M13 · Éclairage

L’éclairage a basculé en une décennie : l’incandescent a disparu, le halogène recule, la LED domine. Avec elle, la façon de choisir une source change (on raisonne en lumens, plus en watts), la façon de la commander change (les anciens gradateurs ne sont plus compatibles, l’éclairage devient gradable et adressable), et la façon de concevoir un éclairage change (scénarios, températures de couleur variables, intégration domotique). Ce module pose le vocabulaire photométrique indispensable, parcourt les modes de commande du plus simple au plus avancé, introduit le bus DALI, et débouche sur le plan d’éclairage du manoir — qui sera ensuite orchestré par la domotique KNX (M15).

Objectifs de fin de module

À l’issue de ce module, je suis capable de :

Comparer les technologies d’éclairage résidentiel (LED, halogène, fluo) sur l’efficacité, la durée de vie, le rendu des couleurs.
Lire une fiche technique de luminaire : flux lumineux, température de couleur, IRC, classe d’isolation, IP.
Citer les niveaux d’éclairement (lux) usuels par type de pièce.
Câbler les modes de commande classiques : simple allumage, va-et-vient, télérupteur, minuterie.
Choisir un détecteur (présence, mouvement, crépusculaire) et l’insérer dans un circuit.
Distinguer les principaux modes de gradation et leur compatibilité avec la LED.
Décrire le bus DALI et son intérêt vis-à-vis d’une commande filaire classique.
Produire un plan d’éclairage par zone pour le manoir, prêt à être orchestré en domotique (M15).

Concepts clés

Concept	Définition courte
Flux lumineux	Quantité totale de lumière émise par une source, en lumens (lm)
Efficacité lumineuse	Flux émis par watt consommé, en lm/W
Éclairement	Flux reçu par unité de surface, en lux (lm/m²)
Température de couleur	Teinte de la lumière, en kelvins (K) — chaud (≈2 700 K) à froid (≈6 500 K)
IRC (Ra)	Indice de rendu des couleurs sur 100 — qualité de restitution des couleurs
LED	Diode électroluminescente, source dominante en résidentiel actuel
Simple allumage	Commande d’un point lumineux depuis un seul endroit
Va-et-vient	Commande depuis deux points (couloir, escalier)
Télérupteur	Bistable commandé par boutons-poussoirs, depuis autant de points qu’on veut
Minuterie	Allumage temporisé avec extinction automatique
Gradation	Variation du flux d’une source à puissance variable
DALI	Digital Addressable Lighting Interface — bus numérique pour éclairage
Scénario	Combinaison préprogrammée d’états d’éclairage

Exigences NF C 15-100 mobilisées

Chaque pièce comporte au moins un point d’éclairage commandé, à proximité de chaque entrée (cf. M9). NF C 15-100 [§ 771].
Dans les salles d’eau : éclairage en volume 1 et 2 en classe II, IP X4 minimum (cf. M9). NF C 15-100 [§ 701].
Dans les piscines : éclairage en volume 0 en TBT 12 V SELV, transformateur hors volume (cf. M12). NF C 15-100 [§ 702].
Éclairage extérieur : IP X5 minimum pour les emplacements exposés à la pluie battante (cf. M9).
Les circuits d’éclairage sont, comme tout circuit terminal, sous 30 mA (M5), et répartis sur au moins deux dispositifs différentiels pour ne jamais perdre toute la lumière sur un défaut (M10).

Cours

1. Les technologies d’éclairage

Quatre technologies à connaître ; deux dominent en résidentiel actuel.

Technologie	Efficacité	Durée de vie typique	Statut
Incandescence	≈ 10 lm/W	≈ 1 000 h	Sortie du marché européen (interdite à la vente pour la plupart des puissances)
Halogène	15–20 lm/W	≈ 2 000 h	En recul ; encore présent en projecteurs et formats spéciaux
Fluorescence (tubes T5/T8, fluo compactes)	50–70 lm/W	≈ 8 000 h	En recul rapide ; usage tertiaire résiduel
LED	80–150 lm/W (et au-delà)	20 000 à 50 000 h	Standard résidentiel actuel

