Qu'est-ce qu'un projecteur ?

Parmi les appareils d'éclairage, une niche spécifique sont les projecteurs, du latin projectus "dirigé ou jeté en avant" - des dispositifs qui concentrent les rayons lumineux dans une certaine direction au moyen d'un réflecteur conique ou parabolique. L'idée est apparue pour la première fois dans les dessins de Léonard de Vinci, et en Russie, elle a été mise en pratique par Ivan Kulibin sous Catherine la Grande au IXe siècle. Il a conçu un télégraphe optique utilisant un système de miroirs qui redistribuait la lumière de bougies de cire ordinaires en un faisceau directionnel.

Avec seulement quelques bougies, Kulibin a illuminé la rive opposée de la Neva à Saint-Pétersbourg et a ravi la communauté scientifique de l'époque.

Cette invention a été utilisée comme sémaphore dans la marine et dans les communications terrestres, et il l'a utilisée pour éclairer les passages sombres du palais de Tsarskoïe Selo. Le sujet a été développé dans une direction militaire avec des sources de lumière électrique, et le schéma du réflecteur a été utilisé dans pratiquement tous les appareils d'éclairage où un faisceau concentré de lumière était nécessaire.

Un projecteur de défense aérienne de la Première Guerre mondiale. À l'époque déjà, certains exemples atteignaient jusqu'à 12 kilomètres.

Pour augmenter la portée, le diamètre du réflecteur parabolique devait être augmenté et certains types de projecteurs pouvaient atteindre un diamètre de 2 mètres. Plus tard, des lentilles de mise au point ont été installées à la place du verre de protection. Bien qu'une partie du spectre utile de la luminescence soit perdue dans la lentille, cette solution a permis d'économiser la surface réfléchissante et de produire des dispositifs compacts jusqu'aux dispositifs portatifs.

Caractéristiques des projecteurs

En fonction de la tâche assignée à l'appareil, les fabricants de technologies d'éclairage fabriquent des produits dotés de certaines propriétés, qui ne sont pas tant liées à la conception de l'appareil qu'à la lumière qu'il émet :

• puissance - est la consommation électrique d'une source lumineuse, exprimée en watts (W). Plus le wattage est élevé, plus la lampe est lumineuse et portée loin. Cependant, des types différents ayant la même puissance ont une efficacité énergétique différente - le rapport entre la consommation d'énergie et l'efficacité lumineuse ;
• flux lumineux - est la principale caractéristique qui détermine l'efficacité d'une source lumineuse, exprimée en lumens (Lm). Toutefois, l'efficacité finale d'un projecteur, compte tenu de toutes les pertes optiques, se mesure en lux avec un luxmètre ;
• Angle de diffusion - en fonction de la conception et du diamètre du réflecteur, l'angle de divergence du cône de lumière va de 6 à 160 °. Plus l'angle est petit, plus l'appareil brillera loin, mais l'éblouissement latéral sera minimal. Inversement, plus l'angle est élevé, plus la zone couverte par le spot est large avec une distance minimale ;
• température de la lumière - Teinte de l'objet éclairé, mesurée en Kelvin (K). Varie du rouge au blanc. La température détermine l'indice de rendu des couleurs, un paramètre qui détermine le degré de naturel de la palette de couleurs perçue par l'œil humain. Le meilleur indice de rendu des couleurs se situe dans l'indice neutre de rendu des couleurs de 3500-4500 K.

La lumière chaude est plus faible mais pénètre mieux le brouillard, la neige et la pluie. Lorsque la visibilité est bonne, la nuance plus froide couvre une plus grande distance, bien que les couleurs et les contours des objets puissent se fondre en un seul point.

Les projecteurs présentent certaines caractéristiques de conception en fonction des conditions d'utilisation prévues :

• Source d'alimentation - la plupart des unités sont alimentées directement par le secteur 220 V, mais certains types de lampes nécessitent un ballast ou un système d'alimentation électrique. conducteur. En général, ces éléments de circuit sont soit inclus dans la conception initiale de l'unité, soit connectés à l'extérieur. Il existe également des projecteurs autonomes alimentés par des batteries, des générateurs à essence ou au diesel ;
  Pilote de LED
• classe de protection - Caractéristique qui détermine les facteurs et les conditions environnementales dans lesquels le boîtier de l'appareil garantit un fonctionnement stable du système. Selon la classification internationale, l'IP est mesuré en chiffres par rapport au degré de protection contre les particules et l'humidité.

