé d’une seule ou de plusieurs pièces et il est indépendant du système optique (sauf exceptions). L’ensemble des éléments doit : permettre facilement le remplacement et le réglage des lampes assurer la protection des organes électriques avoir une excellente résistance à la corrosion, aux variations thermiques et au rayonnement solaire ainsi qu’aux chocs mécaniques et aux vibrations Ils sont en général réalisés en aluminium ou en matière plastique moulée. - Les dispositifs de fixation et de fermeture La fixation peut éventuellement être orientable. Page 21 sur 54
  • 22. La fermeture se justifie : soit pour des raisons esthétiques soit pour des raisons liées à l’environnement (degré de pollution). La fermeture des luminaires, si elle existe, devra être d’excellente qualité. Les caractéristiques mécaniques des luminaires sont définies par leur indice IP à 2 ou 3 chiffres : le 1er caractérise la pénétration de corps solides étrangers le 2ème caractérise la pénétration des liquides le 3ème caractérise le degré de protection aux chocs L’indice minimal requis en éclairage public selon le lieu d’installation est défini dans les tableaux ci- dessous : Premier chiffre. Degré de protection Chiffre Deuxième chiffre. Degré de protection contre la pénétration des corps caractéristique contre la pénétration des corps liquides solides 0 Non protégé Non protégé Protégé contre les corps solides de Protégé contre les chutes verticales de 1 diamètre supérieur ou égal à 50 mm gouttes d’eau Protégé contre les chutes d’eau pour une Protégé contre les corps solides de 2 inclinaison maximale de 15° du luminaire de diamètre supérieur ou égal à 12,5 mm part et d’autre de la verticale Protégé contre l’eau « en pluie » tombant Protégé contre les corps solides de 3 de part et d’autre sous un angle inférieur ou diamètre supérieur ou égal à 2,5 mm égal à 60° par rapport à la verticale Protégé contre les corps solides de Protégé contre les projections d’eau dans 4 diamètre supérieur ou égal à 1 mm toutes les directions 5 Protégé contre les poussières nuisibles Protégé contre les jets d’eau 6 Etanche aux poussières Protégé contre les paquets de mer 7 Protégé contre les effets d’immersion 8 Protégé contre l’immersion prolongée La partie en bleu caractérise la limite inférieure du degré IP des luminaires d’éclairage extérieur (IP23). La partie en vert caractérise la limite inférieure des appareils ou des appareils dits « étanches ». Page 22 sur 54
  • 23. Degrés de protection minima conseillés Ambiances, hauteurs d’utilisation, lieux d’utilisation Autre Luminaire Optique partie complet Ambiances non polluantes, non poussiéreuses et non corrosives à l’abri des insectes et des volatiles IP 23 Ambiances rurales faiblement polluantes, moyennement poussiéreuses et non corrosives IP 44 IP 43 Ambiances urbaines : - normales - polluantes - poussiéreuses IP 54 IP 43 - corrosives Ambiances fortement polluantes, poussiéreuses et IP 65 IP 44 corrosives Luminaires sur support de ≤ 2,50 m (directement IP 55 IP 55 IP 55 accessibles) : potelets avec luminaires, projecteurs (1), bornes basses, etc … Tunnels, parapets, encastrés de sol, projecteurs (1) IP 65 IP 65 IP 65 (1) le degré de protection minimum conseillé des projecteurs sera soit IP 55 soit IP 65 suivant l’ambiance, la hauteur d’utilisation et la puissance de la lampe utilisée. - Caractéristiques électriques Les luminaires doivent être réalisés de manière à assurer une protection efficace contre les contacts directs et indirects (contact avec des masses mises accidentellement sous tension). Les règles d’installation de l’éclairage public définies par la norme NFC 17-200 prévoient l’utilisation selon les dispositifs de protection utilisés, de luminaires de classe I ou II. La grande majorité des installations existantes est de classe I. La plupart des luminaires commercialisés maintenant est de classe II. Classe I « Appareils ayant au moins une isolation fonctionnelle en toutes leurs parties et comportant l’ensemble des dispositions permettant de relier leurs parties métalliques accessibles à un conducteur de protection (terre) ». Page 23 sur 54
