Lampes Sodium Haute Pression
Patrick ABATI - 10/04/2010
Table des matières
Introduction...2
Constitution d'une lampe Sodium Haute Pression (SHP)...3
Caractéristiques...3
Comportement des lampes SHP en fin de vie...4
Amorceurs...4
Schéma d'une platine...5
Caractéristiques tension-courant...6
Courbe de température d'un ballast...6
Ballast électronique...7
Evolution de l'efficacité lumineuse des différents types de lampes...7
Essais d'une lampe SHP...8
Introduction
Ces lampes appartiennent à la famille des lampes à décharge. La lumière est générée par luminescence : un rayonnement électromagnétique apparait, suite à l'excitation d'atomes de gaz. Le spectre lumineux est un spectre de raies
Les premières lampes au sodium fonctionnaient en basse pression Leur lumière quasiment jaune pur avait un
très mauvais rendu des couleurs
Afin d'enrichir le spectre lumineux émis et donc de mieux rendre les couleurs on eut l'idée d'augmenter la pression
dans la lampe
Spectre d'une lampe Sodium Basse Pression
SOX - OSRAM Spectre d'une lampe Sodium Haute Pression NAV® - OSRAM
Constitution d'une lampe Sodium Haute Pression (SHP)
HPS (High Pressure Sodium)
L'ampoule est revêtue d'une poudre fluorescente sur sa partie interne
Le tube à arc contient du sodium sous haute pression additionné de mercure et de xénon Le getter (piège à gaz) absorbe les gaz résiduels (impuretés)
Caractéristiques
L'efficacité et la durée de vie des lampes SHP sont supérieures à celles des lampes aux halogénures, mais leur couleur est moins froide et moins blanche et leur qualité de rendu des couleurs est moins bonne. Leur efficacité lumineuse est supérieure à celle des lampes à vapeur de mercure à haute pression. Si on les compare aux lampes à vapeur de sodium à basse pression, elles ont une meilleure qualité de rendu des couleurs, mais une efficacité lumineuse inférieure
Puissance 50 - 1000 W
Indice de Rendu des Couleurs IRC 20 - 65
Température de couleur 1700 - 2200 K
Éfficacité lumineuse 65 - 150 lm/W
Durée de vie 10 000 - 24 000 h
Durées de vie indicatives des lampes Sodium Haute Pression standard
Puissance (W) 70 100 150 250 400
Durée de vie (h) 12 000 20 000 24 000 24 000 20 000
Comportement des lampes SHP en fin de vie
Durant la fin de vie des lampes SHP, le courant lampe et la tension d'arc ne sont plus symétriques. Le courant continu ainsi généré va endommager les composants inductifs comme les ballasts et les amorceurs série. Le ballast monte en température, jusqu'à dépasser la température maximum admissible pour les enroulements
Tension et courant
d'une lampe SHP neuve Tension et courant d'une lampe SHP en fin de vie
Un dispositif de protection thermique appelé thermo-switch peut être utilisé pour protéger le ballast
Amorceurs
L'amorceur produit une haute tension (tension de claquage) pour provoquer la décharge
Les 3 principaux types d'amorceurs sont les suivants :
Parallèle Semi-parallèle Série
impulsions plus énergétiques
tolère des distances longues entre amorceur et lampe moins coûteux que l'amorceur série
moins de pertes après l'amorçage ballast plus coûteux
impulsions moins énergétiques limitation de la distance
amorceur-lampe plus coûteux que l'amorceur
parallèle pertes permanentes ballast moins coûteux compatible avec tous les
ballasts halogénures métalliques
sodium basse pression SOX sodium haute pression SON iodures métalliques compactes
Schéma d'une platine
Pour que le gaz soit ionisé, la tension appliquée aux bornes du tube à décharge doit atteindre une tension suffisamment élevée, dite tension d'amorçage -> amorceur
Lorsque l'amorçage est obtenu, le courant augmente rapidement et il faut réduire la tension pour stabiliser la décharge -> ballast ou self
Le condensateur permet d'améliorer le facteur de puissance La platine dispose aussi d'une protection par fusibles ou disjoncteur
Platine
Self
Condensateur Amorceur
Caractéristiques tension-courant
Courbe de température d'un ballast
Ballast électronique
Le remplacement des platines traditionnelles par des ballasts électroniques permet d'augmenter progressivement la puissance absorbée et d'améliorer le bilan énergétique
Bilan énergétique annuel
Lampe Ballast conventionnel Ballast électronique
Économie Consommation Rendement Consommation Rendement
150 W 575 kWh 80% 460 kWh 95% 115 kWh
250 W 1385 kWh 83% 1152 kWh 95% 233 kWh
400 W 2115 kWh 87% 1843 kWh 95% 272 kWh
Evolution de l'efficacité lumineuse des différents types de lampes
Essais d'une lampe SHP
Un essai a été effectué avec :
- une lampe sodium haute pression Philips Pro SON-T 150 W - un ballast électromagnétique L ETI VSHM T150
- un condensateur de compensation C Icar Ecofill 20uF - un amorceur Fournitec SON2 50 A 1 kW temporisé
Les lampes à haute pression exigent, pour leur allumage des impulsions à haute tension envoyées dans le respect de paramètres stricts fournis par le fabricant des lampes
L'amorceur permet de générer des impulsions conformes afin d'obtenir des allumages à froid et à chaud sans endommager ou détériorer la lampe de façon prématurée
Photo de la platine d'essai de lampe
Oscillogrammes tension (A)
et courant (B) réseau Oscillogrammes tension (A) et courant (B) lampe
Ueff = 232 V Ieff = 0,81 A P = 165 W
S = Ueff x Ieff = 188 VA fp = P / S = 0,88
Ueff = 107 V Ieff = 1,7 A
P = 145 W
S = Ueff x Ieff = 182 VA fp = P / S = 0,80
On remarque que la tension aux bornes de la lampe présente un pic (surtension générée par l'amorceur). Elle se stabilise ensuite autour de 100 V (voir notice technique de la lampe) Le facteur de puissance est acceptable côté réseau (grâce au condensateur de compensation)
