Lampes DRL : dispositif, caractéristiques, règles de choix

La lampe DRL, qui conserve sa popularité, est un représentant des dispositifs d'éclairage à décharge gazeuse, se distinguant par un flux lumineux intense et une longue durée de vie. Les produits contenant du mercure ont fait leurs preuves dans l'aménagement de l'éclairage artificiel des rues et des installations industrielles.

Cependant, un certain nombre de nuances techniques et opérationnelles empêchent leur utilisation domestique et remettent en question leur pertinence dans d'autres domaines de la vie. Vous découvrirez tout sur les dispositifs d'éclairage à décharge à haute pression dans l'article que nous vous présentons. Nos conseils vous aideront à choisir judicieusement les appareils.

Structure de la lampe au mercure

Les luminaires DRL sont des dispositifs à décharge à haute pression. Leur domaine d'utilisation prioritaire est l'éclairage des rues, des entreprises, des garages et des ateliers industriels. Les DRL sont utilisés là où un flux lumineux puissant est nécessaire et où la qualité du rendu des couleurs n'est pas soumise à des exigences particulières.

Principales parties fonctionnelles :

1. Ampoule. L'enveloppe extérieure de l'appareil est en verre résistant à la chaleur. À l'intérieur se trouve un brûleur en quartz, auquel sont reliés des conducteurs. L'assemblage des électrodes avec les cathodes se fait par connexion de polarités opposées avec une résistance au carbone. L'air a été évacué de l'ampoule et de l'azote a été injecté ; la surface intérieure est recouverte de phosphore.
2. Socle. Il est responsable de la réception de l'énergie électrique du réseau grâce à la connexion d'un contact ponctuel et fileté avec la douille, intégrée dans le luminaire.
3. Brûleur en quartz. Principal élément fonctionnel de la lampe au mercure. Structurellement, il s'agit d'une ampoule en quartz dans laquelle sont placés des électrodes des deux côtés : deux principales et deux supplémentaires d'allumage.

L'espace de l'ampoule sous pression est rempli d'un gaz inerte, assurant l'isolation des échanges thermiques entre le milieu intérieur et le brûleur. De plus, une goutte de mercure est littéralement ajoutée. À l'état froid, le composé de mercure ressemble à un dépôt sur l'ampoule ou a la forme d'une bille.

Pour comprendre le principe de fonctionnement de l'ampoule à arc au mercure, il est nécessaire de se familiariser avec sa structure et le rôle de ses éléments constitutifs.

Principe de fonctionnement : l'essence des processus transitoires

Le fonctionnement de la lampe à vapeur de mercure à arc repose sur des processus de décharge électrique dans un milieu gazeux, se déroulant dans l'ampoule sous haute pression. Cela génère une source lumineuse de type spirale dans une ampoule à incandescence. Mais il ne s'agit pas d'un filament de tungstène incandescent, mais d'un cordon de vapeur de mercure lumineuse, « tendu » entre les électrodes.

L'allumage stable d'une lampe DRL commence 8 à 10 minutes après l'alimentation. Pendant ce temps, le courant qui traverse le luminaire est supérieur à la valeur nominale et est limité par la résistance de l'appareil de démarrage et de régulation.

La durée de démarrage dépend de la température ambiante – plus il fait froid, plus le « réchauffement » de la lampe est long. Après la mise en marche, le mercure s'évapore lentement sous l'effet de la chaleur et renforce progressivement la décharge entre les électrodes de travail.

Lorsque le mercure est entièrement passé à l'état gazeux et que la pression interne a augmenté, l'ampoule atteint son rendement lumineux maximal.

De l'énergie électrique est fournie à la lampe, une décharge luminescente est créée entre l'électrode principale et l'électrode d'amorçage. Au fur et à mesure que les porteurs de charge s'accumulent, un claquage se produit entre les deux électrodes principales opposées – une émission d'arc apparaît.