  • 24. Classe II « Appareils dont les parties accessibles sont séparées des parties actives par une isolation ne comprenant que des éléments à double isolation ou à une isolation renforcée et ne comportant pas de disposition permettant de relier les parties métalliques accessibles, s’il en existe, à un conducteur de protection ». Les appareils de cette classe portent le symbole : La classe de protection de l’appareil ne permet pas à elle seule de garantir la sécurité du personnel de maintenance et celle des usagers. Les classes I et II offrent la même sécurité pour les usagers mais le risque électrique demeure pour le personnel de maintenance lorsque l’installation demeure sous tension. 3.3 Eléments déterminants du choix d’un luminaire Les éléments déterminant le choix d’un luminaire sont nombreux et relèvent de plusieurs considérations. Il est essentiel de les examiner avec soin, leur ordre d’importance étant fonction des circonstances locales. On notera : Sur le plan technique - opportunité ou non de la fermeture - du point de vue optique nature et puissance des lampes, répartition du flux lumineux pour un effet utile maximal, facteur d’utilisation, nature et performances du dispositif optique, conservation des qualités optiques. - du point de vue électrique et thermique qualité et sécurité des contacts, protection contre les échauffements excessifs, qualité des isolants et de l’équipement électrique. - du point de vue mécanique dimensions du luminaire, qualité et nature des matériaux, rigidité et robustesse de l’ensemble à l’usage, raccordement au support, simplicité et sécurité des dispositifs de réglage et de fixation, résistance à la corrosion et aux effets de vibrations, en particulier de la visserie, protection des lampes et accessoires en fonction du degré IP. Sur le plan esthétique - harmonie avec le cadre d’utilisation, - équilibre et simplicité. Sur le plan économique - dépenses de premier établissement : Les comparaisons doivent porter sur le coût global de l’installation en fonction des performances proposées (photométriques, mécaniques, fiabilité, esthétique). Le prix des luminaires seul est peu important dans le prix de revient du foyer lumineux complet installé. Il ne peut être pris en considération à lui seul. Page 24 sur 54
  • 25. - dépenses ultérieures d’exploitation et d’entretien : facilité de remplacement des lampes et éventuellement des appareillages auxiliaires, faciliter de nettoyage. A noter que ces dépenses sont essentiellement fonction des dispositions prises pour assurer ce service et peuvent varier dans de fortes proportions suivant les installations. Dans la mesure du possible, il est toujours conseillé d’utiliser des luminaires présentant un degré de protection élevé permettant de réduire le facteur de dépréciation pour bénéficier d’un éclairement maximal pour une puissance installée donnée. 3.4 Photométrie Les caractéristiques photométriques précises d’un luminaire sont établies selon la norme NFC 71- 120 et donnent les valeurs des intensités selon la direction d’observation. Elles font l’objet d’une notice photométrique établie par le constructeur de lampes. Elle peut se restituée sous forme papier ou sous forme d’un fichier informatique qui permet le calcul par ordinateur des éclairements et des luminances grâce aux relations vues plus haut, qui lient ces différentes grandeurs. Page 25 sur 54
  • 26. Les notices photométriques (courbes isolux) permettent une détermination simple des valeurs moyennes et une vérification des critères d’éblouissement et d’uniformité. Page 26 sur 54
  • 27. 4. Le candélabre La fixation des luminaires peut être assurée par divers moyens. Il peut être adapté à une console fixée sur un immeuble (attention, vérifier la possibilité d’un point de vue juridique), ou accroché à des câbles (type caténaire). La manière privilégiée consiste cependant à utiliser des candélabres. 4.1 Eléments d’un candélabre Un candélabre qui peut supporter un ou plusieurs luminaires se compose en général de plusieurs parties : - le fût Partie principale ou unique d’un candélabre, dans laquelle est disposé un portillon d’accès à un bloc à bornes, muni de fusibles et assurant le lien entre le réseau de distribution et l’alimentation propre du luminaire ; il peut aussi s’y trouver l’appareillage accessoire de la lampe le cas échéant. Sur le fût doit également être disposée une borne pour permettre la mise à terre de l’installation. - la plaque d’appui Cette plaque assure la liaison entre le massif de fondation et le fût. Le lien entre le fût et la plaque doit faire l’objet d’une attention particulière. - la crosse Elle assure le déport du luminaire au-dessus de la chaussée. Page 27 sur 54
