Caractéristiques des lampes à décharge
Toutes les lampes, dont l'action est basée sur la conversion des propriétés du gaz, sont appelées lampes à décharge. Ils existent en différents types et sont utilisés dans une grande variété d'applications. Ils se distinguent par leur efficacité, leur fiabilité et leur bon rendu des couleurs.
Que sont les lampes à décharge ?
Une lampe à décharge (GDL) est un petit dispositif électrique qui émet de la lumière visible dans un spectre défini.
Chaque appareil contient les composants suivants :
- Une ampoule de verre avec des électrodes remplies de gaz ;
- appareil de commande sous la forme d'un module électronique ou d'une résistance de limitation
- La base pour l'incorporation dans l'équipement.
Variété
Les lampes à décharge sont divisées en lampes à décharge à basse pression et à haute pression. Chaque groupe possède ses propres caractéristiques, qui influencent le choix d'une application particulière.
Lampes à décharge à basse pression
L'exemple le plus connu d'une LRG à basse pression est la lampe fluorescente. Il est constitué d'un tube dont l'intérieur est recouvert d'un phosphore. Les électrodes reçoivent une impulsion de haute tension et sont chauffées.
Lorsqu'elle est chauffée, une charge lumineuse est générée entre les contacts et un rayonnement UV est produit dans l'environnement gazeux de l'ampoule, qui agit sur le phosphore et le fait luire.
Une variante des lampes fluorescentes (LL) sont des appareils compacts qui sont marqués de l'abréviation CLL et ne diffèrent du modèle précédent que par leur taille. Tous les appareils ont un élément de commande intégré dans la base.
Les luminaires à induction méritent d'être considérés séparément. Ils ne comportent pas d'électrodes à l'intérieur et l'ionisation est provoquée par un champ magnétique à haute fréquence. Habituellement, un mélange de vapeur d'argon et de mercure est utilisé dans l'ampoule, ce qui affecte le phosphore.
Lampes à décharge à haute pression
Les composants dont la pression à l'intérieur de l'ampoule est supérieure à la pression atmosphérique sont appelés lampes à haute pression.
Ils sont représentés par des lampes à arc et à mercure (EB). Il n'y a pas si longtemps, ils constituaient la majorité de l'éclairage public. Aujourd'hui, cependant, elles sont remplacées par des sources aux halogénures métalliques et au sodium, qui ont un meilleur rendement.
Si des iodures sont connectés à l'appareil, il est étiqueté DRI. L'appareil contient un brûleur en verre de quartz dans lequel se trouvent les électrodes. Un mélange d'argon, de mercure et de certains iodures métalliques est utilisé comme substance fonctionnelle. Le brûleur est situé dans un espace raréfié et génère un fort rayonnement qui suffit à éclairer de grandes surfaces. Les HID peuvent avoir une puissance comprise entre 250W et 3500W.
Un autre exemple de GDL à haute pression est le modèle de tube à arc de sodium (DNaT). Il se caractérise par un rendement lumineux très élevé et une consommation d'énergie relativement faible. La lumière a une teinte dorée distinctive. L'inconvénient est le long temps d'extinction, qui peut prendre jusqu'à 10 minutes.
Si vous souhaitez une lumière blanche aussi proche que possible de la lumière du jour, il est préférable de choisir des unités à arc au xénon. La puissance maximale peut atteindre 18 kW. Les électrodes en tungstène sont alliées au thorium et peuvent supporter des charges élevées. Le verre saphir est utilisé si le rayonnement UV est requis en sortie.
Les lampes à décharge aux halogénures métalliques (MHL) sont des sources lumineuses compactes, robustes et puissantes, composées d'un brûleur à tube sous vide. Le brûleur est en verre de quartz ou en céramique. L'intérieur est rempli de vapeur de mercure et d'halogénures métalliques. Le rayonnement est produit par l'apparition d'un plasma entre les électrodes lorsqu'une puissance est appliquée. La puissance de sortie des appareils peut atteindre jusqu'à 3,5 kW dans certains cas. Ils sont conçus pour une durée de vie de 12 000 heures. Il faut environ 10 minutes pour que l'appareil atteigne sa pleine puissance.