La LED. Un composant semiconducteur émettant de la lumière quand un courant le traverse, alimenté par un driver qui convertit le 230 V alternatif en courant continu adapté (typique quelques dizaines de mA à quelques centaines, sous quelques volts à quelques dizaines de volts). Trois familles à distinguer :

Ampoule LED de remplacement (E27, E14, GU10…) — driver intégré dans le culot. Substitut direct des ampoules anciennes.
Luminaire LED intégré — driver dans le luminaire, source LED non remplaçable individuellement. Esthétique fine, durée de vie élevée, mais l’ensemble se remplace en bloc.
Module LED + driver séparé — la source et son driver sont distincts, alimentation TBT (12 V ou 24 V) ou commande dédiée (DALI, 0-10 V, PWM). Solution professionnelle et architecturale.

2. Caractériser un éclairage : lumens, kelvins, IRC, lux

Trois grandeurs photométriques à distinguer, et deux qualificatifs.

Le flux lumineux (lm). Quantité totale de lumière émise par la source, indépendamment de la direction. C’est la grandeur à lire en premier sur l’emballage d’une LED — pas la puissance en watts, qui ne dit plus rien depuis qu’on a changé de technologie. Une ampoule de 800 lm remplace une ampoule à incandescence de 60 W ; une de 1 500 lm remplace une 100 W. La puissance électrique consommée par la LED, elle, sera typiquement 6–10 W.

L’éclairement (lux). Le flux reçu par unité de surface. La même source produit beaucoup de lux près d’elle, peu loin. Le lux est la grandeur pertinente pour dire si une pièce est suffisamment éclairée.

Niveaux d’éclairement usuels en résidentiel (ordres de grandeur) :

Zone	Éclairement recommandé
Cuisine — plan de travail	300 à 500 lux
Salle de bain — miroir	300 à 500 lux
Salle de bain — ambiance	150 lux
Séjour — ambiance générale	100 à 200 lux
Séjour — lecture, tâches	300 à 500 lux
Chambre — ambiance	100 à 150 lux
Couloir, dégagement	100 lux
Escalier	100 lux + détecteur
WC	100 lux
Buanderie, cellier, garage	150 lux
Extérieur — entrée principale	50 lux

La température de couleur (K). Caractérise la teinte de la lumière blanche. Plus la valeur est basse, plus la lumière est chaude (orange-jaune) ; plus elle est haute, plus elle est froide (bleutée).

Température	Effet
2 700 K	Blanc chaud — ambiance domestique (séjour, chambre)
3 000 K	Blanc chaud intermédiaire — cuisine, salle à manger
4 000 K	Blanc neutre — plan de travail, bureau
5 000–6 500 K	Blanc froid — atelier, garage, locaux techniques

L'échelle des températures de couleur, graduée en kelvins. Repérer les deux valeurs du tableau ci-dessus : vers 2 700 K la teinte tire nettement sur l'orangé, vers 6 500 K elle vire au bleuté. Le paradoxe des mots est à retenir — une lumière dite « chaude » correspond à une température basse. Bhutajata · CC BY-SA 4.0 · Wikimedia Commons

L’IRC (indice de rendu des couleurs), noté Ra. Mesure, sur 100, la fidélité avec laquelle la source restitue les couleurs. Une lumière à fort IRC fait paraître les peaux saines, les textiles fidèles. Ra ≥ 80 est le minimum en résidentiel ; Ra ≥ 90 est recommandé dans les pièces de vie. Un IRC bas est typique de certaines LED bas de gamme — à éviter.

3. Choisir l’éclairage pièce par pièce

Une méthode reproductible :

Niveau d’éclairement cible (lux) selon le tableau de la section 2.
Surface à éclairer.
Flux total requis ≈ surface × éclairement (correction approximative pour reflexion / hauteur — règle de pouce suffisante en résidentiel).
Nombre et puissance des luminaires : flux par luminaire choisis pour atteindre le total.
Température de couleur selon l’usage de la pièce.
IRC ≥ 80 partout, ≥ 90 en pièces de vie.

