La lampe fluorescente, appelée également lampe fluorescente compacte (LFC) ou plus simplement lampe fluo-compacte, est une adaptation du tube industriel à un usage domestique. C'est un tube fluorescent émettant de la lumière, dont le tube est miniaturisé, plié en deux, trois ou quatre, ou encore enroulé, doté d'un culot contenant un ballast électronique.

Elles ont les mêmes avantages que les tubes fluorescents linéaires, à la différence près que le tube n'est souvent pas interchangeable.

Historique

L'ancêtre de la lampe fluorescente est la lampe à vapeur de mercure basse pression inventée en 1901 par l'ingénieur américain Peter Cooper Hewitt. Restituant une lumière bleue verdâtre et émettant des rayons UV néfastes pour la peau, elle est alors utilisée pour des studios photographiques et pour l'industrie^[1].

Edmund Germer (en), Friedrich Meyer et Hans Spanner brevettent une lampe à haute pression de mercure en 1926^[2]. Pour corriger la couleur de la lumière, ils déposent une couche de substance fluorescente sur la face interne de l'ampoule^[1].

• Lampes fluocompactes modernes.
• En forme torsadée.

• En forme de bâton.

• Sous forme couverte.

Fonctionnement

Une électrode éjecte des électrons, qui excitent le mercure de l'ampoule. Celui-ci se désexcite en générant des rayons ultraviolets, qui excitent en retour la couche fluorescente à la surface de l'ampoule. Celle-ci émet la lumière blanche de la lampe.

Pour chauffer les électrodes, le « starter » fait passer le courant à travers les électrodes. Quand celles-ci sont suffisamment chauffées, le starter arrête le courant à travers les électrodes, le courant passe à travers les vapeurs de mercure. Cela donne une lumière ultraviolette C ; cette dernière passe à travers le luminophore (phosphore) qui la transforme en lumière visible.^{[réf. nécessaire]}

Intérêts

Avantages

La lampe à fluorescence présente plusieurs avantages par rapport à la lampe à incandescence :

• un meilleur coefficient de performance : la lampe à incandescence a une efficacité de 14 à 25 lm/W, alors que la lampe fluorescente a une efficacité de l'ordre de 60 à 70 lm/W (ainsi une lampe fluorescente de 11 W produira le même éclairage qu'une lampe à incandescence de 40 à 60 W) ;
• une durée de vie de six à quinze fois plus longue que la lampe à incandescence^[3] (soit 6 000 à 15 000 h contre 1 000 h).

Ainsi, bien que le prix d'achat soit supérieur à celui d'une lampe à incandescence, ses performances élevées en font un produit attractif à l'usage dès le premier achat pour le particulier. À l'échelle d'une nation, le bénéfice énergétique est important ;

• l'échauffement étant réduit, les risques de dégâts dus à la chaleur sont réduits proportionnellement (incendie, déformation des luminaires, etc.) ;
• choix de la température de couleur.

Inconvénients

Les inconvénients des lampes basse consommation sont :