  • 28. Les caractéristiques géométriques de l’installation, qui apparaissent sur la figure ci-dessous sont : o la hauteur nominale H o E = surimplantation du massif béton o l’angle d’inclinaison du luminaire o l’angle d’inclinaison de la crosse o la hauteur de feu h o la hauteur du fût F o la remontée R o la saillie de la crosse S o l’avancée qui est le surplomb de la lampe par rapport au bord de chaussée Page 28 sur 54
  • 29. 4.2 Divers types de candélabres - candélabres en acier Ils constituent la majeure partie des candélabres utilisés en France aujourd’hui. Ils ont l’avantage d’avoir une bonne résistance aux chocs et à la corrosion s’ils sont traités correctement à savoir : protection par peinture extérieure et intérieure selon les règles de l’art avec couche primaire anti-corrosion appliquée de préférence en usine protection par galvanisation à chaud. Une peinture est ultérieurement possible à condition d’appliquer une couche primaire d’accrochage après dégraissage soigné. - candélabres en alliage d’aluminium Ils ont une excellente tenue à la corrosion même en atmosphère polluée et ne nécessitent aucun entretien. La gamme est identique à celle des candélabres. Des précautions à la mise en œuvre sont nécessaires pour éviter des contacts directs avec les bétons et surtout avec les tiges de scellement d’acier (manchons plastiques). L’absence d’entretien compense le surcoût chaque fois que les risques de corrosion sont importants. - Autres candélabres On trouve des candélabres en béton dont l’avantage est l’absence d’entretien mais qui ont l’inconvénient d’être lourds et pas toujours très esthétiques. D’autres matériaux sont utilisés dans des cas particuliers : fonte, bois lamellé collé, fibres synthétiques. La solution la plus économique souvent utilisée en domaine rural consiste à fixer des consoles sur les supports de distribution d’énergie électrique. Des règles particulières sont alors à observer et l’accord préalable du distributeur est indispensable. La figure ci-dessous représente quelques silhouettes courantes de candélabres. Page 29 sur 54
  • 30. C. LE PROJET EN ECLAIRAGE PUBLIC Ce sont les exigences des automobilistes qui imposent généralement les conditions les plus sévères à l’éclairagiste. Il s’agit d’éviter les zones d’ombre et d’assurer surtout une bonne perception des contrastes, dans l’ensemble du champ visuel du conducteur. Cette perception est influencée par le niveau moyen de luminance, l’uniformité de la chaussée, l’éblouissement dû aux luminaires. Afin d’assurer une perception sûre et rapide des objets par rapport au fond, il faut intégrer des conditions d’environnement d’une part, photométriques d’autre part. 1. Environnement Il faut distinguer : - les conditions en milieu urbain : on a en général des abords clairs constitués par les façades d’immeubles. Les effets de l’éblouissement compte tenu d’une luminance générale relativement élevée sont en général plus faibles qu’en zone non urbaine ; - Les conditions en pleine campagne : seules interviennent la chaussée et la disposition des luminaires. La limitation de l’éblouissement y est primordiale ; - Les conditions sur autoroute ou voie rapide: la perception rapide des obstacles, des limites de chaussée y est primordiale d’où l’exigence d’une luminance élevée et l’absence d’éblouissement ; - Les conditions météorologiques et le volume de la circulation : la fréquence de périodes de pluie ou de forte circulation peut amener à surdimensionner des installations pour que les conditions ne deviennent pas trop mauvaises par mauvais temps. 2. Photométrie - Visibilité – contraste La perception des objets est directement liée à l’écart de luminance entre ceux-ci et le fond sur lequel ils se détachent. Un écart relatif minimal (contraste de seuil) est nécessaire. Ce seuil est d’autant plus élevé que la luminance du fond est faible. Pour assurer une bonne visibilité, en tout point de la chaussée, la valeur minimale de luminance doit être limitée : on est ainsi conduit à fixer un rapport d’uniformité générale de luminance en plus du paramètre de base qui est la luminance moyenne. Facteur d’uniformité générale = (L min/L moyen) ≥ 0,4 Page 30 sur 54