L'arc électrique dans les vapeurs de mercure produit une lueur à rendu des couleurs inacceptable, principalement des teintes bleu-vert. Le luminophore est responsable de la conversion du rayonnement UV en tons rouges de la lumière. La combinaison des couleurs donne une lueur blanche froide de l'ampoule DRL.

Spécificités d'utilisation : avantages et inconvénients des lampes

Les luminaires de type DRL sont principalement installés sur des poteaux pour l'éclairage des rues, des routes, des parcs, des espaces résidentiels et des bâtiments non résidentiels. Cela est dû aux caractéristiques techniques et opérationnelles des lampes.

Le principal avantage des appareils à arc au mercure est leur puissance élevée, qui assure un éclairage de qualité des grands espaces et des objets de grande taille.

Il convient de noter que les données nominales de flux lumineux des lampes DRL sont valables pour les lampes neuves. Après un trimestre, la luminosité diminue de 15 %, après un an – de 30 %.

Parmi les avantages supplémentaires, on peut citer :

1. Longévité. La durée de vie moyenne annoncée par les fabricants est de 12 000 heures. De plus, plus la lampe est puissante, plus elle dure longtemps.
2. Fonctionnement à basse température. Ce paramètre est déterminant dans le choix d'un luminaire pour l'extérieur. Les lampes à décharge résistent au gel et conservent leurs caractéristiques de fonctionnement à des températures négatives.
3. Bonne luminosité et angle d'éclairage. L'efficacité lumineuse des appareils DRL varie entre 45 et 60 lm/V en fonction de leur puissance. Grâce au fonctionnement du brûleur à quartz et au revêtement de luminophore de l'ampoule, une répartition uniforme de la lumière avec un large angle de diffusion est obtenue.
4. Compacité. Les lampes sont relativement petites : la longueur du modèle de 125 W est d'environ 18 cm, celle de l'appareil de 145 W est de 41 cm. Les diamètres sont respectivement de 76 et 167 mm.

L'une des particularités de l'utilisation des luminaires DRL est la nécessité de les connecter au réseau via une bobine d'inductance. Le rôle de cet intermédiaire est de limiter le courant qui alimente l'ampoule. Si l'on branche le luminaire en contournant la bobine, il grillera en raison du fort courant électrique.

Schématiquement, le raccordement est représenté par la connexion en série d'une lampe fluorescente à vapeur de mercure via un ballast au réseau d'alimentation. De nombreux éclairages DRL modernes intègrent déjà un mécanisme de démarrage et de régulation – ces modèles sont plus chers que les lampes ordinaires.

Un certain nombre d'inconvénients limite l'utilisation des luminaires DRL dans les applications domestiques.

Inconvénients majeurs :

1. Durée d'allumage. L'atteinte de la pleine luminosité prend jusqu'à 15 minutes. Le chauffage du mercure demande du temps, ce qui est très gênant dans un contexte domestique.
2. Sensibilité à la qualité de l'alimentation électrique. Si la tension chute de 20 % ou plus par rapport à la valeur nominale, il est impossible d'allumer la lampe à mercure, et si elle est allumée, elle s'éteint. En cas de baisse de 10 à 15 %, la luminosité diminue de 25 à 30 %.
3. Bruit de fonctionnement. Le luminaire DRL émet un bourdonnement, imperceptible à l'extérieur mais perceptible à l'intérieur.
4. Scintillement. Malgré l'utilisation d'un stabilisateur, les ampoules scintillent – il n'est pas recommandé d'effectuer un travail prolongé sous un tel éclairage.
5. Faible rendu des couleurs. Ce paramètre caractérise la réalité de la perception des couleurs environnantes. L'indice de rendu des couleurs recommandé pour les pièces d'habitation est d'au moins 80, idéalement de 90 à 97. Pour les lampes DRL, la valeur de cet indice n'atteint pas 50. Avec un tel éclairage, il est impossible de distinguer clairement les nuances et les couleurs.
6. Danger d'utilisation. De l'ozone est émis pendant le fonctionnement, donc lors de l'utilisation de la lampe à l'intérieur, il est nécessaire de mettre en place un système de ventilation de qualité.

