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Principes de fonctionnement

Les tubes fluorescents font partie des lampes à décharge. Quatre éléments sont nécessaires à leur bon fonctionnement :

° Un starter, composé d'un petit tube rempli de gaz et d'un bilame - deux lames métalliques pouvant ouvrir ou fermer le circuit électrique.
° Un condensateur
° Un ballast composé dans sa version la plus simple d'un bobinage de cuivre autour d'un noyau en fer.
° Une ampoule - généralement en forme de tube - dont la face interne est recouverte d'une poudre fluorescente. Elle contient un gaz sous basse pression (vapeurs de mercure) et comporte une électrode à chaque extrémité.

Ballast avec starter incorporé et douille étanche
Photo Benoit Finet

La mise en route de l'éclairage comprend trois phases.

° Phase 1 : Lorsqu'on ouvre le courant, on provoque dans le starter un arc électrique qui échauffe le bilame jusqu'à ce qu'il ferme le circuit. Le courant commence à circuler dans les électrodes du tube. Celles-ci s'échauffent à leur tour et ionisent le gaz qui les environne ce qui facilitera l'allumage de la phase 2.

° Phase 2 : Le circuit étant fermé, l'arc électrique dans le starter disparaît. Le bilame se refroidit et finit par rouvrir le circuit (les deux lames se séparent). Cela provoque une coupure de courant brutale dans le ballast, qui réagit alors en essayant de rétablir le courant en libérant toute son énergie. Cela induit une tension très importante entre les électrodes du tube - jusqu'à 1500 V - ce qui allume le tube fluorescent. Des électrons sont alors émis par les deux électrodes et entrent en collision durant leur trajet avec les atomes de mercure. Ceux-ci émettent un rayonnement ultraviolet, transformé en longueurs d'ondes visibles par la couche fluorescente du tube. La composition de cette couche fluorescente conditionne le spectre d'émission du tube et donc sa couleur. Si l'allumage ne se produit pas, le cycle phase 1/phase 2 recommence.

° Phase 3 : Une fois le tube allumé, la résistance du gaz diminue, et le ballast ajuste et stabilise la tension électrique, de manière à maintenir un flux d’électrons entre les électrodes, sans provoquer la fermeture du bilame du starter et en évitant à la lampe une dégradation prématurée.

Une grande variété de poudres fluorescentes sont aujourd'hui utilisées pour tapisser la paroi des tubes fluorescents (terres rares, triphosphores…), et permettent aux différents fabricants de proposer ce type d'éclairage dans une grande variété de spectres lumineux.

Les ballasts

Les ballasts conventionnels, également appelés inductifs ou ferromagnétiques, sont composés d'un bobinage de cuivre entourant un noyau en fer. Ils nécessitent l'utilisation d'un starter pour l'allumage du tube mais aussi d'un condensateur pour éviter d'être trop pénalisant financièrement (pour les spécialistes, les ballasts induisent un facteur de puissance relativement bas, surtaxé par les fournisseurs d'électricité).

Il existe maintenant des ballasts électroniques, qui ne nécessitent ni starter, ni condensateur. Ils permettent une alimentation des lampes à de hautes fréquenses (25-60 kHz). Leur coût plus important à l'achat, est largement compensé par leurs avantages :

° Consommation plus faible (meilleur rendement, dissipation thermique réduite).
° Augmentation de l'efficacité lumineuse et de la durée de vie des tubes (jusqu'à 16000 h).
° Diminution du papillotement des lampes.
° Coupure automatique de l'alimentation d'une lampe défectueuse (cela évite son clignotement en fin de vie).
° Diminution du niveau sonore.
° Consommation constante pour une large plage de tension.

Ballast électronique T5. Photo Christian Seitz

Nomenclature

Les tubes fluorescents peuvent être classés suivant plusieurs critères :

° La forme du tube. Linéaire, ou replié de manière à rendre le tube plus compact (lampes fluocompactes).
° Le diamètre du tube, exprimé en pouce, et dont on retrouve l'information dans la désignation de celui-ci. T12, pour ceux d’un diamètre de 12/8^ème de pouce (38 mm), T8 pour 8/8^ème de pouce (26 mm) et les T5 de 5/8^ème de pouce et d’environ 16 mm de diamètre. Enfin les T3 ou fluocompacts.
° Le type de culot (connectique de chaque coté du tube). Principalement G5 pour les T5, G13 pour les T8 et T12. Les culots des fluocompactes peuvent être, soit à visser, il s'agit alors de lampes de faible puissance, à ballast électronique intégré mais peu adaptées à l'aquariophilie, soit à deux ou quatre broches (culot 2G11) avec ballast séparé.
° La puissance d'émission des tubes. On trouve sur le marché les trois dénominations suivantes : NO ou SO pour Normal ou Standard Output, HO pour High Ouput, VHO pour Very High Output.