  • 31. - Confort visuel L’installation doit être réalisée de manière à ne pas provoquer de fatigue à l’œil. Il en résulte des contraintes pour éviter : l’alternance de zones claires et sombres d’où la prise en compte d’un facteur d’uniformité longitudinal : Facteur d’uniformité longitudinale = [(L min / L max)] min ≥ 0,7 la limitation de l’éblouissement a des valeurs admissibles. Connaissant l’ISL, l’éblouissement peut être estimé grâce à l’indice de confort G, valeurs à partir de l’abaque suivant : Page 31 sur 54
  • 32. Les travaux expérimentaux ont permis d’aboutir à la relation empirique suivante : G = ISL + 0,97 log Lmoy + 4,41 log h’ – 1,46 log p dans laquelle ISL est l’indice spécifique du luminaire. Lmoy est la luminance moyenne de la chaussée (cd.m-2). h’ est la hauteur réduite des foyers exprimée en mètres (hauteur du feu moins la hauteur de l’œil de l’observateur, soit en général 1,50 m). p est le nombre de luminaires simples ou multiples par kilomètre de voie. ISL = 13,84 – 3,31 I80 + 1,3 (log I80/I88) – 0,08 log I80/I88 + 1,29 log F G=1 Eblouissement intolérable, G=2 Eblouissement gênant, G=5 Eblouissement juste admissible, G=7 Limitation satisfaisante de l’éblouissement, G=9 Eblouissement imperceptible 3. Classification des voies L’ensemble des facteurs évoqués page précédente a abouti à une classification des voies et à la recommandation de valeurs de luminances, d’uniformité et d’idées de confort nécessaires pour un éclairage public de qualité. Facteur d’uniformité de Luminance luminance moy. de la Limitation de Classe Nature des chaussée en l’éblouissement de voies abords Uniformité Uniformité service indice de confort générale longitudinale L moy U0 Ul Quels qu’ils A 2 cd.m-2 0,4 0,7 6 soient B Clairs 2 cd.m-2 0,4 0,7 5 Sombres 1 à 2 cd.m-2 6 C Clairs 2 cd.m-2 0,4 0,7 5 Sombres 1 à 2 cd.m-2 6 D Clairs 2 cd.m-2 0,4 0,7 4 E Non classées Page 32 sur 54
  • 33. Volume et Composition vitesse du Caractéristiques Principes Exemples Classe du trafic trafic (1) des voies d’éclairage véhicules Voies à chaussées séparées, sans Autoroutes croisement à niveau Routes A Circulation et à accès express importante et entièrement contrôlé rapide Autres voies réservées à la Automobile B circulation Routier seule automobile Routes Circulation Voies de importante contourneme Voies importantes nt radiales, mais à réservées à la etc … vitesse C circulation moyenne automobile 60 < V 90 km/h Tout Voies urbaines à Routes véhicule circulation traversant vitesse automobile C une modérée prépondérante et agglomération V ≤ 60 km/h importante Juxtaposition Circulation des deux importante Voies urbaines à principes Grands avec forte trafic mixte et à d’éclairage boulevards proportion circulation Avenues D de piétons automobile Tout véhicule et Rues ou de importante (≥ 300 piéton importantes véhicules véhi./d) lents Voies urbaines à Vitesse et trafic mixte et à Petites rues volume circulation Places E limités automobile faible Ruelles (< 300 véhi./d) Urbain Voies de Vitesse et Voies de dessertes lotissement Non volume très locales Rues classées limités piétonnes Page 33 sur 54
  • 34. 4. Types d’implantations On distingue plusieurs types d’implantations où interviennent largeur de voie et hauteur de feu : - implantation unilatérale : n’est recommandée que dans le cas où la largeur de chaussée est voisine ou inférieure à la hauteur de feu ; - implantation bilatérale en quinconce : dans le cas où la largeur de chaussée reste inférieure à une fois et demi la hauteur de feu. Il faut veiller à éviter l’effet désagréable de serpentement. Ce type d’implantation devra donc être évitée dans les courbes ; - implantation bilatérale vis-à-vis lorsque la largeur de chaussée est supérieure à une fois et demie la hauteur de feu ; - implantation axiale pour des cas particuliers ; Page 34 sur 54
