Classification des sources lumineuses. Partie 2. Lampes à décharge pour haute et basse pression
Classification des sources lumineuses. Partie 1. Lampes à incandescence et lampes halogènes
Lampes fluorescentes
Les lampes fluorescentes sont des lampes à décharge de gaz à basse pression dans lesquelles, à la suite d'une décharge de gaz, un rayonnement ultraviolet invisible à l'œil humain est converti en lumière visible par un revêtement de phosphore.
Les lampes fluorescentes sont un tube cylindrique avec des électrodes dans lesquelles la vapeur de mercure est pompée. Sous l'action d'une décharge électrique, la vapeur de mercure émet des rayons ultraviolets, qui à leur tour font émettre de la lumière visible par le luminophore déposé sur les parois du tube.
Les lampes fluorescentes fournissent une lumière douce et uniforme, mais la répartition de la lumière dans l'espace est difficile à contrôler en raison de la grande surface de rayonnement. Les lampes fluorescentes linéaires, annulaires, en forme de U et compactes diffèrent par leur forme. Les diamètres des tuyaux sont souvent indiqués en huitièmes de pouce (par exemple T5 = 5/8 « = 15,87 mm). Dans les catalogues de lampes, les diamètres sont généralement donnés en millimètres, par exemple 16 mm pour les lampes T5.La plupart des lampes sont de norme internationale. L'industrie produit environ 100 tailles standard différentes de lampes fluorescentes à usage général. Les lampes les plus courantes d'une puissance de 15, 20,30 W pour une tension de 127 V et 40,80.125 W pour une tension de 220 V. La durée moyenne de combustion de la lampe est de 10 000 heures.
Les caractéristiques physiques des lampes fluorescentes dépendent de la température ambiante. Cela est dû au régime de température caractéristique de la pression de vapeur de mercure dans la lampe. À basse température, la pression est faible, il y a donc trop peu d'atomes qui peuvent participer au processus de rayonnement. A température trop élevée, la pression de vapeur élevée conduit à une auto-absorption toujours plus importante du rayonnement UV produit. A une température de paroi du ballon d'env. Les lampes à 40 ° C atteignent la tension de décharge d'étincelle inductive maximale et donc le rendement lumineux le plus élevé.
Avantages des lampes fluorescentes :
1. Efficacité lumineuse élevée, atteignant 75 lm/W
2. Longue durée de vie, jusqu'à 10 000 heures pour les lampes standard.
3. La possibilité d'avoir des sources lumineuses de composition spectrale différente avec un meilleur rendu des couleurs pour la plupart des types de lampes à incandescence
4. Luminosité relativement faible (bien que créant des reflets), ce qui dans certains cas est un avantage
Les principaux inconvénients des lampes fluorescentes :
1. Puissance unitaire limitée et dimensions importantes pour une puissance donnée
2. Complexité relative de l'inclusion
3. Impossibilité d'alimenter les lampes en courant continu
4. Dépendance des caractéristiques à la température ambiante. Pour les lampes fluorescentes conventionnelles, la température ambiante optimale est de 18-25 C.Lorsque la température s'écarte de l'optimum, le flux lumineux et l'efficacité lumineuse sont réduits. À des températures inférieures à +10 C, l'allumage n'est pas garanti.
5. Pulsations périodiques de leur flux lumineux avec une fréquence égale au courant électrique à double fréquence. L'œil humain ne peut pas remarquer ces oscillations lumineuses en raison de l'inertie visuelle, mais si la fréquence de mouvement de la pièce correspond à la fréquence des impulsions lumineuses, elle peut apparaître immobile ou tourner lentement dans la direction opposée en raison d'un effet stroboscopique. Par conséquent, dans les locaux industriels, les lampes fluorescentes doivent être allumées dans différentes phases du courant triphasé (la pulsation du flux lumineux se fera dans différentes demi-périodes).
Lors du marquage des lampes fluorescentes, les lettres suivantes sont utilisées : L — fluorescent, D — lumière du jour, B — blanc, HB — blanc froid, TB — blanc chaud, C — transmission lumineuse améliorée, A — amalgame.
Si vous "tordez" le tube d'une lampe fluorescente en spirale, vous obtenez une CFL - une lampe fluorescente compacte. Dans leurs paramètres, les LFC sont proches des lampes fluorescentes linéaires (efficacité lumineuse jusqu'à 75 lm/W). Ils sont principalement conçus pour remplacer les lampes à incandescence dans une grande variété d'applications.
Lampes à mercure à arc (DRL)
Marquage : D — arc R — mercure L — lampe B — s'allume sans ballast
Lampes fluorescentes au mercure à arc (DRL)
Les lampes fluorescentes mercure-quartz (DRL) se composent d'une ampoule en verre revêtue de phosphore à l'intérieur et d'un tube de quartz placé à l'intérieur de l'ampoule qui est rempli de vapeur de mercure à haute pression. Pour maintenir la stabilité des propriétés du luminophore, l'ampoule de verre est remplie de dioxyde de carbone.
Sous l'influence du rayonnement ultraviolet généré dans le tube mercure-quartz, le luminophore brille, donnant à la lumière une certaine teinte bleutée, déformant les vraies couleurs. Pour éliminer cet inconvénient, des composants spéciaux sont introduits dans la composition du luminophore, qui corrigent partiellement la couleur; ces lampes sont appelées lampes DRL avec correction de chrominance. La durée de vie des lampes est de 7500 heures.
