Lampes à décharge : types, conception, comment choisir les meilleures

Vous souhaitez acheter des lampes à décharge pour créer une atmosphère particulière dans votre pièce ? Ou recherchez-vous des bulbes pour stimuler la croissance des plantes dans votre serre ? S'équiper de sources lumineuses économiques rendra non seulement l'intérieur plus attrayant et facilitera la croissance des plantes, mais permettra également d'économiser de l'énergie. N'est-ce pas vrai ?

Nous vous aiderons à comprendre la gamme de luminaires à décharge. L'article traite de leurs caractéristiques, caractéristiques et champ d'application des ampoules haute et basse pression. Des illustrations et des vidéos ont été sélectionnées pour vous aider à trouver la meilleure option en matière de lampes à économie d'énergie.

Conception et caractéristiques des lampes à décharge

Toutes les parties principales de la lampe sont enfermées dans une ampoule en verre. C'est là que se produit la décharge de particules électriques. À l’intérieur, il peut y avoir de la vapeur de sodium ou de mercure, ou l’un des gaz inertes.

Des options telles que l'argon, le xénon, le néon et le krypton sont utilisées comme remplissage de gaz. Les produits remplis de mercure vaporeux sont plus populaires.

Les principaux composants d'une lampe à décharge sont : un condensateur (1), un stabilisateur de courant (2), des transistors de commutation (3), un dispositif de suppression de bruit (4), un transistor (5).

Le condensateur est responsable du fonctionnement sans clignoter. Le transistor a un coefficient de température positif, qui assure un démarrage instantané du GRL sans scintillement. Le travail de la structure interne commence après la génération d'un champ électrique dans le tube à décharge gazeuse.

Au cours du processus, des électrons libres apparaissent dans le gaz. En entrant en collision avec des atomes métalliques, ils l'ionisent. Lors de la transition de certains d'entre eux, un excès d'énergie apparaît, générant des sources de luminescence - des photons. L'électrode, qui est la source de la lueur, est située au centre du GRL. L'ensemble du système est uni par une base.

La lampe peut émettre différentes nuances de lumière qu'une personne peut voir - de l'ultraviolet à l'infrarouge. Pour rendre cela possible, l'intérieur du flacon est recouvert d'une solution luminescente.

Domaines d’application du GRL

Les lampes à décharge sont demandées dans divers domaines. On les trouve le plus souvent dans les rues des villes, dans les ateliers de production, les magasins, les bureaux, les gares et les grands centres commerciaux. Ils sont également utilisés pour éclairer les panneaux publicitaires et les façades des bâtiments.

Les GRL sont également utilisés dans les phares des voitures. Il s'agit le plus souvent de lampes à haute efficacité lumineuse - modèles de néon. Certains phares de voiture sont remplis de sels d'halogénures métalliques, le xénon.

Les premiers appareils d'éclairage à décharge de gaz pour véhicules ont été désignés D1R, D1S. Suivant - D2R Et D2S, Où S indique une conception optique de projecteur, et R. - réflexe. Les ampoules GR sont également utilisées pour la photographie.

Sur la photo, les GRL pulsés utilisés pour la photographie : IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (c), IFK500 (d), ISSh15 (d), IFP4000 (d)

Pendant la photographie, ces lampes vous permettent de contrôler le rendement lumineux. Ils sont compacts, lumineux et économiques. Le point négatif est l’incapacité de contrôler visuellement la lumière et les ombres créées par la source lumineuse elle-même.

Dans le secteur agricole, les LRG sont utilisés pour irradier les animaux et les plantes, ainsi que pour stériliser et désinfecter les produits.Pour cela, les lampes doivent avoir des longueurs d'onde situées dans la plage appropriée.

Dans ce cas, la concentration de la puissance du rayonnement revêt également une grande importance. C’est pour cette raison que les produits puissants sont les plus adaptés.

Types de lampes à décharge de gaz

Les GRL sont divisés en types selon le type de lueur, un paramètre tel que la pression, en fonction du but d'utilisation. Tous forment un flux lumineux spécifique. Sur la base de cette fonctionnalité, ils sont divisés en :

• appareils fluorescents;
• variétés à gaz;
• options d'induction.

Dans le premier d'entre eux, la source lumineuse est constituée d'atomes, de molécules ou de combinaisons de ceux-ci, excités par une décharge dans un milieu gazeux.

Deuxièmement, les phosphores, la décharge gazeuse active la couche photoluminescente recouvrant le flacon, en conséquence, le dispositif d'éclairage commence à émettre de la lumière. Les lampes du troisième type fonctionnent grâce à la lueur d'électrodes chauffées par une décharge gazeuse.