• ces lampes sont polluantes pour l'environnement en cas de rejet non contrôlé ou de casse à cause du mercure qu'elles contiennent. Elles sont considérées comme des déchets dangereux et doivent faire l'objet d'un recyclage spécifique^[5] ;
• ces lampes ne sont pas forcément adaptées à certains contextes d'utilisation où le risque de bris est important (par exemple, les baladeuses) du fait que leur destruction accidentelle pourrait induire un risque pour la santé (température négative, utilisation extérieure) ;
• l'allumage et l'extinction trop souvent répétés de la lampe diminuent la durée de vie de celle-ci^[6] ;
• en raison de l'absence quasi généralisée^{[réf. à confirmer]} de circuits correcteurs de facteur de puissance dans la partie redresseur des ballasts électroniques incorporés dans leurs culots, ces lampes absorbent un courant très déformé^[7], conduisant à un taux de distorsion harmonique pouvant atteindre 150 %^[7] et un facteur de puissance très inférieur à l'unité (de l'ordre de 0,5)^[7],[8]. Un facteur de puissance inférieur à 1 implique qu'il y a un courant qui n'est pas synchronisé avec la tension électrique (il n'est donc ni mesuré ni facturé avec des compteurs électriques standards), mais génère quand même des pertes bien réelles dans le réseau de distribution final^[9] ;
• coût énergétique de fabrication bien supérieur aux lampes incandescentes à cause du ballast dont elles ont besoin, superflu dans une lampe incandescente ;
• si le ballast est ferromagnétique et non électronique, le flux lumineux clignote continuellement à une fréquence double de celle du courant d'alimentation (donc à 100 Hz pour l'Europe où cette fréquence est de 50 Hz), comme pour les tubes fluorescents droits. Cet inconvénient, particulièrement perceptible en vision périphérique, peut produire une gêne oculaire, pouvant aller chez certains sujets sensibles jusqu'à la migraine ;
• les dimensions (diamètre extérieur et longueur) sont différentes d'un modèle à un autre, mais elles sont généralement plus encombrantes qu'une ampoule à incandescence d'éclairage comparable, ce qui les rend souvent incompatibles avec les luminaires existants conçus pour des ampoules à incandescence ;
• lors du démarrage, la puissance lumineuse ne croît souvent que très lentement — plusieurs dizaines de secondes pour obtenir 80 % de la puissance finale ;
• le spectre lumineux n'est pas uniforme et présente des pics. Par conséquent l’éclairage produit ne semble pas confortable.

Débats autour de la présence de mercure

Le seul moment où un utilisateur peut être en contact avec le mercure contenu dans les lampes est lorsque le verre se casse.

La quantité de mercure présent dans ces lampes est faible et présenterait peu de danger à de telles concentrations^[10]. Le fabricant de lampes Osram a effectué un test en cassant une lampe dans une pièce afin de mesurer la concentration de mercure. Cette concentration serait restée largement en dessous des valeurs légales autorisées sur un lieu de travail^[11].

Une étude réalisée par l'Association Santé Environnement France est plus nuancée : cette étude montre que lors du bris d’une ampoule fluo-compacte, du mercure se dégage et ce quelle que soit l’ampoule testée. Une partie du mercure restant un temps contre les parois, celui-ci ne dégaze pas intégralement au moment même du bris mais la quasi-totalité du mercure est dégazée dans l’air de la pièce pendant la première heure suivant le bris. Il faut donc rester très prudent au moment de la récupération des morceaux d’ampoules et suivre un certain nombre de recommandations^[12].

La procédure suivante en cas de bris est proposée par ASEF, complétée par les recommandations d'Osram^[13] ainsi que la Commission de la sécurité des consommateurs^[14],[15] :

• bien aérer la pièce en ouvrant la fenêtre et quitter celle-ci pendant quinze minutes avant de procéder au nettoyage. Couper les éventuels systèmes de climatisation, VMC^{[note 1]}, etc. qui contribueraient à diffuser les vapeurs de mercure ;
• si la lampe s'est brisée dans un luminaire, s'assurer que le luminaire ne soit plus sous tension pour éviter de s'électrocuter ;
• rassembler tous les morceaux de la lampe, en balayant. Attention à ne pas utiliser d’aspirateur pour nettoyer les débris car cela peut contribuer à répandre le mercure à travers la pièce en plus de contaminer l’aspirateur (si un aspirateur est utilisé, Osram préconise de jeter le sac contaminé de l'aspirateur après l'opération. Voir aussi section Recyclage) ;
• faire attention de ne pas se couper avec un éclat de verre. Procéder au nettoyage des débris et de la zone où a eu lieu le bris, de préférence en utilisant des gants. Utiliser un essuie-tout ou une bande adhésive afin de ramasser les éclats de verre et particules éparpillés ;
• placer tous les débris, essuie-tout compris, dans un contenant hermétique ;
• continuer la ventilation de la pièce pendant plusieurs heures ;
• entreprendre les démarches pour le recyclage de l’ampoule (Osram conseille de jeter les morceaux et la lampe cassée avec les déchets ménagers. Voir section Recyclage).

