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Technologie photoluminescente pour l’évacuation de secours
Pour que la technologie photoluminescente fonctionne, elle passe par trois processus photophysiques : l'absorption de la lumière, le stockage de l'énergie et l'émission de lumière résiduelle. Cette technologie utilise des phosphores conçus sur mesure pour capter les photons émis aussi bien par la lumière artificielle que par la lumière naturelle. Cette capture excite les phosphores, qui passent alors à un état énergétique supérieur. Dans cet état, les phosphores restent piégés dans le réseau cristallin, ce qui permet de stocker l'énergie pendant une longue période. Lorsque la source lumineuse est supprimée, l'énergie piégée est ensuite libérée sous forme d'énergie plus faible, ce qui entraîne l'émission de lumière. À mesure que le réseau cristallin se dégrade, de la lumière est émise. La technologie à base d'aluminate de strontium est supérieure à celle à base de sulfure de zinc, tant en ce qui concerne la durée d'émission lumineuse durant la phase de lumière résiduelle qu'en ce qui concerne l'intensité de la lumière émise. L'émission de lumière est un processus entièrement passif, ce qui signifie qu'aucune énergie n'est fournie (générée) à ce processus et qu'aucune maintenance n'est requise ; cela implique également que la lumière issue de la technologie photoluminescente sera émise même en cas de coupure de courant. Elle éclairera ainsi le chemin d'évacuation lorsque les autres sources lumineuses auront cessé de fonctionner.
La luminescence à persistance longue, ou LPL, est le terme utilisé pour désigner la technologie photoluminescente employée dans les signalisations destinées à l’orientation en cas d’urgence, car elle répond aux exigences normatives en matière de luminance. La norme ISO 16069 définit l’exigence minimale de luminance, qui doit être maintenue en conditions d’urgence fonctionnelles, à 0,02 cd/m² pendant au moins 60 minutes. Les matériaux conformes à la LPL dont les performances sont garanties ont subi des essais conformes à la norme ISO 16069.
Indicateur de performance — Exigence selon la norme ISO 16069 — Impact dans le monde réel
Luminance — Durée ≥ 60 minutes de visibilité — Orientation continue lors d’urgences prolongées
Rapport de contraste — 10:1 par rapport au fond — Visibilité améliorée en présence de fumée ou dans des conditions de faible contraste
Temps de charge — < 15 minutes sous un éclairement de 50 lux — Réactivation rapide après une brève exposition à la lumière ambiante
Les marquages de la technologie LPL destinés à être installés guideront les utilisateurs de manière appropriée, et les marquages situés sur les bords des marches permettront aux personnes de se déplacer correctement et de monter ou descendre les escaliers. Les marquages LPL sont installés conformément aux exigences de la norme ISO 16069 et, de ce fait, assurent un balisage d’évacuation en cas d’urgence sans recourir à l’électricité.
Efficacité des systèmes photoluminescents d’urgence sur le terrain
Systèmes photoluminescents dans les bâtiments à forte occupation après l’édition 2018 du IBC et de la NFPA 101
Avec les mises à jour de 2018 du Code international du bâtiment (IBC) et de la norme NFPA 101, les autorités ont commencé à considérer les marquages photoluminescents d’issues de secours/chemins d’évacuation comme une alternative aux issues de secours/chemins d’évacuation éclairés par des lampes électriques, conformément aux dispositions réglementaires. Il en a résulté une adoption rapide de ces produits dans les hôpitaux, les aéroports et autres bâtiments à forte occupation. Selon le rapport « Facility Safety Review » (2023), l’adoption de ces technologies dans les nouvelles constructions a augmenté de 57 %. Les facteurs suivants ont contribué à cette adoption rapide :
- Une totale indépendance vis-à-vis de l’alimentation électrique en cas de coupure de courant
- Un coût total de cycle de vie inférieur de 80 % par rapport à un système filaire
- Une installation plus facile dans un bâtiment doté d’une conception architecturale complexe
Les pôles de transport ont été les premiers établissements soumis à la nouvelle réglementation à adopter ces technologies, reconnaissant les marquages photoluminescents pour leur visibilité même en présence de fumée, leur caractère durable et leur conformité aux réglementations, qui confirment leur utilisation comme composant indispensable des systèmes modernes de sécurité incendie.
Normes centrées sur l’humain : La capacité de répondre à l’exigence de luminance de 60 min / ≥ 0,02 cd/m² en situation de stress.
