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Lundi 24 Avril 2017 9:22 
Les lampes à induction






Présentation

La lampe à induction est une lampe à décharge recouverte par une ampoule opale de forme ovoïde ou bien en forme de tube fermé réalisant un « O ». Elle émet une lumière blanche pâle avec une teinte chaude ou froide. Son fonctionnement est similaire à celui d’un tube fluorescent. Sa spécificité par rapport à ces derniers est d’être équipée d’un dispositif qui génère un courant électrique à l’intérieur de la lampe par induction électromagnétique.


Historique

La possibilité d’émettre de la lumière en excitant les atomes d’un gaz par induction était connue dès la fin du 19ème siècle. Cependant, de nombreux paramètres ont freiné l’industrialisation d’une lampe à induction, parmi lesquels :

  • La nécessité de générer un courant dans un milieu gazeux, dont la maîtrise fut améliorée tout au long du 20ème siècle.
  • La nécessité d’utiliser un générateur de hautes fréquences couplé à une antenne, pour générer un champ magnétique variable, nécessaire pour faire circuler un courant électrique par induction.
  • Le peu de rentabilité que les industriels voyaient dans une telle technologie.

Ainsi, ce n’est qu’en 1991 que fut mise au point la première lampe à induction pour le grand public. PHILIPS, dans le cadre de la célébration de son centenaire, commercialise la lampe « QL », constituée d’un culot muni d’un solénoïde. Celui-ci, relié à un ballast qui génère un signal alternatif haute fréquence (2,65 MHz), crée un champ magnétique variable au sein d’une ampoule ovoïde à revêtement fluorescent contenant de la vapeur de mercure sous basse pression. Un courant électrique induit circule alors dans le gaz, et génère de la lumière selon le même principe que le tube fluorescent ou la lampe fluocompacte.



GENERAL ELECTRIC suit le mouvement en 1994 en commercialisant la lampe « Genura R80 ». Celle-ci est de constitution similaire à la lampe « QL » de PHILIPS.



En 1998, OSRAM commercialise la lampe « Endura », un nouveau genre de lampe à induction. L’ampoule prend cette fois l’allure d’un tube fermé en forme de « O », et le solénoïde fixé au centre de la lampe est cette fois remplacé par deux ferrites qui entourent le tube. Le principe de fonctionnement reste toutefois similaire, les ferrites génèrent un champ magnétique variable après être alimentées par un signal à plus basse fréquence (250 kHz). Celles-ci engendrent ainsi un courant électrique induit dans le tube.




Utilisation contemporaine

Les lampes à induction restent des produits chers à l’achat. Le ballast, l’antenne (solénoïde) et l’ampoule sont de constitution complexe. Ces constituants nécessitent l’emploi de matières spécifiques ainsi qu’une main d’œuvre qualifiée. Elles ne sont pas produites sur une chaîne entièrement mécanisée comme c’est le cas de la plupart des autres lampes à décharge. Le principal argument de vente concernant les lampes à induction sont leur très longue durée de vie, pouvant atteindre entre 50 000 et 100 000 heures. Elles fonctionnent en effet sans électrode, qui sont généralement la première cause des disfonctionnements des lampes à décharge en fin de vie.

Les lampes à induction sont principalement utilisées pour les lieux difficiles d’accès, où le remplacement des lampes s’avère coûteux, notamment dans certaines allées étroites où il est difficile voire impossible d’y faire circuler un élévateur, ou encore certains espaces privées où un nombre minimal d’opérations de maintenance sur les luminaires est souhaité. Certaines communes les utilisent pour équiper des lanternes de style, telle que la ville de Paris pour la partie piétonne des Champs-Élysées, ou encore la ville de Bruges pour le centre-ville.


Constitution

La lampe à induction est constituée :

  • D'une enveloppe (ampoule) en verre spécifique doté d’un traitement CEM (électromagnétique). Ce verre traité, conducteur, permet ainsi de limiter les rayonnements électromagnétiques à l’extérieur de la lampe. L’ampoule intègre parfois des anneaux conducteurs pour les lampes à forte puissance, telles que la lampe PHILIPS QL 165 Watts.
  • D'une poudre fluorescente spécifique, déposée sur les parois intérieures de l'ampoule. Celle-ci est spécialement conçue pour être adaptée aux longues durées de vie des lampes à induction.
  • De vapeur de mercure sous haute pression, mélangée à un gaz d'emprisonnement, à l'intérieur du tube à décharge.
  • D’un ou plusieurs dispositifs, constitués notamment d’un solénoïde, qui génère un champ magnétique variable, lequel engendre un courant électrique dans le mélange gazeux par induction électromagnétique.