En France, des chercheurs ont étudié les possibilités de développer des tubes fluorescents sans mercure sur la base d'un plasma de gaz rares afin de diminuer les difficultés de recyclage mais les efficacités lumineuses obtenues restent faibles (de l'ordre des meilleurs halogènes)^[16].

Rayons ultraviolets

Ces lampes émettent, comme le soleil, des UV (quoiqu'en proportion variable selon les modèles, mais généralement de faible intensité, la couche fluorescente de la lampe étant censée les absorber et ne réémettre que de la lumière visible - de spectre discret), responsables de cancers de la peau, kératites, cataractes, voire de DMLA^{[note 2]} (et ce d'autant plus si l'exposition a commencé dès l'enfance, puisque le cristallin n'a pas encore jauni, l'œil étant alors dépourvu d'un filtre efficace)^[17],[18].

La lumière réémise par la couche phosphorescente contient un spectre bleu de forte intensité, pouvant être dangereux pour la rétine, même en vision périphérique.

Rayonnement électromagnétique

Ces lampes peuvent également émettre dans d'autres fréquences du spectre électromagnétique, à savoir les ondes radio basses fréquences (50 à 500 Hz, générées par le ballast et 20 à 60 kHz, générées par le correcteur d'intensité), affectant les personnes se déclarant « électrosensibles » et provoquant chez elles céphalées, fatigue ou démangeaisons, etc. (il est à noter que l'effet des ondes sur les personnes dites électrosensibles n'est pas prouvé scientifiquement)^[19].

En France, l’Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail (Afsset) préconise de ne pas se placer à moins de 30 cm d’une lampe utilisant une ampoule basse consommation (0,001 A/m, contre plus de 1 A/m à 0 cm).

Les résultats obtenus par l’équipe du CRIIREM en 2007 montrent que les ampoules testées ne sont pas légales. En effet, les valeurs obtenues sont supérieures à la limite de 3 V/m préconisée par la directive européenne.

Il faut atteindre un mètre pour retrouver une valeur de 0,2 V/m, correspondant au bruit de fond radiofréquences ambiant. À ce titre, il est déconseillé d’utiliser ces ampoules en tant que lampes de chevet ou de bureau.

De plus, aucun blindage électromagnétique du culot n’a été constaté dans le culot des ampoules expertisées ; or celui-ci permettrait d’abaisser considérablement les valeurs des rayonnements radioélectriques observés.

Des risques importants de compatibilité électromagnétique (CEM) sont à craindre chez les personnes appareillées d’implants ou de prothèses médicales, actifs ou non, car elles peuvent être exposées lors de la mise en service des ampoules à économie d’énergie, de façon instantanée, à des pics de champs électriques de l’ordre de 100 à 300 V/m (certains pacemakers auraient arrêté de fonctionner^{[réf. souhaitée]}).

Cependant, les erreurs méthodologiques des mesures faites en 2007 par le CRIIREM ont été mises en évidence depuis et en 2010, une campagne d'essais avec un protocole rigoureux a été mis en place par l'ADEME et le CSTB à la demande de l'Afsset^[20]. Les résultats ont montré que les cent modèles de lampes testés dans l'essai respectaient les normes en vigueur.

Comparaison des coûts

EDF estime que les lampes basses consommation reviennent 2,5 fois moins cher que les lampes classiques en fonctionnement. Le retour sur investissement est bien réel ; il varie toutefois selon la performance et la durée de vie plus ou moins longue du modèle considéré.

