les types de lampes d'éclairage



I-Différents types d’éclairage



L’émission d’énergie radiante procède de deux méthodes distinctes.
* L’élévation de la température d’un corps solide jusqu’à l’incandescence.
* La décharge électrique dans :
• L’air, phénomène d’arc électrique.
• Des gaz ou vapeurs métalliques, phénomène d’électroluminescence.

 I-1  Éclairage d’intérieur
   I -1- 1 ) Eclairage incandescent
  a) Principe
Le passage du courant électrique dans un filament de tungstène provoque une émission de lumière et de chaleur dans un gaz inerte à l’intérieur d’une ampoule de verre.
L’état incandescent du filament est provoqué par effet joule :
L’énergie rayonnante est fonction de la température du filament, elle est 
maximale pour des températures de l’ordre de 2700°

Le filament en tungstène est capable de supporter des températures de l’ordre de 
2500°C.
Le gaz neutre argon ou krypton qui constitue l’atmosphère freine le phénomène d’électro-vaporisation qui diminue la durée de vie de la lampe et en diminue l’éclairement.
Le culot maintient la lampe sur son support, ou douille, et assure la liaison électrique avec
le circuit.
Les culots se présentent sous deux aspects (voir figure 2).
• Culots à baïonnette,
• Culots à vis.

Figure 2 - Exemples de culots.


b ) Caracteristiques generales :
* Puissance : Elle peut varier de 15 à 1500 W (en usage domestique on dépasse rarement 100 à 150 W).
Pour une même tension de fonctionnement, le facteur d’efficacité augmente avec la puissance des lampes et la lumière émise devient plus blanche.
* Facteur d’efficacité : de l’ordre de 10 à 15 lm/W
* Tension d’alimentation : la lampe à incandescence est très sensible aux variations de tension qui influent :
• dans le même sens sur la puissance absorbée, le flux et l’efficacité lumineuse,
• en sens inverse sur la durée de vie.
Les fabricants ont le souci d’offrir aux usagers des plages de tension étroites qui leur permettent de s’adapter au réseau : 220-230 V ; 240 V ; 250-260 V.
* Durée de vie : de l’ordre de 1000 heures.
Le vieillissement influe sur la puissance, l’efficacité lumineuse et le flux lumineux 
* Flux lumineux : il varie de 200 lm pour P=25 W à 18800 lm pour P=1kW.
* Forme de l’ampoule : suivant les fabricants l’ampoule peut être claire ou dépolie, de
forme standard, ou sphérique, ou torsadée, … de couleurs variées.
Son choix tient en général compte de considération d’ordre esthétique

    I-1-2) Eclairage fluorescent :
 a) Principe du rayonnement :
Une décharge électrique dans de la vapeur de mercure à très basse pression provoque
l’émission privilégiée de la radiation ultraviolette de longueur d’onde 253,7 nm (radiation
de résonance du mercure) : c’est le phénomène de luminescence. Cette radiation excite la
fluorescence d’un mélange de poudres qui tapisse les parois intérieures du tube, donnant
ainsi une lumière visible (figure 4).



Figure 4 - Transformation du rayonnement dans un tube fluorescent

b) Constitution générale d’un tube :

Figure 5 - Constitution générale d’un tube
c) Procèdes d’allumage :
A l’état froid du tube, le mercure ne se trouve pas sous forme de vapeur mais à l’état
liquide (fines gouttelettes sur les parois du tube).
Pour obtenir la vaporisation, il est nécessaire de préchauffer l’atmosphère du tube par
l’intermédiaire des électrodes et de provoquer la décharge électrique par une surtension de courte durée (variation de résistance de l’atmosphère du tube de l’état froid chaud).
Deux procédés sont utilisés qui permettent l’amorçage du tube et la stabilisation de la
décharge par limitation du courant à sa valeur optimale.
• Allumage diffère

Figure 6 - Starter 


Un dispositif technologique, appelé starter, ouvre brusquement un circuit inductif, dit ballast, en série avec les électrodes ce qui provoque une surtension qui ionise l’atmosphère chargée de vapeur de mercure (figure 6 et 7).
Allumage instantané

Dès la mise sous tension, une effluve prend naissance entre le filament et la bande d’amorçage qui ionise le tube et provoque une décharge quasi instantanée. Cette bande d’amorçage est également désignée électrode auxiliaire des préionisations (figure9)

                                                                                  Figure 9 - Culot d’un tube à allumage instantané

faible rémanence : Cela se traduit par un papillotement désagréable.
En associant deux tubes de même nature mais dont les alimentations sont déphasées l’une
par rapport à l’autre par un condensateur C,il est possible d’éliminer ce defaut (figure10).