Exemple — un séjour de 30 m² pour usage mixte. Cible : ≈ 200 lux moyens, avec des points renforcés à 500 lux (lampes de lecture). Flux moyen requis ≈ 30 × 200 = 6 000 lm. Réparti sur 4 à 6 luminaires plafonniers ou suspensions de 1 000 à 1 500 lm chacun, en 2 700 K, IRC ≥ 90, complété par des lampadaires ponctuels pour les lectures.

4. Les modes de commande classiques

Avant toute domotique, on doit maîtriser les schémas de commande filaires standard — qui restent largement utilisés.

Simple allumage

Un interrupteur unipolaire sur la phase, commandant un point d’éclairage. Le schéma le plus simple : 1 interrupteur, 1 lumière, 1 endroit.

Va-et-vient

Deux interrupteurs permettant de commander un même point depuis deux endroits (couloir, escalier, chambre avec accès double). Chaque interrupteur est en réalité un inverseur ; on tire trois conducteurs entre les deux.

Télérupteur

Relais bistable placé au tableau, commandé par des boutons-poussoirs. Permet la commande depuis autant de points que l’on veut sans complexité de câblage. Idéal pour les grandes pièces, les couloirs à plusieurs accès, l’escalier d’un manoir.

Minuterie

Relais temporisé placé au tableau, commandé par boutons-poussoirs. Éteint automatiquement la lumière après un délai réglable. Typique : sous-sols, caves, dégagements extérieurs.

Le télérupteur et la minuterie occupent un module au tableau — à prévoir dans le bilan des modules du M10. Leur entrée se câble en boutons-poussoirs (3 fils par bouton typiquement), pas en interrupteurs.

5. Les détecteurs

Trois familles, complémentaires.

Détecteur de mouvement (infrarouge passif, PIR). Allume sur détection de chaleur en mouvement. Économique, fiable, mais ne voit pas un occupant immobile : la lumière peut s’éteindre en plein usage. Idéal pour les zones de passage : couloirs, escaliers, dépendances.

Détecteur de présence. Plus sensible (capteur PIR plus fin, ou capteur à ultrasons), il maintient l’éclairage tant qu’une présence est détectée — même immobile. Plus cher. Adapté aux zones d’activité prolongée : bureau, atelier, cuisine.

Détecteur crépusculaire. Cellule photosensible mesurant la luminosité ambiante. Allume quand il fait sombre, éteint quand il fait jour. Indispensable en extérieur (allée, façade, abords) ; souvent combiné à un détecteur de mouvement (allume seulement si nuit ET mouvement).

Tous se câblent comme un interrupteur (sur la phase du circuit d’éclairage), avec parfois une commande auxiliaire (réglage de seuil de luminosité, temporisation d’extinction).

6. La gradation : principes et compatibilité

Le principe. Réduire la puissance moyenne fournie au luminaire pour réduire son flux. Quatre techniques :

Technique	Mode d’action	Compatible avec
Phase cut front edge (TRIAC)	Coupe le début de chaque alternance	Incandescent, halogène, certaines LED gradables (« dimmable trailing/front edge »)
Phase cut trailing edge (MOSFET)	Coupe la fin de chaque alternance	LED gradables modernes, dimmable trailing edge
0-10 V	Signal continu basse tension distinct commandant le driver	Drivers LED professionnels, ballasts fluo
PWM	Modulation de largeur d’impulsion	Drivers LED basse tension (TBT)
DALI	Bus numérique adressable	Drivers LED et ballasts compatibles DALI

En pratique en résidentiel moderne :

Pour graduer ponctuellement un point (séjour, chambre) : un gradateur trailing edge moderne compatible LED + ampoule LED explicitement gradable. Tester ensemble.
Pour graduer plusieurs points avec scénarios : passer au DALI ou à la domotique KNX (M15).
Pour graduer une zone entière commandable centralement : DALI, ou KNX-actionneur de gradation.

7. Le bus DALI

DALI — Digital Addressable Lighting Interface — est un bus numérique normalisé (IEC 62386) dédié à l’éclairage.