Types de projecteurs

La principale différence de conception concerne la source de lumière. Les premières lanternes électriques relativement efficaces étaient équipées de lampes à arc Edison ou Ilyich avec des filaments de carbone, de platine ou de tungstène. Bien que le filament de platine ait présenté la plus longue durée de vie et le meilleur rendement lumineux, il a été remplacé par le tungstène, moins cher, pour des raisons économiques. Par la suite, les lampes ont évolué vers une plus grande efficacité, une plus longue durée de vie, une plus grande compacité et une production moins coûteuse.

Halogène

La première modification des ampoules à incandescence était une ampoule en verre de quartz remplie de gaz inertes et d'halogènes d'iode. Dans un environnement inerte, le filament ne brûle pas aussi intensément, ce qui a permis d'augmenter la tension et le rendement lumineux. Pour les projecteurs, le type le plus courant est la lampe halogène linéaire avec une base R7s à double face.

Pour les réflecteurs ronds, il existe des lampes plus petites avec des culots G à broche.

Efficacité énergétique de lampes halogènes Les lampes halogènes ont une moyenne de 22lm/Watt contre 15lm/Watt pour les ampoules Ilich. Leur durée de vie est également augmentée d'au moins 1,5 fois. Un transformateur est nécessaire pour l'alimentation électrique, mais il existe des types conçus pour être branchés directement sur le réseau 220V.

Halogénure métallique .

Il s'agit d'ampoules en verre à double panneau, l'intérieur contenant sous haute pression divers halogénures métalliques - des gaz capables de briller lorsqu'ils sont activés électriquement. Il n'y a pas de conducteur ou de filament dans la construction. Le type de lampe le plus courant a un culot à vis E27 ou E40, mais les éclairages de studio et de scène utilisent parfois des culots à broche simple ou double.

Les MGL offrent un rendu des couleurs élevé, une durée de vie allant jusqu'à 20 000 heures et une efficacité énergétique de 85 Lm/W. Un starter, un ballast, est nécessaire pour démarrer l'appareil, ce qui permet, entre autres, de maintenir la stabilité lors des fluctuations du réseau électrique. Les lampes n'ont pas besoin d'être préchauffées et peuvent être allumées à des températures aussi basses que -40°C, ce qui permet de les utiliser dans les latitudes nordiques.

Lampes à vapeur de sodium (DNaT)

Leur construction ne diffère pas beaucoup de celle des lampes aux halogénures métalliques. Des sels de sodium sont ajoutés à l'ampoule intérieure qui, une fois évaporés, donnent un fort courant d'énergie lumineuse dans le spectre jaune et rouge. Les lampes à haute pression ont une efficacité énergétique d'environ 130 Lm/Watt et les lampes basse pression jusqu'à 180 Lm/Watt. Le spectre lumineux monochrome fausse le rendu des couleurs, mais est aussi proche que possible de la lumière solaire dans les gammes requises pour la photosynthèse des plantes. Ce sont ces types de projecteurs qui sont le plus souvent installés dans les serres.

Les lampes standard ont un culot à vis, mais il en existe d'autres à culot à broche.

Pour simuler la lumière du jour et améliorer le rendu des couleurs, il existe des exemples avec du verre teinté blanc.

Par temps de gel, en dessous de 35°C, les vapeurs salines brillent moins intensément. Les appareils sont très sensibles aux fluctuations de la puissance du secteur et nécessitent donc starter. La durée de vie varie entre 13000 et 15000 heures avec une baisse consécutive du flux lumineux.

Projecteurs infrarouges

Contrairement aux autres dispositifs d'éclairage, les lampes IR n'émettent que de la lumière infrarouge, invisible à l'œil humain à 800 nanomètres. Associés à des caméras vidéo conçues pour fonctionner dans ces plages, ils constituent un système de surveillance nocturne discret.

Enregistrement vidéo de nuit.

La caméra ne capte que la lumière réfléchie par les illuminateurs infrarouges en noir et blanc, et le reste de la scène apparaît non éclairé. Ces unités utilisent la décharge de gaz ou LED Les lampes à spectre lumineux défini sont utilisées comme source de lumière pour ces unités.