À ce jour, on ne trouve pas de bilan énergétique complet (tenant compte de la fabrication et du recyclage) des lampes fluocompactes par les fabricants ou dans d'autres éditions touchant l’environnement, l’énergie etc. La fabrication d'une lampe fluocompacte consomme plus d'énergie que la fabrication d'une ampoule incandescente (mais elle dure plus longtemps), sans parler des produits polluants utilisés et donc de son recyclage.

Tableaux d'équivalence

Le flux lumineux permet de comparer l'efficacité des lampes.

(Source : Ademe)^{[réf. insuffisante]}

En moyenne, les lampes fluorescentes consomment quatre à cinq fois moins d'électricité, pour un flux lumineux équivalent.

Évolution et utilisation

Ces lampes sont apparues sur le marché au début des années 1980, proposées par le groupe hollandais Philips. Elles remplacent peu à peu les lampes à incandescence et, dans une moindre mesure, les lampes à incandescence halogène. Les consommateurs, en ce début de XXI^e siècle, sont de plus en plus sensibilisés aux enjeux écologiques et économiques que peut représenter l'utilisation d'éclairages moins énergivores.

En France

En 2001, 44 % des foyers français utilisent au moins une lampe basse consommation (étude Sofres). En France, l'éclairage domestique représenterait de 0,6 % à 1,2 % de la consommation totale d'énergie du pays en 2006^[21].

Dans le cadre des engagements du Grenelle Environnement, une convention a été signée entre le ministère du Développement durable et différents acteurs de la grande distribution et du bricolage pour le retrait de la vente des ampoules à incandescence et la promotion des lampes basse consommation, traduisant ainsi la réglementation européenne.

• 30 juin 2009 : retrait des ampoules à incandescence ≥ 100 W
• 31 décembre 2009 : retrait des ampoules à incandescence ≥ 75 W
• 30 juin 2010 : retrait des ampoules à incandescence ≥ 60 W
• 31 août 2011 : retrait des ampoules à incandescence ≥ 40 W
• 31 décembre 2012 : retrait des ampoules à incandescence ≥ 25 W

Diversité des caractéristiques

Une lampe d'éclairage est caractérisée par le flux de lumière, le rendement lumineux, le rendu des couleurs (IRC), la température de couleur, la durée de vie, le prix, la forme et la taille, le nombre de cycles marche/arrêt et son impact environnemental.

La famille des lampes fluorescentes est hétéroclite. Les caractéristiques varient de manière importante d'un modèle à l'autre, chaque modèle optimisant telle ou telle caractéristique.

Il n'y a donc pas de valeur standard ou de référence pour ce type de lampe. Par exemple, la durée de vie est de 5 000 heures pour un modèle simple à plus de 20 000 heures pour un modèle sophistiqué. Le rendement lumineux est également variable (du simple au double). La durée de vie dépend également fortement du type d'utilisation (éclairage continu ou intermittent).

Il n'existe pas de norme permettant de comparer objectivement les caractéristiques utiles de deux ampoules de cette technologie. On remarque des différences de prix très importantes entre des modèles de même puissance. Certains modèles ont un éclairage d'intensité importante dès leur mise sous tension. Certains ont un délai parfois important (supérieur à la seconde) lors des allumages à froid. Certains sont compatibles avec les variateurs, d'autres pas. Toutes ces caractéristiques qui ont un impact très important sur l'utilisation au quotidien ne sont pas clairement affichées par le fabricant pour le consommateur.

Fin de vie

Parfois, en fin de vie, le plastique à proximité des bouts du tube fond en émettant une odeur de plastique brûlé. Au cours de la vie de l'ampoule, les électrodes, à force de migrer des électrons pour maintenir l'arc, s'amincissent, augmentant du coup l'effet de résistance et deviennent de plus en plus chaudes. De plus, l'arc se maintient de moins en moins bien. À un moment donné, le plastique fond et souvent la lampe s'éteint pour ne plus se rallumer.