De plus, la présence de mercure dans l'ampoule représente en elle-même un danger potentiel. Ces ampoules ne peuvent pas être simplement jetées après usage. Afin de ne pas polluer l'environnement, elles sont éliminées de manière appropriée.

Une autre limitation de l'utilisation des lampes à décharge dans les applications domestiques est la nécessité de les installer à une hauteur importante. Les modèles de 125 W doivent être suspendus à 4 m, ceux de 250 W à 6 m, et ceux de 400 W et plus à 8 m.

Un inconvénient majeur des éclairages DRL est l'impossibilité de les rallumer avant que la lampe n'ait complètement refroidi. Pendant le fonctionnement, la pression du gaz à l'intérieur du bulbe en verre augmente considérablement (jusqu'à 100 kPa). Tant que la lampe n'a pas refroidi, il est impossible d'amorcer l'arc avec la tension de démarrage. Le rallumage se produit environ un quart d'heure plus tard.

Critères de choix : évaluation des indicateurs techniques

Pour déterminer la meilleure option d'appareil d'éclairage, il convient de prendre en compte les caractéristiques suivantes :

• puissance ;
• forme/taille du culot ;
• luminosité du flux lumineux ;
• durée de fonctionnement.

Puissance. Lors du choix de ce paramètre, il convient de se baser sur la destination et l'emplacement du luminaire. Si l'appareil est acheté pour éclairer une route, il faut tenir compte de la distance entre les lampadaires – plus elle est grande, plus les lampes doivent être performantes.

La plage de caractéristiques de puissance des luminaires DRL se situe entre 80 et 1000 W. Cette valeur est indiquée dans le marquage des lampes, par exemple DRL 250, DRL 400, etc.

Flux lumineux. Principal indicateur du rayonnement lumineux dirigé dans différentes directions. Ce paramètre se mesure en lumens (lm). C'est selon ce critère, et non selon la puissance, qu'il faut comparer les performances des différents types de lampes.

Les luminaires avec lampe DRL consomment plus d'électricité pour produire le flux lumineux nécessaire que leurs homologues à LED et les luminaires DNAT. La luminosité d'un appareil LED de 100 W correspond à l'indice d'éclairement de son homologue à arc au mercure de 400 W

Des économies d'énergie considérables constituent un argument de poids en faveur des LED. Le coût élevé des lampes LED est amorti dès la première année d'utilisation.

Culot. Les luminaires DRL sont fabriqués avec les deux types de culots les plus courants :

• E27 – forme à vis, diamètre 27 mm. Ce culot équipe les appareils à arc au mercure de 80 W et 125 W.
• E40 – la plus grande taille de la catégorie « E ». Le culot de 40 mm est utilisé dans les lampes de 250 W et plus, destinées à l'éclairage de grands espaces.

Outre le type de vissage dans la douille, il faut également tenir compte des dimensions de l'abat-jour du luminaire.

La largeur et la longueur d'une lampe à décharge dépendent de la puissance de l'appareil. Plus la performance du luminaire DRL est élevée, plus il est grand et lourd.

Durée de vie. Ce paramètre est largement déterminé par la qualité de fabrication, notamment la responsabilité du fabricant. Il est préférable de choisir des lampes avec la durée de vie maximale. En général, les appareils de forte puissance ont une durée de vie plus longue.

Pour plus de clarté, les caractéristiques générales des lampes de différentes puissances sont présentées dans un tableau récapitulatif. Tous les appareils électriques fonctionnent en courant alternatif, la fréquence standard est de 50 Hz.

Une partie des informations sur les caractéristiques des lampes est contenue dans le marquage. Dans la pratique nationale, l'abréviation alphabétique désigne le nom du luminaire, l'abréviation numérique la puissance. La production de lampes au mercure est régie par les GOST 27682-88 et GOST 53074-2008.