Information ! Il existe de rares anomalies dans le développement de l'œil humain qui rendent les rayons IR partiellement visibles.

LED

se sont répandues au cours des 20 dernières années en raison de leur compacité, de leur faible coût et de leur efficacité énergétique de l'ordre de 70 à 130 Lm/Watt. Il existe deux types d'ampoules LED utilisées dans les projecteurs :

1. COB - Cristaux étroitement espacés et remplis de phosphore. Produit une lumière uniforme, mais est très chaud et nécessite donc un dissipateur thermique massif ou un refroidissement forcé.
2. SMD - Matrices avec un ensemble d'éléments LED de même puissance.

Ils ont une plus grande variation, mais grâce à l'espace entre les éléments, ils ont une meilleure dissipation de la chaleur. Lorsqu'elles sont connectées en série, si l'une des DEL s'éteint, la carte entière tombe en panne. В parallèle Les autres ampoules subissent la pleine charge, ce qui accélère leur usure.

Après une surchauffe fréquente des éléments LED, s'ils ne brûlent pas, ils donnent jusqu'à 30% d'affaissement. C'est pourquoi les fabricants accordent plus d'attention aux matrices SMD qui ne sont pas aussi exigeantes en termes de dissipation de chaleur. Les LED américaines Cree, japonaises Nichia ou allemandes Osram produisent en moyenne 100 lm/W et ont une durée de vie allant jusqu'à 50 000 heures.

Spotlight design

Traditionnellement, la construction se compose des éléments suivants :

• logement - boîtier en plastique ou en métal. La meilleure solution est que l'ensemble du boîtier soit en aluminium : léger, résistant à la corrosion et présentant une conductivité thermique suffisante. La partie arrière est équipée d'un radiateur en métal ;
• réflecteur - réflecteur constitué d'une feuille de métal ou de plastique brillante qui agit comme un miroir pour focaliser le faisceau ;
• verre de protection - Parfois en polycarbonate résistant à la chaleur. Les modèles à grand angle de diffusion sont ondulés pour une meilleure répartition de la tache lumineuse. Certains modèles ont une lentille de mise au point au lieu du verre ;
• source de lumière;
• alimentation en énergie - représentée par un transformateur, un driver ou une self selon le type de lampe. Il peut ne pas être présent lorsque l'appareil fonctionne directement sur une alimentation secteur de 220 V ou il peut être câblé à l'extérieur.

Une niche séparée est occupée par des appareils complètement autonomes avec un panneau solaire et une batterie. Certains modèles sont équipés de capteurs de lumière et de mouvement qui s'activent automatiquement la nuit ou lorsqu'un objet en mouvement entre dans le champ de vision du capteur.

Système autonome avec détecteur de mouvement.

En fonction de leur fonction, les dispositifs peuvent être montés de plusieurs façons :

1. Sur une console.
2. Support.
3. Trépied.
4. Suspension.
5. Pique de terre.
6. Version portable.
7. Module pivotant.

Champ d'application

Les projecteurs sont omniprésents dans tous les domaines de la vie où de grandes surfaces ou de longues distances doivent être éclairées.

Ruel'éclairage du parc.

Installations de sport, de shopping et de divertissement.

Illumination décorative de monuments et de constructions architecturales.

Éclairage du théâtre.

Sécurité des objets.. Il s'agit le plus souvent de dispositifs fixés sur des poteaux ou sur des modules pivotants.

Recherche et sauvetage et activités militaires. À cette fin, les véhicules terrestres, les avions et les navires sont équipés de projecteurs à longue portée dont le cône de lumière est étroit, inférieur à 30°.

Industrie cinématographique. Photographie.

Illumination des zones de travail, des chantiers de construction. Dans les régions éloignées, on utilise des complexes avec générateur ou des batteries de grande capacité.

Imitation de la lumière du soleil pour la croissance des plantes dans les serres. serres. Les types de lampes les plus courants utilisés à cette fin sont les DNAT et les LED.

l'éclairage des espaces communsEntrées et zones de travail.

Éclairage des façades Luminaire à grand angle de dispersion et à indice de rendu des couleurs élevé.

Systèmes de signaux dans la navigation. Présenté par les balises côtières et les sémaphores des navires.