  • 35. 5. Définition d’un projet par la méthode du Rapport R Cette méthode, permet au prescripteur d’avoir rapidement des ordres de grandeurs pour un projet de manière à orienter ses choix. Choix de la hauteur de feu Unilatérale, axiale, rétro Type l’implantation Bilatérale vis-à-vis bilatérale, quinconce Hauteur de feu : h h≥l h ≥ l/2 Choix de l’espacement entre les foyers Unilatérale, Type d’implantation axiale, bilatéral, quinconce rétro bilatérale Luminaire pour lampe ballon et e ≈ 3h e ≈ 2,7h Espacement : SBP e Luminaire pour lampe tubulaire 3,5h ≤ e ≤ 4h e ≤ 3,2h claire (SHP) Calcul de l’éclairement Pour une source donnée du flux nominal F, l’éclairement moyen obtenu sera : F .V .u E= l.e Où : V est un facteur de dépréciation de l’ensemble source + luminaire u est le facteur d’utilisation du luminaire l est la largeur de la chaussée e est l’écartement entre deux luminaires consécutifs Les valeurs de V seront prises dans les tableaux ci-après. Elles dépendent de l’entretien, du luminaire et du type de lampe. Page 35 sur 54
  • 37. Les valeurs de u sont déterminées à partir des courbes de facteur d’utilisation fournies par le fabricant de luminaire. Elles dépendent non seulement de la largeur de chaussée, mais aussi de la position de la verticale du luminaire par rapport aux limites de chaussée. On aura : u = (l1/h, l2/h) déterminé conformément aux figures 1, 2 et 3 ci-dessous. Remarque : en implantation bilatérale E = 2 x [(F x V x u) / (l x e)] 6. Calcul de la luminance Par définition R = E moyen / L moyen R dépend des caractéristiques de la chaussée ainsi que du type de luminaire utilisé : - semi défilé d’usage courant - défilé choisi de préférence pour les routes et autoroutes Valeur de R Nature de la chaussée Rapport R Enrobés clairs 7 Bétons 10 Enrobés moyens 14 Enrobés sombres 18 Page 37 sur 54
  • 38. La valeur de luminance obtenue soit : L moyen = (F x V x u) / R x l x e doit être compatible avec les valeurs de luminance recommandées selon le type de voie et qui figurent aux tableaux du § 2.3. 7. Etablissement d’un avant-projet Il est possible : - soit de vérifier si une source choisie par expérience convient, - soit de déterminer la source à partir de l’ensemble des autres éléments. On choisira successivement : - la luminance de chaussée à obtenir - le type d’implantation - la hauteur du feu - le type de luminaire - l’espacement entre foyers - la puissance et le type de lampe à utiliser 8. Contrôle photométrique des installations L’uniformité de luminance est la seule notion à prendre en considération. Toutefois on est généralement obligé de maintenir comme base de contrôle la notion d’éclairement. Seul l’éclairement peut être contractuel et utilisable lors des réceptions, aucune des parties concernées ne pouvant être responsable de la qualité du revêtement de la chaussée. Le prescripteur doit préciser dans quelles conditions l’installation sera réceptionnée. Pour que le résultat de calcul puisse être facilement comparé aux mesures faites après la réalisation du projet, il est nécessaire que le choix des points représentatifs soit homogène, d’un projet à un autre, mais également du projet à sa vérification sur le terrain. L’objectif de la réception est de vérifier qu’à la mise en service, les éclairements ponctuels obtenus sur le site sont conformes aux éclairements ponctuels calculés. Pour estimer les critères de luminance et d’uniformité, il est nécessaire d’utiliser le maillage de calcul défini. En revanche, pour la réception, on peut se contenter d’un nombre plus réduit de relevés ponctuels d’éclairement. Les points retenus pour la réception constituent un sous-ensemble des points de calcul. De nombreux calculs ont montré que ces points sont représentatifs de la qualité annoncée. Page 38 sur 54
  • 39. Exemple de la chaussée : On prend uniquement les alignements de points situés sous la ligne centrale de chacune des voies de circulation définies pour le calcul, ce qui revient à diviser, par un facteur 3, le nombre de points initiaux du maillage. Page 39 sur 54