Des recherches menées auprès de personnes évacuées confirment que, lors d’une urgence, l’évacué ne panique pas et conserve son orientation dans le système de sortie s’il reçoit une luminance minimale de 0,02 cd/m² pendant la période de 60 minutes, ce qui a été réalisé grâce aux nouveaux produits à base d’aluminate de strontium. Ces mêmes produits se sont révélés, lors de simulations contrôlées de stress, capables de :
Impact du facteur de performance sur la luminance
Charge ambiante (≥ 50 lux) : 0,032–0,045 cd/m²
Température inférieure à 0 °C : réduction de la puissance émise ≤ 15 %
Vieillissement du matériau (5 ans ou plus) : diminution de la puissance émise < 10 % avec les alliages modernes
Des recherches ont montré que les marquages photoluminescents permettent d’augmenter de 22 % la vitesse d’évacuation en cas de conditions enfumées par rapport aux autres systèmes, car ce système fournit un guidage visuel continu d’un bord à l’autre. En outre, l’intégration de produits photoluminescents conformément aux lignes directrices de conception ergonomique de la NFPA dans les escaliers a permis de réduire de 31 % le nombre de chutes lorsque la bande photoluminescente était utilisée pour délimiter clairement le bord de la contremarche.
Photoluminescence contre éclairage de secours conventionnel. Compromis significatifs
Analyse de la fiabilité : indépendance par rapport à l’alimentation électrique contre sensibilité environnementale (éclairement, température, vieillissement)
Les systèmes photoluminescents sont entièrement autonomes sur le plan énergétique : la seule exposition à une lumière ambiante suffit, sans besoin de raccordement électrique ni de batteries de secours. Cela élimine la plupart des pannes du réseau ou des batteries, responsables de 27 % des défaillances fonctionnelles des luminaires de sécurité conventionnels (NFPA 2023). Toutefois, si aucune lumière ambiante n’est disponible, le système ne fonctionne pas non plus :
Terme Systèmes photoluminescents Luminaires de sécurité conventionnels
Source d’alimentation Entièrement passive (lumière ambiante) Dépendante du réseau + batterie/générateur
Sensibilité à l’éclairement Nécessite une exposition préalable à ≥25 lux pendant ≥60 minutes Insensible aux conditions d’éclairage antérieures
Performance en température La performance diminue de 15 à 40 % à des températures <5 °C ou >40 °C (selon les protocoles d’essai ISO 16069) Les composants modernes présentent une dégradation minimale
Le vieillissement introduit une autre distinction clé : les matériaux photoluminescents perdent généralement environ 20 % de leur luminosité tous les 5 à 7 ans en raison de la fatigue moléculaire, tandis que les lampes de secours à LED bien entretenues conservent une sortie stable pendant plus de 10 ans. Toutefois, si elles disposent de lampes de secours bien entretenues, leurs décisions concernant le cycle de vie peuvent refléter des économies réalisées grâce aux unités photoluminescentes, soit 150 à 400 $ par unité et par an en coûts énergétiques et en maintenance, mais pouvant nécessiter un remplacement anticipé. Leur fiabilité dépend toutefois des conditions météorologiques, et l’efficacité de l’orientation lors de l’évacuation dépend du niveau d’éclairage et des conditions ambiantes.
FAQ
Qu’est-ce qui permet à certains matériaux de briller plus longtemps que leurs homologues ?
Ces matériaux sont constitués de composés contenant de l’aluminate de strontium, nettement supérieurs aux matériaux obsolètes à base de sulfure de zinc en termes de durée et d’intensité de la lueur.
Que définit la norme ISO 16069 pour les systèmes photoluminescents ?
L'ISO 16069 fournit des lignes directrices concernant la durée de la luminance, le temps autorisé pour la charge et le rapport de contraste des systèmes photoluminescents afin qu'ils puissent fonctionner comme des systèmes de guidage efficaces pour une évacuation sûre en cas d'urgence.
Les performances des systèmes photoluminescents se dégradent-elles dans certaines conditions environnementales ?
Oui, si des phénomènes tels qu'une illumination préalable ou des changements extrêmes de température sont présents, leurs performances peuvent être significativement affectées.
En quoi les systèmes photoluminescents diffèrent-ils des autres systèmes d'éclairage de secours ?
Ces systèmes sont plus fiables, car ils ne sont pas affectés par les coupures de courant, coûtent moins cher à entretenir, mais sont plus sensibles aux conditions environnementales ainsi qu'à l'illumination préalable et à l'exposition. Les autres systèmes sont moins fiables, car ils nécessitent une alimentation électrique.