Comment les lampes à plasma (LEP) fonctionnent-elle?

L'architecture d'éclairage à plasma de LUXIM se compose de deux parties fondamentales:

Emetteur: une lampe à quartz encastrée dans un résonateur en céramique.

Pilote radiofréquence (RF): un générateur RF à semi-conducteurs et un microcontrôleur

Un signal radiofréquence est généré et amplifié par le pilote RF, qui est guidé dans le résonateur céramique à travers un câble coaxial à faible perte.

La structure du résonateur concentre le champ RF, fournissant de l'énergie à la lampe à quartz complètement scellée sans électrodes ou filaments.

Le champ électrique hautement concentré ionise les gaz et vaporise les halogénures dans la lampe créant un état de plasma au centre. Ce qui donne lieu à une source intense de lumière blanche.

A l'arrière de la lampe, un matériau diffus mais très réfléchissant est utilisé pour refléter toute cette lumière vers l'avant dans un motif Lambertien (1).

La couleur de la lumière est adaptée de par la chimie de remplissage à l'intérieur de la lampe pour fournir une lumière avec un rendu de couleur naturellement blanche et hautement concentré. Ionisés, les gaz vaporisent les halogénures dans la lampe créant un état de plasma en son centre.

Il en résulte une source intense de lumière blanche.

http://luxim.resilient.lighting/images/content/how-lep-works.png

Un circuit RF est établi en connectant un amplificateur de puissance RF à un résonateur céramique connu sous le nom de "Puck".

Au centre de ce résonateur se trouve une lampe à quartz scellée contenant des halogénures métalliques et d'autres gaz.

L'antenne, alimentée par l'amplificateur de puissance, crée une onde permanente confinée en son sein. Le champ électrique est le plus fort au centre de la lampe, ce qui provoque l'ionisation des gaz, créant une lueur. Le gaz ionisé chauffe à son tour et évapore les matériaux des halogénures métalliques formant une colonne de plasma intense à l'intérieur de la lampe.

Cette colonne de plasma est centrée dans l'enveloppe de quartz et rayonne la lumière de manière très efficace

Le point fort de l'architecture de LEP réside dans sa simplicité, en excitant un arc de plasma sans utiliser de filaments ou d'électrodes, tous les modes de défaillance de la technologie HID traditionnelle sont éliminés, laissant derrière eux une source incroyablement brillante et stable.

Comparaison LED LEP

 

Les lampes Luxim peuvent êtres pilotées en puissance soit par un potentiommetre externe, soit par un bus numérique (RS232-USB) ce qui facilite son intégration dans des systems ou environnement domotique

Résumé:

Cette technologie a pour points forts:

Un bon rendement électrique/lumineux.

Un spectre dans le visible très large.

Peux d'infrarouge et moins de 1% d'UV.

Température de couleur 5600K.

IRC-CRI (2) 70 à >90.

Lumens de 11000 à 45000 lm (en moyenne 23000lm).

Puissance lumineuse réglable de 20 à 100%

Consommation de 160 à 500W selon la puissance de tête (en moyenne 270W pour 23Klm).

(1) source Wikipedia

Une source lumineuse orthotrope ou source lumineuse lambertienne, car elle respecte la loi de Lambert, est une source de lumière dont la luminance est uniforme angulairement, c'est-à-dire identique dans toutes les directions.

à la différence d'une source lumineuse isotrope pour laquelle l'intensité lumineuse est la même dans toutes les directions, une source lumineuse orthotrope peut avoir une intensité lumineuse dépendante de la direction.

Dans le cas d'une surface plane de petite taille face à la distance d'observation, l'intensité varie selon la loi en cosinus de Lambert ː

I = I0 cos θ ou θ est l'angle de la direction par rapport à la normale à la surface source. En radiométrie, il est fréquent de considérer qu'une surface est lambertienne.

Cette approximation est acceptable pour des surfaces rugueuses ou mates, mais pas pour les surfaces métalliques, brillantes ou polies. Parmi les sources lumineuses primaires, le corps noir, source primaire incandescente idéale, est une source orthotrope.

Parmi les sources lumineuses secondaires (en réflexion ou en transmission), le diffuseur parfait est une source orthotrope, en plus de renvoyer ou de transmettre toute la lumière qu'il reçoit.

Quelle que soit sa forme, une source lumineuse parfaitement orthotrope paraît plane. Le soleil semble être un disque dans le ciel alors qu'il est en réalité sphérique. Si la luminance d'une source orthotrope est la même sur toute sa surface, elle est dite uniforme angulairement et spatialement.

Indicatrice de luminance d'une source orthotrope

Indicatrice d'intensité d'une source orthotrope

 

(2) source e-nergie / Wikipedia

L'indice de rendu de couleur, ou IRC, est un nombre compris entre 0 et 100, qui a pour objectif de rendre compte de l'aptitude d'une source de lumière à restituer les couleurs dun objet par rapport à celles produites avec une source de référence de même température de couleur.

Ces deux facteurs, température de couleur et indice de rendu des couleurs, permettent de qualifier sommairement une source de lumière.

L'indice de rendu des couleurs ne dépend pas de l'évaluation de la lumière par un groupe d'observateurs, mais de la olorimétrie d'échantillons normalisés éclairés par la source.

L'indice maximum Ra=100 correspond, selon la température de couleur, soit à la lumière du jour, soit à une lumière blanche "idéale" celle du corps noir, dont s'approche une lampe à incandescence

L'indice minimum Ra=0 correspondrait à une lumière qui ne permettrait aucune distinction des couleurs entre elles.

L'indice étant établi pour des sources "approximativement blanches" n'a aucune signification en dessous de 20 et pour des températures de couleur inférieures à 2300 K.

L'indice de rendu des couleurs n'est pas complètement représentatif de la qualité d'un éclairage.

Des utilisateurs peuvent juger différemment, l'un étant de meilleure qualité que l'autre, deux luminaires de même IRC et température de couleur.

Toutefois, pour un éclairage de bonne qualité, il est conseillé d'utiliser des lampes dont l'IRC est supérieur à 90.

 

Plage d'IRC

Perception des couleurs

Ra < 25

faible

25 < Ra < 65

moyenne

65 < Ra < 90

bonne

90 < Ra

élevée

 

 

 

Merci à Pascal Alexiade pour cet article.

(pascal.alexiade@numericable.com)