  • 40. D. ALIMENTATION ELECTRIQUE DES INSTALLATIONS Les réseaux d’E.P. peuvent être réalisés selon différents systèmes : - en basse tension (220 / 380 V) par un réseau aérien ou souterrain, indépendant ou commun au réseau de distribution publique - en moyenne tension sous 3200 ou 5500 V à partir de transformateurs placés au pied de certains candélabres. Dans tous les cas la définition du point de livraison doit se faire en accord avec le Distributeur. 1. Alimentation moyenne tension L’alimentation d’une installation d’éclairage public par un réseau 3,2 ou 5,5 kV nécessite la construction d’un poste d’abonné moyenne tension 20/5,5 ou 3,2 kV soumis à l’accord du distributeur. Le poste comprendra en particulier un transformateur privé ainsi qu’une installation de comptage de l’énergie. 1.1 Critères de choix d’une alimentation M.T. Ces critères sont essentiellement économiques, à titre indicatif on peut estimer qu’elle devient intéressante si la section des câbles des départs B.T. dépasse 25 mm2 en B.T., que la puissance appelée est supérieure à 60 kVA et qu’il n’y a pas de réseau de distribution publique. Dans ces conditions, la solution M.T. est en général plus économique : - grâce à des sections de câbles plus réduites, - grâce à l’existence d’un point de fourniture unique en M.T. Elle permet l’alimentation de fortes puissances sur des distances allant jusqu’à 10 km (en triphasé 5,5 kV et environ 3 km en monophasé 3,2 kV). C’est pourquoi on rencontre de telles installations sur les grandes voies de circulation, sur les échangeurs, sur les grands parkings. 1.2 Caractéristiques d’un réseau d’éclairage M.T. Le réseau est constitué par : - des câbles M.T., - des transformateurs abaisseurs, - des câbles basse tension alimentant un ou plusieurs candélabres, - un réseau de terre. Les transformateurs, installés dans des fosses facilement accessibles ont des puissances de 0,4 kVA à 50 kVA et seront utilisés à 80 % de leur puissance nominale. Ils seront munis de prises de réglage (+ 2,5 %, + 5 %, + 7,5 %, + 10 %) permettant l’adaptation de la tension réseau à la tension d’alimentation nominale des lampes. Page 40 sur 54
  • 41. 2 Alimentation basse tension 2.1 Armoire de livraison Sauf dans le cas où la puissance de l’installation ou l’association avec d’autres charges justifie un poste de transformation, l’alimentation se fera à partir d’une armoire de livraison privée spécialisée, installée de préférence à proximité d’un poste de distribution publique. Elle comprend : - les appareils de comptage, - une protection générale, - l’appareillage de commande, - les protections des différents départs. N.B. : Une exception à cette règle est constituée par les installations commandées par un relais de fréquence qui sont alors directement raccordées au réseau de distribution publique. 2.2 Mise en œuvre des réseaux Les réseaux d’éclairage public peuvent être de différentes natures : - souterrains : ils sont alors spécialisés ; - aériens spécialisés, c’est-à-dire électriquement et mécaniquement séparés des réseaux de distribution publique d’électricité ; - aériens sur supports communs au réseau de distribution mais électriquement séparés ; - aériens non séparés électriquement. Ils utilisent alors les mêmes supports et le même conducteur neutre que le réseau de distribution publique. Réseaux souterrains Les câbles du type U 1000 RVFV ou U 1000 RGPFV sont posés conformément à l’arrêté technique du 28 mai 1997 : - à 0,70 m sous trottoir, - à 1,00 m sous chaussée, - éventuellement sous fourreau, - avec un dispositif avertisseur. Le raccordement se fera de préférence en coupure, ce qui ne pose aucun problème si la section des câbles est inférieure ou égale à 25 mm2. On posera dans la même tranchée un conducteur cuivre d’au moins 25 mm2 de section pour la mise à la terre (voir § suivant : protections). Réseaux aériens Dans la plupart des cas, le recours à ce mode de distribution trouve sa justification dans l’utilisation de supports communs à ceux du réseau B.T. Il est nécessaire de s’assurer que les espacements des supports sont compatibles avec les règles photométriques d’implantation. Les contraintes d’effort dues aux conducteurs d’E.P. nécessitent une vérification de la bonne tenue des supports. Page 41 sur 54