Caractéristique	Valeur
Topologie	2 fils, libre (étoile, ligne, mixte), polarité indifférente
Tension du bus	16 V DC nominale
Nombre maximal d’adresses par ligne	64
Groupes par ligne	16
Scènes par ligne	16
Distance maximale d’une ligne	≈ 300 m

Le principe. Chaque luminaire compatible DALI possède une adresse individuelle, peut appartenir à un ou plusieurs groupes, et reconnaît des scènes préprogrammées. Le bus transporte des ordres numériques (allumer, éteindre, graduer à X %, jouer la scène n°3) que les drivers exécutent.

L’avantage par rapport à un gradateur analogique : on modifie la configuration sans toucher au câblage. La même ligne DALI peut desservir 30 luminaires regroupés en 5 groupes ; on déplace un luminaire d’un groupe à l’autre par configuration logicielle.

Le DALI s’interface avec KNX (M15) via une passerelle : KNX porte la logique d’ensemble du logement, DALI la commande fine des luminaires. Le couple KNX + DALI est la solution résidentielle haut de gamme — et celle visée pour le manoir.

8. Plan d’éclairage du manoir

L’éclairage du manoir mélange technologies LED (partout), modes de commande variés (simple, va-et-vient, télérupteurs pour les grands espaces, minuteries pour les caves, détecteurs pour les passages et l’extérieur), et scénarisation par la domotique (M15) — typiquement via bus DALI pour les pièces nobles et commandes KNX directes pour les autres.

Démarche pour le manoir :

Plan par zone (cf. SPECS §7) : pièce par pièce, calcul du flux requis, position des luminaires, température de couleur, IRC visé.
Mode de commande par zone : qui allume quoi, depuis où ? Schéma filaire (simple, va-et-vient, télérupteur, minuterie) ou bus (DALI, KNX).
Extérieur : éclairage de façade, allée, dépendances ; détecteurs crépusculaires + mouvement ; IP X5 minimum.
Circuits au tableau : répartition sur au moins deux ID 30 mA (règle M10), prévoir un module par télérupteur, un par minuterie, et un transformateur pour les éventuels éclairages TBT (déco LED ruban en 24 V).
Anticipation domotique : prévoir au tableau l’espace pour l’alimentation du bus DALI et pour la passerelle DALI/KNX (détail en M15).

Vidéos sélectionnées

Source	Sujet couvert	Durée
Bien définir son éclairage LED : lumen, lux, kelvin	Lecture d’une fiche, choix par pièce	—
Va-et-vient : branchement et schéma électrique	Câblage, bornes, choix selon situation	—
Lampes LED à intensité variable : ampoule, transformateur, variateur	Compatibilités gradateur/LED, pièges, tests	—
Le protocole d’éclairage DALI	Topologie, adressage, scènes	—
Comment brancher un détecteur de mouvement	Choix, réglages, câblage	—

Étude de cas — manoir

Livrable attendu : un dossier dossier-manoir/M13/ contenant :

plan-eclairage.svg — plan du manoir annoté, pièce par pièce : nombre de luminaires, flux unitaire, type (encastré, suspension, applique, ruban), température de couleur, IRC visé.
niveaux-eclairement.md — table de calcul, pour chaque pièce : surface, lux cible, flux total requis, nombre de luminaires, flux par luminaire — comme l’exemple de la section 3 du cours.
schemas-commande.md — pour chaque circuit d’éclairage, le schéma de commande retenu : simple allumage, va-et-vient, télérupteur (combien de points), minuterie, détecteur. Lister les modules à prévoir au tableau (un par télérupteur, etc.).
exterieur.md — éclairage extérieur du manoir : entrée principale, allées, abords des dépendances, terrasse, parc. Type de luminaires (IP X5 mini), détecteurs (crépusculaire + mouvement), cheminements de câbles enterrés (M6 méthode D).
preparation-domotique.md — note d’anticipation : quelles zones sont câblées en filaire classique, quelles zones sont câblées pour bus DALI, et où prévoir au tableau l’alimentation bus + la passerelle DALI/KNX (détail en M15).

Ces livrables enrichissent le tableau M11/M12 — qui doit accueillir les modules complémentaires (télérupteurs, minuteries, transformateurs, alimentation bus).