Il ne semble pas que ces dénominations soient standardisées. Elles peuvent, toutefois, être rattachées à la puissance de leur alimentation. Mais ces trois catégories ne sont commercialisées, ni dans tous les diamètres, ni dans toutes les longueurs de tube, ce qui rend les comparaisons difficiles. Plus généralement, la puissance des tubes est fonction de leurs dimensions (diamètre, longueur), et de la puissance de l'alimentation. Un exemple en tubes de 38 mm (T12) vous est donné ci-dessous.

Longueur (cm)	Puissance en NO	Puissance en HO	Puissance en VHO
590	20	40	75
120	40	65	110

°Actinique, supra-actinique. Encore des dénominations que tout le monde a pris l’habitude d’utiliser sans que celles-ci soient normalisées. La définition du dictionnaire précise qu’actinique "se dit des radiations qui provoquent une action chimique". Au départ, c'est surtout la lumière non actinique qui servait de référence, notamment dans les laboratoires photographiques ou une lumière "non actinique" rouge permettait de travailler sans que celle-ci n'ait d'effet sur les pellicules photographiques. Les lumières actiniques, qui provoquent des réactions chimiques, étaient généralement monochromatiques (car moins chères à fabriquer) bleues ou dans la gamme des UV. En passant dans le domaine de l'aquariophilie, les termes actinique et supra-actinique ont été revisités par les différent fabricants, et désignent généralement des tubes émettant, principalement, dans le bleu et les UV proches (pic vers 420 nm pour les supra actiniques) ou principalement dans les UV et un peu dans le bleu (pic vers 360 pour les tubes actiniques).

Caractéristiques des différents types de tubes

Les tubes T12 se sont peu développés en France dans le marché de l'aquariophilie. Ils sont, par contre, encore utilisés aux USA où ils sont associés à des ballasts électroniques et des puissances importantes (HO ou VHO).

Les T3 ou fluocompactes bénéficient, comme leurs noms l’indiquent, d’un rapport puissance/encombrement très avantageux (32 cm en 24W, 41 cm en 36W, 80W en 56 cm par exemple). Elles sont notamment utilisées, en aquariophilie, en complément des HQI, dans les rampes compactes comme les UFO d’Aqua Connect (Dulux bleu OSRAM 24W ou 36W). A noter que ces références (Dulux L 24W/67), n’existent pas dans le catalogue France d’OSRAM, mais qu’on les trouve dans le catalogue belge...

Photo Benoit Finet

Elles peuvent également constituer une solution intéressante dans le cas des très petites installations, de type nano ou micro récifs. Elles sont malheureusement peu distribuées en France, où les aquariophiles devront se contenter des quelques modèles disponibles chez les éclairagistes généralistes. Les fluocompactes OSRAM, sous la dénomination commerciale "Dulux", sont disponibles, suivant les puissances, en alimentation conventionnelle ou électronique.

Les T8 sont, aujourd’hui encore, les plus répandus en aquariophilie. Ils présentent l’avantage d’être disponibles dans une gamme très (trop ?) étendue, dans des températures de couleurs variées, sous diverses dénominations commerciales. En récifal néanmoins, la généralisation de l’utilisation des HQI les a relégués bien souvent au rôle d’éclairage complémentaire, généralement bleu, permettant d’assurer une transition jour/nuit moins stressante pour les poissons, et/ou de ré-équilibrer le spectre des HQI.

Les tubes T5, s'ils existent dans le catalogue OSRAM depuis 1996, se sont fortement développés ces dernières années pour le marché aquariophile. Les T5 offrent avant tout, les avantages liés à une alimentation électronique (voir ci-dessus), et notamment une durée de vie accrue et un meilleur rapport puissance/encombrement, comme l'attestent les chiffres présentés ci-dessous :

° 24 W 55cm
° 39 W 85 cm
° 54 W 115 cm
° 80 W 145 cm

Ces dimensions permettent de concevoir des rampes adaptées aux tailles standards des aquariums, pour des puissances suffisamment importantes - même en aquariophilie récifale - et avec une répartition homogène de la lumière. Leur température optimale de fonctionnement se situe aux alentours de 35°c, contre 25° pour les T8, ce qui représente un avantage pour la réalisation de galeries non ventilées.

Certains ballasts électroniques, commercialisés pour les T5, peuvent s'adapter à différentes plages de puissance (24-39W par exemple), et il est également possible, pour certains d'entre eux, de faire varier la puissance des tubes (alimentations gradables).

Enfin, on les trouve aujourd'hui dans les mêmes gammes de couleurs que les classiques T8. Le seul inconvénient restant, encore aujourd'hui, un coût à l'achat plus important.

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