Figure 10 - Montage duo compensé à tubes à allumage différé


d) Caracteristique generales :
• Facteur d’efficacité : varie de 50 à 90 Im/W.
• Flux lumineux : fonction de la puissance, de la température et de la couleur peut varier de
550 lm (lumière du jour 16 W) à 5100 lm (blanc industrie 65 W).
• Durée de vie : peut atteindre et dépasser 4000 heures.
* Choix des tubes fluorescents
D’utilisation universelle, les tubes fluorescents doivent être choisis, outre leur facteur
d’efficacité, en fonction de :
• La température de couleur TC qui, exprimée en Kelvin, caractérise l’aspect coloré de la
source.
Aspect « blanc teinte chaude », TC ≤ 3300 ° K
Aspect « blanc », 3300 ° K < TC ≤ 5000 ° K
Aspect « blanc teinte froide », TC > 5000 ° K
• L’indice de rendu des couleurs IRC qui désigne l’effet d’une source de lumière sur l’aspect chromatique des objets qu’elle éclaire. L’IRC exprime par un nombre de 50 à100.
IRC < 70 industries
IRC = 70 à 85 usages courants                 Classification générale de la CIE
IRC > 85 applications spéciales

  I-2- ECLAIRAGE EXTERIEUR
1-2-1ECLAIRAGE LUMINESCENT1

   a- Princip
Le principe de cet éclairage est de provoquer une décharge électrique dans un tube remplide gaz à faible pression.
La décharge électrique s’accompagne de la production de radiations lumineuses visibles dues à l’illumination du gaz : ce phénomène est représentatif de l’éclairage par luminescence.
  En fonction de la nature du gaz dans lequel s’effectue la décharge électrique, une couleur est privilégiée avec sa longueur d’onde spécifique.
Exemples
• Néon pour le rouge
• Argon pour le violet
• Hélium pour le jaune
• Néon et mercure pour le blanc
Ce type d’éclairage n’est pratiquement pas utilisé en milieu domestique excepté pour les
témoins lumineux des boutons-poussoirs qui sont des lampes à lueur cathodique de très
faible consommation.
Cet éclairage luminescent est surtout utilisé pour les enseignes lumineuses.
Les tubes luminescents sont alimentés sous haute tension 2000 à 3000 V, avec des conditions strictes pour leur installation afin d’éviter tous risques dus aux chocs électriques.
Pour les grandes enseignes le motif luminescent est décompensé en plusieurs éléments en
série. Ce type d’appareil d’éclairage est à cathode froide.

  I-2-2  Eclairage par lampes a décharge à cathode chaude :

  a- Types de lampes à DCC :
Ce type de lampes à cathode chaude regroupe :
• Les lampes à vapeur de mercure,
• Les lampes à iodures métalliques,
• Les lampes à vapeur de sodium, haute pression, basse pression,
• Et également les tubes fluorescents.
Ces lampes ont une grande efficacité lumineuse, pour un même flux lumineux elles consomment en moyenne quatre fois moins qu’une lampe à incandescence.

  b-  Constitution générale :
  




 Lampes a vapeur de mercure haute pression


Figure 12 - Lampe à ballon fluorescent





La décharge se produit dans une
atmosphère d’argon et de vapeur de mercure à partir d’une électrode, cathode chaude, qui émit des électrons.
Pour obtenir un meilleur Indice de Rendu des Couleurs (IRC) les fabricants proposent différents types de lampes.
LAMPE A BALLON FLUORESCENT (figure 12)
Le tube à décharge est placé dans une ampoule ovoïde dont la paroi est recouverte d’une substance fluorescente qui émet
sous l’action du rayonnement ultraviolet des radiations rouge-orangé. L’IRC obtenu est de 60 pour une température de couleur de 3900 K. Ces
lampes sont très utilisées leur durée de vie
moyenne peut atteindre 12000 heures.

Des halogénures métalliques, en général
des iodures, ont été ajoutés à l’intérieur de
la lampe à vapeur de mercure.
Le tube à décharge placé au milieu de
l’ampoule est porté à une température de
800°C. Il provoque la dissociation des
iodures en iode et vapeur métallique, avec
leur recombinaison au voisinage de la paroi
    plus froide de l’ampoule












Figure 13-Lampe aux halogénures métalliques