2012-2018 : bilan du portail Light ZOOM Lumière
Previous
ALÉATOIRE
Prix Nobel 2018 : inventions révolutionnaires de la physique des Lasers
Next

Lampe à décharge électrique : de la pression pour l’éclairage public

Pour l’éclairage public, les lampes à décharge sont « à haute pression ». Le moyen le plus efficace pour obtenir une lumière blanche.
par Lionel Simonot20 septembre 2018

Mercure ou sodium

Les lampes à décharge pour l’éclairage utilisent essentiellement deux éléments sous leur forme gazeuse : le mercure et le sodium.

  • Le mercure émet une lumière bleu blanchâtre peu éclairante par elle-même.

Rue secondaire, Colmar, France – lampes au vapeur de mercure haute pression – Photo : Vincent Laganier

  • Le sodium émet une lumière jaune très vive. Elle est caractérisée par une efficacité lumineuse très élevée.

Rue secondaire, Versailles, France – lampes au sodium haute pression – Photo : Vincent LAganier

Ces sources présentent l’inconvénient majeur d’empêcher une bonne restitution des couleurs car une très grande partie des rayonnements visibles est absente : difficile dans ces conditions de distinguer des nuances de bleu ou de rouge.

Lampes à décharge haute pression

Pour surmonter ce problème, une des solutions est d’augmenter la pression. En effet, cette opération revient à accroitre la densité d’atomes dans le gaz et par ce biais les interactions entre atomes sont plus importantes. Le nombre de niveaux énergétiques sollicités, et donc le nombre de transitions entre ces niveaux, augmente. La lumière émise s’enrichit de photons d’énergies différentes et devient « plus blanche ».

Ces lampes à décharge « haute pression » ont beaucoup été utilisées pour l’éclairage public à partir des années 1930. Les plus anciennes, les lampes à vapeur de mercure haute pression donnaient une lumière blanche plutôt froide. Depuis le 13 avril 2015, suite à une directive européenne concernant le bannissement des lampes énergivores, elles sont interdites à la vente en Europe.

Elles ont été progressivement remplacées à partir des années 1970 par des lampes à vapeur de sodium haute pression, nettement plus intéressantes en termes d’efficacité lumineuse et émettant une lumière blanche plutôt chaude, blanc orangé.

Lampe au sodium haute pression dans un réflecteur d’éclairage public, France – Photo : Vincent Laganier

Celles-ci ont été elles-mêmes concurrencées, à partir des années 1990, par les lampes aux halogénures métalliques, que l’on appelle aussi lampes aux iodures métalliques. Leur fonctionnement repose sur une décharge électrique à haute pression dans un mélange de vapeurs métalliques permettant d’obtenir une lumière blanche avec un meilleur rendu des couleurs.

Lampe aux iodures métalliques à brûleur céramique dans un réflecteur d’éclairage public, France – Photo : Vincent Laganier

Le schéma ci-dessous présente une lampe aux halogénures métalliques. L’émission de lumière est créée par la décharge dans un gaz à haute pression entre deux électrodes.

Schéma d’une lampe à décharge aux halogénures métalliques – Photomontage © Marc Liottin

Le phénomène est contenu dans un « brûleur » en céramique translucide pouvant supporter de très hautes températures. L’ensemble est lui-même intégré dans une enveloppe externe. Souvent visible, un « getter » permet d’absorber les impuretés à l’intérieur de cette enveloppe.

Ballast et amorceur

De principes physiques très différents, lampes à incandescence et lampes à décharge se distinguent également par leur alimentation électrique, cet aspect jouant plutôt en faveur des premières. En effet, si les lampes à incandescence présentent l’avantage de pouvoir être branchées directement sur une prise de courant, ce n’est pas le cas pour les lampes à décharge qui nécessitent des dispositifs électriques particuliers appelés amorceurs afin de permettre le démarrage de la décharge. En outre, le courant électrique traversant le gaz doit être stabilisé sinon les électrons se multiplieraient à l’infini. L’effet boule de neige deviendrait avalanche et entraînerait la destruction de la lampe. Cette stabilisation du courant est assurée par des ballasts. Le terme est emprunté au vocabulaire de la navigation où les ballasts servent à stabiliser les voiliers ou les sous-marins.