Les lampes au xénon destinées aux phares de voiture sont plus de deux fois plus lumineuses que leurs homologues halogènes en termes d'efficacité lumineuse et de luminosité.

Selon le remplissage dispositifs de décharge d'arc divisé en mercure, sodium, xénon, lampes aux halogénures métalliques et d'autres. En fonction de la pression à l'intérieur du ballon, leur séparation se produit davantage.

A partir d'une valeur de pression de 3x10⁴ et jusqu'à 10⁶ Elles sont classées comme lampes à haute pression. Les appareils appartiennent à la catégorie basse avec une valeur de paramètre de 0,15 à 10⁴ Pennsylvanie. Plus que 10⁶ Pa - très élevé.

Type n°1 – lampes haute pression

Les RLVD diffèrent en ce que le contenu du flacon est soumis à une pression élevée. Ils se caractérisent par la présence d'un flux lumineux important allié à une faible consommation d'énergie. Il s’agit généralement d’échantillons de mercure, ils sont donc le plus souvent utilisés pour l’éclairage public.

De telles lampes à décharge ont un rendement lumineux solide et fonctionnent efficacement dans de mauvaises conditions météorologiques, mais elles tolèrent mal les basses températures.

Il existe plusieurs catégories de base de lampes haute pression : TDR Et DRL (arc au mercure), DRI - le même que DRL, mais avec des iodures et un certain nombre de modifications créées sur leur base. Cette série comprend également l'arc sodium (ADNT) Et DKsT — arc xénon.

Le premier développement est le modèle DRT. Dans le marquage, D signifie arc, le symbole P signifie mercure, et le fait que ce modèle soit tubulaire est indiqué par la lettre T dans le marquage. Visuellement, il s'agit d'un tube droit en verre de quartz. Des deux côtés se trouvent des électrodes en tungstène. Il est utilisé dans les installations d'irradiation. A l'intérieur il y a du mercure et de l'argon.

Sur les bords de la lampe DRT se trouvent des pinces avec supports. Ils sont réunis par une bande métallique conçue pour faciliter l'éclairage de la lampe.

La lampe est connectée au réseau en série avec Manette de Gaz utilisant un circuit résonant. Le flux lumineux d'une lampe DRT est composé de 18 % de rayonnement ultraviolet et de 15 % de rayonnement infrarouge. Le même pourcentage est la lumière visible. Le reste est constitué de pertes (52%). La principale application est celle de source fiable de rayonnement ultraviolet.

Pour éclairer les endroits où la qualité du rendu des couleurs n'est pas très importante, des dispositifs d'éclairage DRL (arc au mercure) sont utilisés. Il n'y a pratiquement pas de rayonnement ultraviolet ici. L'infrarouge est de 14 %, le visible est de 17 %. Les pertes de chaleur représentent 69 %.

Les caractéristiques de conception des lampes DRL permettent de les allumer à partir de 220 V sans utiliser de dispositif d'allumage pulsé haute tension.Du fait que le circuit contient une self et un condensateur, les fluctuations du flux lumineux sont réduites et le facteur de puissance augmente.

Lorsque la lampe est connectée en série avec l'inducteur, une décharge luminescente se produit entre les électrodes supplémentaires et les principales adjacentes. L'espace de décharge est ionisé et, par conséquent, une décharge apparaît entre les électrodes principales en tungstène. Le fonctionnement des électrodes d'allumage s'arrête.

La lampe DRL comprend : ampoule (1), électrodes principales (2), électrodes auxiliaires (3), résistances (4), brûleur (tube de quartz) (5), culot (6)

Les brûleurs DRL ont généralement quatre électrodes : deux en fonctionnement et deux en allumage. Leur intérieur est rempli de gaz inertes auxquels est ajoutée une certaine quantité de mercure.

Les lampes aux halogénures métalliques DRI appartiennent également à la catégorie des appareils à haute pression. Leur efficacité colorimétrique et leur qualité de rendu des couleurs sont supérieures aux précédentes. Le type de spectre d'émission est influencé par la composition des additifs. La forme de l'ampoule, l'absence d'électrodes supplémentaires et le revêtement en phosphore sont les principales différences entre les lampes DRI et les lampes DRL.

Le circuit par lequel le DRL est connecté au réseau contient un IZU - un dispositif d'allumage pulsé. Les tubes des lampes contiennent des composants appartenant au groupe halogène. Ils améliorent la qualité du spectre visible.

Le gaz inerte dans le ballon MGL sert de tampon. Pour cette raison, le courant électrique traverse le brûleur même lorsqu'il est à basse température.

En se réchauffant, le mercure et les additifs s'évaporent, modifiant ainsi la résistance de la lampe, le flux lumineux émettant le spectre. DRIZ et DRISH ont été créés sur la base d'appareils de ce type. La première des lampes est utilisée dans les pièces poussiéreuses et humides ainsi que dans les pièces sèches. La seconde est couverte par des images de télévision couleur.