Les produits étrangers de type DRL sont marqués QE selon le système international ILCOS. Certains fabricants suivent les normes de désignation ZVEI (européenne) et LBS (allemande).

Marquages des lampes à vapeur de mercure des entreprises populaires :

• HPL – Philips ;
• HRL – Radium ;
• MBF – General Electric ;
• HQL – Osram ;
• HSL et HSB – Sylvania.

Désignations supplémentaires selon ILCOS : QB – modèles avec ballast intégré, QG – ampoule sphérique, QR – lampes à couche réfléchissante interne.

Quel fabricant privilégier ?

Il est recommandé de choisir des produits de marques connues, il vaut mieux s'abstenir d'acheter des ampoules chinoises bon marché « sans nom ».

Les fabricants suivants d'appareils au mercure ont gagné la confiance des clients :

• Osram (Allemagne) ;
• Philips (Pays-Bas) ;
• General Electric (États-Unis / Hongrie) ;
• Next (Pologne) ;
• Evrosvet (Ukraine) ;
• Lisma (Russie) ;
• DeLux (Chine).

Sur le marché européen, deux marques sont considérées comme les leaders dans la production et la vente de produits d'éclairage : Osram et Philips. Les deux sociétés ont une longue expérience – plus d'un siècle, une large gamme de produits et un réseau de vente développé.

Les paramètres de fonctionnement des lampes DRL des principaux fabricants correspondent aux caractéristiques annoncées, les appareils ont un rendement élevé – avec une puissance de 250 W, le flux lumineux atteint 12 500 Lm. Coût estimé – 8-10 u.e.

Les usines de la société américaine General Electric sont également implantées en Europe. La qualité des produits et la durée de vie ne sont pas inférieures aux marques précédentes, et le prix est légèrement inférieur. Pour un éclairage DRL de 250 W, il faut payer environ 7 u.e.

E.Next est une holding électrotechnique, dont le principal fabricant d'appareils est le groupe d'entreprises polonaises Tarel. La gamme de produits comprend de nombreuses séries de différentes lampes pour l'éclairage domestique, extérieur et industriel.

Les luminaires E.Next de 250 W, comparés aux lampes de fabrication allemande et néerlandaise de puissance similaire, sont inférieurs aux concurrents en termes de rendu des couleurs (Ra=40) et de durée de vie (12 000 heures). Prix estimé – 5 u.e.

Les lampes à arc au mercure de fabrication russe, ukrainienne et chinoise de marque se situent dans la même catégorie de prix, le coût moyen des produits de 250 W est de 3 u.e. L'inconvénient des luminaires est leur durée de vie limitée – selon les données de la fiche technique, les ampoules durent 5 000 heures.

Avant l'achat, il faut vérifier la qualité et la « précision » du filetage du culot – certains utilisateurs signalent des difficultés à visser les lampes Lisma dans la douille.

Comparaison des lampes DRL avec les analogues

Les lampes à décharge sont souvent comparées entre elles et avec des LED plus avantageuses. Les analogues les plus proches du DRL sont les luminaires de trois types : DRV, DRI et DNaT. Essayons d'identifier les caractéristiques et les avantages concurrentiels des différentes ampoules.

DRV. La lampe à arc mercure-tungstène est très similaire en conception et en principe de fonctionnement à la DRL. Structurellement, à l'intérieur du bulbe se trouvent un brûleur à décharge au mercure et une spirale en tungstène. Ce dernier élément limite le courant pour le brûleur, donc aucun équipement de contrôle supplémentaire n'est nécessaire.

Les principales différences entre les lampes mercure-tungstène et les lampes DRL :

• Elles consomment plus d'énergie – le flux lumineux de la DRV 250 ne dépasse pas 5500 lm ;
• durée de vie estimée – 3000 heures ;
• s'allument en 1 minute.