  • 42. Les réseaux à neutre commun, très répandus par le passé, tendent à disparaître en raison : - des puissances nécessaires à un éclairage public correct, - des règles de sécurité imposant une concordance entre zones d’action de l’éclairage public et des postes de distribution publique qui tendent à se multiplier. Les réseaux électriquement séparés sont préconisés pour toute nouvelle installation et seront utilisés en câble isolé torsadé, intégré ou non dans le câble de distribution publique. L’utilisation de câble isolé facilite la conception et la réalisation des réseaux ainsi que leur entretien ultérieur grâce à la séparation électrique totale. 3. Protection des réseaux E.P. Les installations doivent être munies d’une protection contre les contacts directs et indirects (norme C 17-200) ainsi que d’une protection contre les surcharges et courts-circuits. 3.1 Contacts directs Toutes les parties actives des matériels électriques doivent être protégées par isolation ou par des obstacles contre tout contact direct, fortuit ou non. Les armoires ainsi que les portillons d’accès des candélabres doivent pouvoir être fermées à clé ou à l’aide d’un outil. Le matériel utilisé doit avoir au moins un degré de protection IP2XX. 3.2 Contacts indirects La norme C 17-200 considère 2 types d’installations : - type 1 : installations dont une interruption pourrait mettre en cause la sécurité des personnes. L’éclairage public appartient à ce groupe. - type 2 : installations dont l’interruption, tout en apportant une gêne, ne compromet pas réellement la sécurité des usagers (cabines téléphoniques, abris, panneaux publicitaires, etc…). Page 42 sur 54
  • 43. L’autre critère intervenant dans le choix du système de protection est le schéma des liaisons à la terre. Il peut être : - du type TN : masses des appareils reliés au neutre de la source d’alimentation - du type TT : masses des appareils et neutre de la source reliés à des prises de terre distinctes Page 43 sur 54
  • 44. L’installation se comporte de 2 manières très différentes en cas de défaut. Alors que pour les installations de type 2 une protection différentielle (identique à celle des installations intérieures) sera exigée, les mesures à prendre pour les installations de type 1 sont les suivantes : - dispositifs individuels de protection contre les surintensités et matériels de classe I, chaque fois que des prises de terre de faible résistance peuvent être réalisées (avec schéma TT). Cette mesure sera mise en œuvre lorsque la résistance de la prise de terre des masses sera faible (de l’ordre de 2 au maximum) et que les fusibles de protection en pied de candélabre ne dépassent pas 2 à 4 A d’intensité nominale. Dans ces conditions, la rupture du fusible doit intervenir dans un temps suffisamment court pour exclure tout danger pendant le contact accidentel. Dans le cas de difficultés pour la réalisation de prises de terre suffisamment faibles, il peut être envisagé d’utiliser des disjoncteurs différentiels statiques à réarmement automatique développés par certains constructeurs. - emploi de matériels de classe II : conducteurs, luminaires, boîtiers de raccordement. Le point délicat dans la réalisation est constitué par l’entrée du câble de réseau (isolation supplémentaire). Conformément à la NF C 15-100, la masse du candélabre ne doit pas être reliée à la terre. 3.3 Surintensités La norme C 17-200 impose la protection des canalisations contre les surcharges et courts-circuits de manière à éviter tout échauffement nuisible à l’isolation des conducteurs et à leur environnement. Cette protection sera assurée soit par des fusibles, soit par des disjoncteurs en tête. Son fonctionnement sera garanti si, pour un courant nominal du dispositif de protection et une section de conducteur donnés, la longueur de la canalisation ne dépasse pas une certaine valeur (voir tableau dans la NFC 17-205). En outre, il faut s’assurer que le pouvoir de coupure du dispositif de protection est au moins égal au courant de court-circuit présumé au point où ce dispositif est installé. Page 44 sur 54
  • 45. E. CALCULS DES RESEAUX EN BT EN EP SELON LA NORME C17-205 : Page 45 sur 54
  • 53. F. NORMES ET DOCUMENTATION ASSOCIEES De nombreuses normes ont été édictées dans le domaine de l’éclairage public comme dans celui des installations électriques. Les principaux documents de référence sont : 1. Principales normes NFC EN – NF C (UTE) Page 53 sur 54
  • 54. 2. Autres documents ou texte de référence - Recommandations relatives à l’éclairage des voies publiques (édition Lux de l’AFE) - Guide Promotelec : installations électriques dans les espaces externes Page 54 sur 54