La gestion électrique des lampes à décharge reste délicate : l’allumage ou le ré-allumage peut prendre plusieurs minutes et la gradation du flux lumineux n’est en général pas possible. Jusqu’à récemment, des recherches ont permis de surmonter en partie ces problèmes mais elles ont été stoppées avec l’avènement des LED. La lumière émise par ces composants électroniques peut naturellement et très efficacement être pilotée par des alimentations électroniques.

Renouvellement de l’éclairage public

Le renouvellement complet d’un parc d’éclairage public se comptant en plusieurs dizaines d’années, les différentes technologies de lampes co-existent au sein d’une même ville. Les municipalités sont amenées, parfois accompagnées par un concepteur lumière, à proposer un schéma directeur d’aménagement lumière afin de donner une cohérence de l’éclairage urbain par le choix des sources de lumière, des flux émis et des stratégies de maintenance.

Jette, Bruxelles-Capitale, Belgique – Plan lumière, carte des tonalités – Conception lumière et dessin : Radiance 35

Les luminaires à LED remplaceront les luminaires pour lampes à décharge. Mais que les amoureux de la lumière jaune des lampes sodium haute pression se rassurent, le remplacement sera lent et cette lumière qui avait envahi nos villes à partir des années 80 ne pourra s’éteindre que dans une ou deux décennies.

Approfondir le sujet

Équipe du projet

Matériel d'éclairage Signify (ex Philips Lighting) Osram GE Lighting

ZOOM +

 
La gestion de la lumière blanche en éclairage urbain est-elle possible ?
 
Efficacité lumineuse ou rendu des couleurs, il faut choisir
 
Efficacité lumineuse : et si la lampe d’Edison revenait ?
 
Efficacité lumineuse : quelles perspectives pour les LED ?

Livres

Éclairage des espaces publics, de Roger Couillet

Projet, installation, maintenance, coût. Un guide synthétique et technique aux Editions du Moniteur. Un état de l’art en matière d'éclairage des espaces publics.

En savoir plus...

Lumière et luminescence, ces phénomènes lumineux qui nous entourent

Un livre tous public et pédagogique sur la lumière en science chimie, biologie et physique. L'idéal pour l'Année internationale de la Lumière 2015.

En savoir plus...

Lexique de l’éclairage professionnel, de Sophie Caclin

Ce guide pratique bilingue français-anglais s’adresse à tous les professionnels : architectes, concepteurs, bureaux d’études, fabricants, installateurs, laboratoires, écoles et collectivités.

En savoir plus...

Poursuivez votre recherche

Sujets Lampe à décharge Lampe à décharge haute pression Lampe à vapeur de mercure Lampe à vapeur de sodium Lampe aux halogénures métalliques Lampe à iodures métalliques Haute préssion Sodium haute pression Vapeur de mercure haute pression Température de couleur Rendu des couleurs Efficacité lumineuse Ballast Amorceur SDAL (Schéma directeur d’aménagement lumière) Luminaire LED
Effets lumière Lumière blanche Lumière blanc froid Lumière orangée Lumière blanc chaud
Techniques d'éclairage Éclairage public Éclairage urbain
Professions Fabricant éclairage Collectivités
Supports Texte Photo Dessin
Fonction du lieu Métropole
Source Lionel Simonot Light ZOOM Lumière
Lionel Simonot
Lionel Simonot
Enseignant-chercheur. Depuis 2003, il enseigne l’éclairagisme à l’Ecole nationale supérieure d’ingénieurs de Poitiers - ENSI Poitiers. Cours magistraux et pratiques en photométrie, technologie des sources de lumière, dimensionnement électrique et interactions lumière matière. Ses activités de recherche portent sur les propriétés optiques et l’apparence visuelle de matériaux. Applications : films minces nano composites, couches de peinture en glacis ou vernis et objets obtenus par impression 3D.

Laisser un commentaire

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

728x90 Animated