Travaux pratiques sur le banc d’essai

Câbler un va-et-vient. Sur le banc, monter un point lumineux commandé par deux interrupteurs va-et-vient (3 conducteurs entre les deux). Tester les 4 combinaisons d’états. Schématiser.
Câbler un télérupteur. Monter un télérupteur modulaire au coffret du banc, deux boutons-poussoirs, un point lumineux. Tester les commutations. Mesurer le courant de bobine.
Câbler une minuterie. Monter une minuterie modulaire, trois boutons-poussoirs sur palier, un point lumineux. Régler la temporisation à 30 s ; vérifier l’extinction automatique et la possibilité de relance.
Tester un gradateur LED. Avec une ampoule LED dimmable et un gradateur trailing edge compatible LED, observer la gradation. Comparer avec une LED non dimmable sur le même gradateur (refuse de descendre, scintille).
Décoder une fiche LED. Sur trois LED du commerce (catalogue ou matériel), relever : flux (lm), puissance (W), efficacité (lm/W), température (K), IRC (Ra), gradable (oui/non), compatibilité gradateur (front/trailing edge). Classer de la plus adaptée à la moins adaptée pour un séjour.

Quiz de validation

Seuil : 80 %.

Fiche de synthèse

FORMATION ÉLECTRICITÉ — M13 — Fiche de synthèse
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TECHNOLOGIES (résidentiel actuel)
  Incandescence : 10 lm/W · 1 000 h     — sortie marché
  Halogène      : 15-20 lm/W · 2 000 h  — en recul
  Fluo          : 50-70 lm/W · 8 000 h  — résiduel
  LED           : 80-150 lm/W · 20-50 k h — STANDARD
  Fin de vie LED = baisse progressive (L80B10 / 30 000 h)

PHOTOMÉTRIE
  Flux         lumen (lm)  — quantité émise (la grandeur à lire)
  Éclairement  lux (lm/m²) — flux reçu par m²
  Température  kelvin (K)  : 2 700 chaud · 4 000 neutre · 6 500 froid
  IRC (Ra) sur 100         : ≥ 80 mini · ≥ 90 pièces de vie

NIVEAUX D’ÉCLAIREMENT (lux, ordre de grandeur)
  Cuisine plan de travail .. 300-500    SDB miroir ........... 300-500
  Séjour ambiance .......... 100-200    Séjour tâches ........ 300-500
  Chambre ambiance ......... 100-150    WC ................... 100
  Couloir/escalier ......... 100        Buanderie/garage ..... 150
  Extérieur entrée ......... 50

MODES DE COMMANDE
  Simple allumage   1 inter, 1 lumière
  Va-et-vient       2 inverseurs, 3 fils entre eux
  Télérupteur       relais bistable au tableau + N BP
  Minuterie         relais temporisé au tableau + N BP

DÉTECTEURS
  Mouvement (PIR)   éteint sur immobilité — passages, escalier
  Présence          maintient sur immobilité — bureau, atelier
  Crépusculaire     allume si nuit — extérieur, souvent + mouvement

GRADATION
  Phase cut front edge (TRIAC)   : incandescent, halogène, certaines LED
  Phase cut trailing edge (MOSFET) : LED gradables modernes
  0-10 V                          : drivers pro, fluo
  PWM                             : drivers TBT
  DALI                            : bus numérique
  ⚠ LED gradable ET gradateur compatible — DEUX conditions nécessaires

DALI
  2 fils, polarité indifférente · 16 V DC · 64 adresses · 16 groupes · 16 scènes
  ≈ 300 m / ligne · passerelle DALI/KNX pour intégrer M15

LE MANOIR
  LED partout · IRC ≥ 90 pièces de vie
  Plan d’éclairage par zone (lux × surface = flux requis)
  Modes mixtes : simple, va-et-vient, télérupteur (grands espaces),
                 minuterie (caves), détecteurs (extérieur, passages)
  Pièces nobles → bus DALI orchestré par KNX (M15)
  Réserves modules au tableau pour télérupteurs / minuteries
  Sur-câbler discrètement avant fermeture des cloisons

À conserver avec les fiches M0 à M12. M14 traite les courants faibles (RJ45, coffret de communication, TV, fibre, alarme), qui partagent la GTL avec l’éclairage commandé.