L'industrie produit des lampes d'une capacité de 80, 125, 250, 400, 700, 1 000 et 2 000 W avec un flux lumineux de 3 200 à 50 000 lm.
Avantages des lampes DRL :
1. Efficacité lumineuse élevée (jusqu'à 55 lm/W)
2. Longue durée de vie (10000 heures)
3. Compacité
4. Non critique pour les conditions environnementales (sauf très basses températures)
Inconvénients des lampes DRL :
1. La prédominance de la partie bleu-vert dans le spectre des rayons, ce qui conduit à un rendu des couleurs insatisfaisant, ce qui exclut l'utilisation de lampes dans les cas où les objets de discrimination sont des visages humains ou des surfaces peintes
2. Capacité à fonctionner uniquement sur courant alternatif
3. La nécessité de s'allumer via un starter de ballast
4. Durée d'allumage à la mise sous tension (environ 7 minutes) et début de rallumage même après une très courte interruption de l'alimentation de la lampe uniquement après refroidissement (environ 10 minutes)
5. Flux lumineux pulsé, supérieur à celui des lampes fluorescentes
6. Réduction significative du flux lumineux vers la fin du service
Lampes aux halogénures métalliques
Lampes à arc aux halogénures métalliques (DRI, MGL, HMI, HTI)
Marquage : D — arc, R — mercure, I — iodure.
Lampes aux halogénures métalliques -il s'agit de lampes à mercure à haute pression avec des ajouts d'iodures métalliques ou d'iodures de terres rares (dysprosium (Dy), holmium (Ho) et thulium (Tm), ainsi que des composés complexes avec du césium (Cs) et des halogénures d'étain (Sn). Ces composés se décomposent dans l'arc de décharge central et les vapeurs métalliques peuvent stimuler l'émission de lumière dont l'intensité et la distribution spectrale dépendent de la pression de vapeur des halogénures métalliques.
Extérieurement, les lampes métallogéniques diffèrent des lampes DRL par l'absence de phosphore sur l'ampoule. Ils se caractérisent par une efficacité lumineuse élevée (jusqu'à 100 lm / W) et une composition spectrale de la lumière nettement meilleure, mais leur durée de vie est nettement plus courte que celle des lampes DRL, et le schéma de commutation est plus compliqué, car en plus de starter de ballast, contient un dispositif d'allumage.
L'allumage fréquent et de courte durée des lampes à haute pression réduit leur durée de vie. Ceci s'applique aux démarrages à froid et à chaud.
Le flux lumineux ne dépend pratiquement pas de la température de l'environnement (à l'extérieur du luminaire). À basse température ambiante (jusqu'à -50 ° C), des dispositifs d'allumage spéciaux doivent être utilisés.
Lampes IHM
Lampes à arc court HTI - les lampes aux halogénures métalliques avec une charge murale accrue et une très courte distance entre les électrodes ont une efficacité lumineuse et un rendu des couleurs encore plus élevés, ce qui limite cependant leur durée de vie. Le principal domaine d'application des lampes HMI est l'éclairage de scène, l'endoscopie, le cinéma et la prise de vue à la lumière du jour (température de couleur = 6000 K). La puissance de ces lampes varie de 200 W à 18 kW.
Les lampes aux halogénures métalliques à arc court HTI avec de petites distances entre les électrodes ont été développées à des fins optiques. Ils sont très lumineux. Par conséquent, ils sont principalement utilisés pour les effets d'éclairage, tels que les sources lumineuses positionnelles et en endoscopie.
Lampes sodium haute pression (HPS)
Marquage : D — arc ; Na-sodium ; T — tubulaire.
Les lampes au sodium à haute pression (HPS) sont l'un des groupes les plus efficaces de sources de rayonnement visible : elles ont l'efficacité lumineuse la plus élevée parmi toutes les lampes à décharge de gaz connues (100-130 lm/W) et une légère réduction du flux lumineux avec une longue durée de vie. durée de vie. Dans ces lampes, un tube à décharge en aluminium polycristallin est placé à l'intérieur d'un flacon cylindrique en verre, inerte à la vapeur de sodium et qui transmet bien son rayonnement. La pression dans le tuyau est d'environ 200 kPa. Durée du travail — 10-15 mille heures. La lumière extrêmement jaune et l'indice de rendu des couleurs faible correspondant (Ra = 25) permettent de les utiliser dans des pièces où il y a des personnes, uniquement en combinaison avec d'autres types de lampes.
Lampes au xénon (DKst)
Les lampes à tube au xénon à arc DKstT à faible efficacité lumineuse et à durée de vie limitée se distinguent par la composition spectrale de la lumière la plus proche de la lumière naturelle et la puissance unitaire la plus élevée de toutes les sources lumineuses. Le premier avantage n'est pratiquement pas utilisé, puisque les lampes ne sont pas utilisées à l'intérieur des bâtiments, le second détermine leur large utilisation pour éclairer de grands espaces ouverts lorsqu'elles sont montées sur de hauts mâts. Les inconvénients des lampes sont des pulsations très importantes du flux lumineux, un excès dans le spectre des rayons ultraviolets et la complexité du circuit d'allumage.