Environnement

La lampe usagée ne doit pas être jetée aux ordures ménagères, car elle contient plusieurs substances polluantes :

• du mercure : la directive RoHS de l'Union européenne autorise un maximum de 5 mg par lampe fluocompacte, la moyenne étant de 4 mg, mais les lampes de qualité peuvent en contenir beaucoup moins (1,5 mg)^[22] et la tendance est à la réduction de la quantité de ce métal, les industriels travaillant à la modification de la formulation des substances fluorescentes, de façon à les rendre recyclables et moins polluantes^[23]. Les tubes contiennent quant à eux entre 7 et 15 mg de mercure ;
• des composants électroniques ;
• du plomb dans le verre ainsi que des dépôts dus à la transformation du gaz fluorescent.

L'agence de protection de l'environnement des États-Unis (EPA) estime que 800 millions de lampes fluorescentes sont jetées chaque année, ce qui provoquerait la contamination au mercure de 81 000 km² d'eau^{[réf. nécessaire]}.

Ressources employées et recyclage

Les lampes fluorescentes compactes contiennent plusieurs métaux rares dont le recyclage devrait être développé : terbium, yttrium, europium, gadolinium, lanthane, cérium^[24].

En fin de vie, ces lampes sont des déchets classés comme dangereux, par le mercure qu'elles contiennent, et doivent faire l’objet d’une collecte sélective et d’un traitement dans des filières appropriées (édec le reste des déchets ménagers. N'étant pas recyclés, les quelques milligrammes de mercure contenus par chacune d'elles se retrouvent dans la nature. Le polluant se diffuse alors dans l’air, passe dans le sol et peut même contaminer les nappes phréatiques. (Pour cette même raison, on ne jette plus les thermomètres à la poubelle)^[12].

Le recyclage de ces lampes dans un circuit spécialisé est indispensable pour limiter l'impact sur l'environnement. Présentement, les tubes fluorescents constituent la majeure partie de l’ensemble de ce type d’éclairage. Les édifices privés et publics utilisant cet éclairage doivent payer pour l'élimination appropriée de leurs tubes.

Pour le grand public, le revendeur doit reprendre les lampes usagées. Des services de récupération sont disponibles dans tous les magasins de bricolage et dans la plupart des grandes surfaces. L'intégralité des lampes sont marquées par le symbole d'une « poubelle barrée », contribuant à l'information du grand public.

En France, Récylum, une société anonyme à but non lucratif créée en mai 2005, soumise à l’agrément et au contrôle des pouvoirs publics, intervient sur l’élimination des déchets issus de ces équipements. En 2012, à la suite de l'établissement de quotas chinois à l'exportation de terres rares, qui menacent la fourniture d'industries de haute technologie en Europe ou Amérique, des entreprises se présentant comme issues du domaine des (éco-)technologies ou ayant besoin de scandium, d'yttrium et des terres rares du groupe des lanthanides, ont incité des industriels à ouvrir des unités de recyclage, dont en France avec Recylum afin de récupérer dans les lampes fluocompactes en fin de vie notamment du lanthane, du cérium, et surtout de l'yttrium, de l'europium, du terbium et du gadolinium aujourd'hui précieux^[25]. Pour cela, Rhodia a ouvert une unité de récupération de poudre blanche de lampes à Saint-Fons, ainsi qu'une unité de récupération/retraitement à La Rochelle^[25].

Controverses

Dans son livre Lampes toxiques : des croyances à la réalité scientifique paru en 2016^[26],[27] qui synthétise l'état des connaissances scientifiques sur les effets sanitaires et environnementaux des lampes basses consommation, Sébastien Point rappelle que les intensités des champs radiofréquence et ultraviolet émis par les lampes fluocompactes en fonctionnement, et la quantité de mercure libérée dans l'air en cas de bris, sont trop faibles pour représenter un risque pour la population générale. Il dénonce certains discours qu'il considère « trop alarmistes » et souligne que la conception et la promotion des lampes fluocompactes et des LED est « un enjeu majeur pour répondre aux besoins en éclairage des 8 milliards d’êtres humains que comptera la planète en 2025 ».