Les lampes sodium HPS sont les plus efficaces. Cela est dû à la longueur des ondes émises - 589 - 589,5 nm. Les appareils au sodium haute pression fonctionnent à une valeur de ce paramètre d'environ 10 kPa.

Pour les tubes à décharge de ces lampes, un matériau spécial est utilisé - la céramique transmettant la lumière. Le verre au silicate ne convient pas à cet effet, car la vapeur de sodium est très dangereuse pour lui. Les vapeurs actives de sodium introduites dans le ballon ont une pression de 4 à 14 kPa. Ils se caractérisent par de faibles potentiels d’ionisation et d’excitation.

Les caractéristiques électriques des lampes au sodium dépendent de la tension du réseau et de la durée de fonctionnement. Pour une combustion prolongée, des ballasts sont nécessaires

Pour compenser la perte de sodium qui se produit inévitablement lors du processus de combustion, un certain excès de sodium est nécessaire. Cela donne lieu à une dépendance proportionnelle des indicateurs de pression du mercure, du sodium et de la température du point froid. Dans ce dernier cas, la condensation de l'amalgame en excès se produit.

Lorsque la lampe brûle, les produits d'évaporation se déposent sur ses extrémités, ce qui entraîne un assombrissement des extrémités de l'ampoule. Le processus s'accompagne d'une augmentation de la température de la cathode et d'une augmentation de la pression du sodium et du mercure. En conséquence, le potentiel et la tension de la lampe augmentent. Lors de l'installation de lampes au sodium, les ballasts DRL et DRI ne conviennent pas.

Type #2 – lampes basse pression

Dans la cavité interne de tels dispositifs, il y a du gaz sous une pression inférieure à la pression externe. Ils sont divisés en LL et CFL et sont utilisés non seulement pour l'éclairage des points de vente, mais également pour l'amélioration de l'habitat. Les lampes fluorescentes de cette série sont les plus populaires.

La conversion de l'énergie électrique en lumière se déroule en deux étapes.Le courant entre les électrodes provoque un rayonnement dans la vapeur de mercure. La principale composante de l’énergie rayonnante apparaissant dans ce cas est le rayonnement UV à ondes courtes. La lumière visible est proche de 2%. Ensuite, le rayonnement de l’arc dans le phosphore est transformé en lumière.

Les marquages ​​des lampes fluorescentes contiennent à la fois des lettres et des chiffres. Le premier symbole représente les caractéristiques du spectre de rayonnement et les caractéristiques de conception, le second représente la puissance en watts.

Décodage des lettres :

• LD — lumière du jour fluorescente ;
• KG - lumière blanche;
• LHB - aussi blanc, mais froid ;
• SLLB - blanc chaud.

Certains dispositifs d'éclairage ont amélioré la composition spectrale du rayonnement afin d'obtenir une transmission lumineuse plus avancée. Leurs marquages ​​contiennent le symbole «C" Les lampes fluorescentes offrent aux pièces une lumière uniforme et douce.

L'avantage des lampes LL est qu'elles nécessitent plusieurs fois moins de puissance pour créer le même flux lumineux que LN. Ils ont également une durée de vie plus longue et le spectre d'émission est beaucoup plus favorable

La surface d’émission LL est assez grande, il est donc difficile de contrôler la dispersion spatiale de la lumière. Dans des conditions non standards, notamment lorsqu'il y a beaucoup de poussière, des lampes à réflecteur sont utilisées. Dans ce cas, la zone interne de l’ampoule n’est pas entièrement recouverte par la couche réfléchissante diffuse, mais seulement aux deux tiers de celle-ci.

100 % de la surface interne est recouverte de phosphore. La partie de l'ampoule qui n'a pas de revêtement réfléchissant transmet un flux lumineux bien supérieur à celui du tube d'une lampe classique de même volume - environ 75 %. Vous pouvez reconnaître ces lampes grâce à leurs marquages ​​- elles comprennent la lettre « P ».

Dans certains cas, la principale caractéristique du LL est Température colorée TC.Elle équivaut à la température d’un corps noir produisant la même couleur. Selon leurs contours, les LL peuvent être linéaires, en forme de U, de W ou circulaires. La désignation de ces lampes comprend la lettre correspondante.

Les appareils les plus populaires ont une puissance de 15 à 80 W. Avec un rendement lumineux de 45 à 80 lm/W, la combustion LL dure au moins 10 000 heures. La qualité du travail LL est fortement influencée par l’environnement. La température de fonctionnement pour eux est considérée comme étant comprise entre 18 et 25⁰.