Principe de fonctionnement

La lampe à induction contient généralement de l’argon en tant que gaz d’emprisonnement et du mercure sous basse pression en tant que gaz de travail. Une fois le courant électrique généré dans la lampe, l'émission de lumière est réalisée selon le même principe que celui des « Tubes fluorescents » ou « Lampes fluocompactes ». C’est la façon dont le courant électrique est généré qui fait la spécificité des lampes à induction par rapport aux autres lampes à décharge.

La lampe à induction est équipée d’un dispositif qui génère un champ magnétique variable. Celui-ci engendre un courant électrique dans le mélange gazeux par induction électromagnétique. Il existe deux types de lampes à induction, les « lampes à induction interne » et les « lampes à induction externe » :

  • Les lampes à induction interne sont constituées d’une antenne sous forme de solénoïde relié au ballast générateur d’impulsions à haute fréquence (généralement 2,65 MHz), à l’intérieur de l’ampoule de forme ovoïde, solidaires du culot.
  • Les lampes à induction externe sont constituées de ferrites (généralement deux), qui entourent l’ampoule tubulaire fermée en forme de « O ».


Lampes à induction internes

Dans le cas des lampes à induction interne, l’antenne génère un champ magnétique autour d’elle. Le signal alternatif à haute fréquence (2,65 MHz) qui l’alimente provoque une variation rapide du champ magnétique au cours du temps. Ce champ magnétique variable génère une différence de potentiel alternative (de même fréquence), laquelle génère un courant électrique par induction électromagnétique (loi de Faraday). Le courant électrique dans le milieu gazeux produit ensuite de la lumière selon le même procédé que celui employé dans les tubes fluorescents ou lampes fluocompactes.





Lampes à induction externes

Dans le cas des lampes à induction externes, deux ferrites sont placées localement autour de l’ampoule en forme de tube. Celles-ci assurent la même fonction que l’antenne dans la lampe à induction interne. Dans de rares cas, une seule ferrite est employée. Un champ magnétique variable est généré au niveau des ferrites par le signal alternatif à basse fréquence (généralement 250 kHz) fourni par le ballast. Ce champ magnétique est transmis à la lampe par le matériau ferromagnétique (aimant) qui constitue les ferrites. Le champ magnétique variable génère une différence de potentiel alternative (de même fréquence), laquelle génère un courant électrique dans la lampe par induction électromagnétique (loi de Faraday). Le courant électrique dans le milieu gazeux produit ensuite de la lumière selon le même procédé que celui employé dans les tubes fluorescents ou lampes fluocompactes.




La lampe à induction externe a une durée de vie généralement comprise entre 85 000 et 100 000 heures, tandis que la lampe à induction interne a une durée de vie généralement comprise entre 60 000 et 75 000 heures. L’écart de durée de vie s’explique par l’échauffement du solénoïde quand la lampe est sous tension. Celui-ci dégage une très faible quantité de « déchets » métalliques par vaporisation. Ceux-ci sont vaporisés à l’extérieur de la lampe dans le premier cas tandis qu’ils le sont à l’intérieur de l’ampoule dans le second cas.


Performances

  • Son rendement lumineux est d'environ 80 lm/W.
  • Son IRC (Indice de Rendu des Couleurs) est d’environ 85.
  • Sa durée de vie est d'environ 70000 heures pour les lampes à induction internes, 90000 heures pour les lampes à induction externes.


Dans le commerce

  • Lampes PHILIPS QL, existant en trois gammes : 55W, 85W et 165W. Disponible dans les couleurs 2700°K, 3000°K, 4000°K et 5000°K.
  • Lampes OSRAM Endura, existant en trois gammes : 70W, 100W et 150W. Disponible dans les couleurs 3000°K et 4000°K.


Quelques photos de lampes à induction

Quelques photos de lanternes de style à Bruges équipées de lampes PHILIPS QL :








Lanterne équipée d'une lampe à induction externe, entourée par deux ferrites :




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