DRI. Lampes à arc au mercure avec additifs émetteurs : halogénures d'indium, de sodium, de thallium, etc. Les composants métalliques augmentent le rendement lumineux des appareils jusqu'à 75-90 lm/W.

Un avantage supplémentaire des lampes au mercure aux halogénures métalliques est un meilleur indice de rendu des couleurs. Pour fonctionner, les lampes DRI, comme les DRL, nécessitent une connexion via un ballast

DNAT. Les lampes à arc au sodium peuvent se vanter d'une efficacité lumineuse maximale et d'une longue durée de vie parmi les éclairages à décharge. Les performances des ampoules au sodium diminuent avec le temps de manière moins perceptible que celles des lampes DRL.

Caractéristiques des DNaT :

• efficacité lumineuse maximale – 125 lm/W ;
• durée de vie opérationnelle – jusqu'à 20 000 heures ;
• stabilité relative des paramètres ;
• large plage de températures de fonctionnement ;
• atteinte du maximum d'éclairement en 5 à 7 minutes.

Inconvénients des sources lumineuses au sodium : pulsation importante et faible indice de rendu des couleurs, Ra=25. Le spectre d'émission est dominé par les couleurs rouge et jaune.

Les lampes à décharge cèdent résolument leur place aux options à LED. Les appareils LED surpassent leurs prédécesseurs dans tous les paramètres techniques et opérationnels.

Les avantages incontestables des LED : respect de l'environnement, pulsation minimale, longue durée de vie, allumage instantané, excellente restitution des couleurs et contraste. Outre d'excellentes caractéristiques opérationnelles, les appareils à diodes possèdent une résistance thermique et mécanique.

Le rendement des lampes LED est inégalé, l'efficacité atteint 95-98%. Le principal facteur limitant le rééquipement des luminaires est le prix élevé des lampes LED.

Exigences pour l'élimination des appareils au mercure

Il ne faut pas jeter inconsidérément les ampoules usagées ou défectueuses contenant du mercure. Les appareils dont l'ampoule est endommagée constituent une menace sérieuse pour la santé humaine et l'environnement en général, et nécessitent donc une élimination spécifique.

La question de la procédure d'élimination des déchets dangereux est pertinente tant pour les propriétaires d'entreprises que pour les résidents ordinaires. Le recyclage des lampes au mercure est effectué par des organismes ayant obtenu la licence appropriée.

L'entreprise conclut un contrat de maintenance avec une telle société. Sur demande, un représentant de la société d'élimination se rend sur le site, collecte et transporte les lampes pour leur décontamination et leur recyclage ultérieurs. Le coût estimé du service est de 0,5 u.e. par appareil d'éclairage.

Des points de collecte sont organisés pour la collecte des ampoules contenant du mercure auprès de la population. Les habitants des petites localités peuvent déposer leurs déchets dangereux pour recyclage via l'« écomobile ».

Si le rejet des lampes contenant du mercure par les entreprises est en quelque sorte contrôlé par les autorités de surveillance, le respect des règles d'élimination par la population relève de la responsabilité personnelle des citoyens.

Malheureusement, en raison d'un manque de sensibilisation, tous les utilisateurs de lampes au mercure ne sont pas conscients des conséquences possibles de la dispersion des vapeurs de mercure dans l'atmosphère.

Tous les types de lampes économes en énergie sont décrits en détail dans l'article suivant, qui examine les principes de fonctionnement, compare les appareils et fournit une évaluation économique simplifiée.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo proposée décrit la construction du luminaire DRL, détaille le principe de fonctionnement et souligne les principales nuances d'utilisation :

Les lampes à décharge de type DRL sont toujours utilisées dans l'éclairage public. Le principal argument en faveur des appareils au mercure est leur puissant flux lumineux et leur coût abordable. Cependant, elles sont progressivement remplacées par des lampes plus performantes qui, en plus d'une grande efficacité, offrent une bonne qualité de lumière et une sécurité d'utilisation.

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