Avec des écarts, le flux lumineux, l'efficacité du flux lumineux et la tension d'allumage diminuent. À basse température, le risque d’inflammation est proche de zéro.

Le ballast CFL est beaucoup plus compact que celui d'une lampe fluorescente. Grâce aux ballasts électroniques, la lueur est devenue plus uniforme et le bourdonnement a disparu

Les lampes basse pression comprennent également les lampes fluorescentes compactes - CFL.

Leur conception est similaire aux LL classiques :

1. La haute tension passe entre les électrodes.
2. La vapeur de mercure s'enflamme.
3. Une lueur ultraviolette apparaît.

Le phosphore à l’intérieur du tube rend les rayons ultraviolets invisibles à la vision humaine. Seule la lueur visible devient disponible. La conception compacte de l'appareil est devenue possible après avoir modifié la composition du luminophore. Les CFL, comme les FL classiques, ont des puissances différentes, mais les performances des premières sont bien inférieures.

Les données sur la puissance CFL sont incluses dans l’étiquetage du dispositif d’éclairage. On y trouve également des informations sur le type de socle, la température de couleur, le type de ballast électronique (intégré ou externe), l'indice de rendu des couleurs.

La température de couleur est mesurée en Kelvin. Une valeur de 2 700 à 3 300 K indique une couleur jaune chaude. 4200 – 5400 – blanc ordinaire, 6000 – 6500 – blanc froid avec du bleu, 25000 – lilas.Le réglage des couleurs s'effectue en modifiant les composants du luminophore.

L'indice de rendu des couleurs caractérise un paramètre tel que l'identité du naturel de la couleur avec un étalon aussi proche que possible du soleil. Absolument noir - 0 Ra, la plus grande valeur - 100 Ra. Les luminaires CFL vont de 60 à 98 Ra.

Les lampes au sodium appartenant au groupe basse pression ont une température élevée du point froid maximum - 470 K. Une lampe inférieure ne sera pas en mesure de maintenir le niveau requis de concentration de vapeur de sodium.

Le rayonnement résonant du sodium atteint son apogée à une température de 540 à 560 K. Cette valeur est comparable à la pression d'évaporation du sodium de 0,5 à 1,2 Pa. L'efficacité lumineuse des lampes de cette catégorie est la plus élevée par rapport aux autres appareils d'éclairage à usage général.

Aspects positifs et négatifs du GRL

Les GRL se retrouvent aussi bien dans les équipements professionnels que dans les instruments destinés à la recherche scientifique.

Les principaux avantages des dispositifs d'éclairage de ce type sont généralement appelés les caractéristiques suivantes :

• Efficacité lumineuse élevée. Cet indicateur n'est pas considérablement réduit même par un verre épais.
• Praticité, exprimé en durabilité, ce qui leur permet d'être utilisés pour l'éclairage public.
• Résistance aux conditions climatiques difficiles. Avant la première baisse de température, ils sont utilisés avec des abat-jour ordinaires et en hiver - avec des lanternes et des phares spéciaux.
• Prix ​​abordable.

Ces lampes ne présentent pas beaucoup d’inconvénients. Une caractéristique désagréable est le niveau assez élevé de pulsation du flux lumineux. Le deuxième inconvénient majeur est la complexité de l’inclusion.Pour une combustion stable et un fonctionnement normal, ils ont simplement besoin d'un ballast qui limite la tension aux limites requises par les appareils.

Le troisième inconvénient est la dépendance des paramètres de combustion sur la température atteinte, qui affecte indirectement la pression de la vapeur de travail dans le ballon.

C'est pourquoi la plupart des appareils à décharge gazeuse atteignent des caractéristiques de combustion standard après un certain temps après leur mise en marche. Leur spectre d'émission est limité, de sorte que le rendu des couleurs des lampes haute tension et basse tension est imparfait.

Le tableau fournit des informations de base sur les lampes DRL (fluorescentes à arc au mercure) et les luminaires au sodium les plus populaires. Le DRL avec quatre électrodes a un rendement lumineux supérieur à celui avec deux

Les appareils ne peuvent fonctionner que dans des conditions de courant alternatif. Ils sont activés à l'aide d'un accélérateur de ballast. Il faut un certain temps pour s'échauffer. En raison de la teneur en vapeurs de mercure, ils ne sont pas entièrement sûrs.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Informations sur GL. Qu'est-ce que c'est, comment ça marche, avantages et inconvénients dans la vidéo suivante :

Vidéo n°2. Informations populaires sur les lampes fluorescentes :

Malgré l'émergence de dispositifs d'éclairage de plus en plus avancés, les lampes à décharge ne perdent pas leur pertinence. Dans certains domaines, ils sont tout simplement irremplaçables. Au fil du temps, les GRL trouveront certainement de nouveaux domaines d’application.

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