Principe de fonctionnement de la lampe
Le principe de fonctionnement du LRG est basé sur l'effet d'une décharge électrique sur un gaz ionisé. Les gaz les plus couramment utilisés sont l'argon, le néon, le krypton, le xénon et divers mélanges. Du sodium ou du mercure sont souvent ajoutés.
Vidéo sur le thème : Conception, principe et caractéristiques de fonctionnement des tubes radiants
Dès que les contacts sont alimentés, un champ électrique est généré dans le tube. Il provoque un mouvement des électrons et leur interaction avec les particules de gaz. La collision des particules libère de l'énergie qui est ensuite convertie en rayonnement d'un certain spectre. Le spectre exact dépend de la composition du gaz et de l'équipement spécifique.
La conversion du rayonnement UV en lumière visible est facilitée par un revêtement de phosphore sur l'ampoule.
Il existe parfois des modèles avec une source bêta intégrée. Cela ionise le gaz à l'intérieur de l'ampoule, minimisant ainsi la charge lumineuse.
Comment choisir une lampe à gaz
Lors du choix d'une lampe à gaz, il convient de prendre en considération son type, sa puissance et la nuance de la lumière émise. Les lampes aux halogénures métalliques sont populaires, car elles offrent une pression élevée et une lumière puissante et brillante. Le verre borosilicate élimine complètement la lumière UV, ce qui rend la lumière plus sûre.
La luminescence de l'élément à décharge sera proche de la lumière blanche du jour, mais il existe différentes nuances en fonction du remplissage. Le sodium donne une couleur jaune, le thallium est vert et l'indium est bleu.
Vous trouverez sur le marché des ampoules pour le rétroéclairage des aquariums ou des serres. Elles ont un spectre spécifique qui est plus respectueux de l'environnement que les lampes fluorescentes ou au sodium standard.
Les lampes à sodium peuvent durer environ 25 000 heures, ce qui est comparable aux éléments d'éclairage LED. La lumière blanche émise est aussi proche que possible de la lumière du jour et permet une visualisation détaillée des objets sans distorsion des couleurs.
Les modèles luminescents sont populaires dans les applications industrielles et domestiques. Il y a du mercure à l'intérieur de ces éléments. Lors du choix, il est important de tenir compte des longs temps de démarrage et du réchauffement considérable pendant le fonctionnement.
Applications
Les lampes à décharge sont utilisées dans de nombreux secteurs différents. Les phares au xénon des voitures sont particulièrement remarquables. La plupart des constructeurs automobiles connus (Toyota, Opel, BMW) les utilisent.
Dispositifs efficaces pour l'éclairage de grands entrepôts, d'ateliers industriels et de rues, l'éclairage de panneaux d'affichage et de façades de bâtiments.
Avantages et inconvénients
Comme toutes les autres lampes, les appareils d'éclairage à décharge présentent des avantages et des inconvénients. Nous recommandons de prendre en compte chaque point pour une conception correcte du système d'éclairage.
Avantages :
- Ces modèles sont assez durables et ont une durée de vie horaire considérable ;
- Les différentes valeurs spectrales et de puissance sont disponibles, ce qui facilite le choix de l'appareil adapté à la tâche ;
- La puissance de sortie des lampes à décharge est nettement supérieure à celle des autres appareils.
Inconvénients des lampes à décharge classiques :
- Le dispositif nécessite un appareil de régulation pour fonctionner ;
- Les lampes sont difficiles à assembler, ce qui rend leur réparation difficile et leur coût élevé ;
- Les modèles sont sensibles aux fluctuations de la température ambiante et aux pics de tension ;
- Certaines lampes nécessitent un temps de démarrage important ;
- les appareils à mercure doivent être éliminés.
Il existe des inconvénients, mais la puissance et l'efficacité des lampes à décharge de gaz leur permettent d'occuper encore une position fiable sur le marché.