Lampe aux halogénures métalliques - Définition

Structures dérivées

Plusieurs structures dérivées ont été développées. Par exemple les lampes à brûleur céramique (comme les lampes à vapeur de sodium haute pression) mais dont le domaine d'application ne correspond pas à celui de la lumière du jour, ou les lampes halogénures compactes.

Principe

Bulbe de lampe HMI de 18 kW.

Le terme « lampe à décharge à haute pression », signifie que la lumière est créée par un arc électrique dans un gaz.

Technologie

Les lampes aux halogénures métalliques sont des lampes à arc de taille moyenne avec cycle halogène. Elles sont relativement similaires aux lampes à vapeur de mercure mais les éléments constitutifs sont différents. L'ampoule est composée d'une sphère (le bulbe) en quartz résistant à la pression (35 bars) et à température () et de forte épaisseur (jusqu'à 5 mm) associée à deux longues électrodes.

Remplissage

Le remplissage de la lampe est constitué d'argon et d'une dizaine de produits dont les caractéristiques déterminent le processus de production de la lumière. Selon le mélange présent dans le tube à arc (bulbe), l'arc électrique excite la combinaison d'atomes métalliques permettant de créer la température de couleur voulue.

L'argon

Ce gaz permet une amélioration sensible des caractéristiques d'amorçage des lampes.

Le mercure

Liquide à température ambiante, ce métal se vaporise à chaud et établit la pression interne au bulbe et la tension d'arc en régime établi.

Les halogènes

Les plus utilisés sont l'iode et le brome. Par combinaison avec les terres rares ils produisent des halogénures. Il en résulte une augmentation de la pression par rapport à celle des vapeurs métalliques. Un surplus d'halogénures permet de se prémunir du noircissement du quartz. Le processus de fonctionnement est similaire à celui connu pour les lampes halogènes à incandescence.

Les terres rares

Ce sont des métaux faisant partie de la famille des lanthanides. On emploie généralement des éléments tels que le dysprosium, le holmium, le scandium, le thallium, le thulium, l'yttrium, etc. Ces métaux sont déterminants dans le spectre de lumière émise par la lampe, le niveau de rendu des couleurs et l'efficacité lumineuse.

Fonctionnement

L'allumage se fait par un premier arc électrique entre les électrodes, généré par un circuit d'amorçage auxiliaire délivrant des impulsions de haute tension. Cette tension varie selon le type de lampe et les conditions d'amorçage (amorçage à froid ou réamorçage à chaud) entre quelques kilovolts et 70 kilovolts. Ce circuit d'amorçage est généralement situé dans le projecteur.

Cette première décharge génère de la chaleur qui vaporise le mercure et les divers constituants. Une fois ceux-ci en phase vapeur, leur potentiel d'ionisation étant plus faible que celui de l'argon, ils constituent le milieu émetteur de lumière, ce qui explique l'importante modification de la lumière émise par la lampe lors de la montée en température de celle-ci. Cette montée en température peut durer plusieurs minutes selon les lampes et leur état de vieillissement (en moyenne 5 à 10 mn).

Caractéristiques principales

L'indice de rendu de couleur varie entre 80 et 95 (100 étant le maximum possible de rendu naturel des couleurs). Par contre, la durée de vie est réduite : environ 1 000 heures pour l'industrie du spectacle où le maintien d'une température de couleur constante est primordial, celle-ci diminuant avec le vieillissement de la lampe., jusqu'à environ 20 000 heures en éclairage grand public. L'efficacité lumineuse, cependant, est excellente avec 100 à 200 lm/W, soit une efficacité supérieure à une lampe à vapeur de sodium à basse pression et trois à quatre fois supérieure à celle des lampes à incandescence de même puissance.