Projecteurs à LED : comment fonctionnent les éclairages d'extérieur polyvalents

Les projecteurs à LED sont des luminaires à LED dirigés et orientables qui concentrent un faisceau de lumière sur un espace, un objet ou une surface en particulier. Un élément fondamental de l'éclairage intérieur et extérieur est l'éclairage par projecteurs. Cependant, les «luminaires d'éclairage par projecteur» ou «projecteurs» sont souvent utilisés dans l'industrie de l'éclairage pour décrire des luminaires extérieurs résistants aux intempéries qui offrent un éclairage de tâche, d'accentuation ou de zone à diverses fins. Les projecteurs sont, en fait, une catégorie de produits plutôt floue. Les projecteurs sont des luminaires d'extérieur qui produisent un faisceau de lumière étroit pour les projecteurs ou l'éclairage à longue portée en plus de la large diffusion de la lumière qu'ils sont conçus pour projeter. Ainsi, une lumière dirigée vers l'extérieur qui est destinée à produire un éclairage contrôlé de la plage spécifiée peut être décrite comme un projecteur.

Applications
Le type d'éclairage extérieur le plus polyvalent est le projecteur. Les projecteurs peuvent être un choix approprié pour presque toutes les applications extérieures qui nécessitent un éclairage directionnel sur une zone spécifique, à l'exception de l'éclairage des routes et des rues, qui nécessite des modèles de faisceaux adaptés aux conceptions routières. Les projecteurs offrent une solution qui permet d'améliorer les performances photométriques grâce à un processus « d'essai et d'ajustement » grâce à leur vaste gamme de faisceaux et de flux lumineux, leur capacité de ciblage optique et leurs options de montage flexibles. Ils peuvent être utilisés pour reporter les fonctions quotidiennes des espaces extérieurs et des installations dans la nuit ou pour attirer l'attention sur certaines caractéristiques architecturales et paysagères, transformant la façade autrement sombre en une belle scène nocturne.

Éclairage de zone
Les grandes zones géométriques telles que les intersections de routes, les parkings, les parkings, les aires de trafic des aéroports, les centres de loisirs, les parcs, les aires de stockage, les terminaux de fret et les gares de péage peuvent toutes être éclairées par des projecteurs utilisés comme luminaires d'éclairage de zone. Les projecteurs ont été utilisés comme bête de somme dans les systèmes d'éclairage à haut mât, même s'ils ne sont peut-être pas optimaux pour l'éclairage à l'échelle des piétons et des villes en raison des problèmes potentiels de lumière parasite et de contrôle de l'éblouissement. Les sites tels que les immeubles d'habitation, les hôtels et les hôpitaux qui ne sont pas entourés de zones sensibles à la lumière disposent généralement de systèmes d'éclairage à mât élevé. Afin de s'assurer que les parties les plus puissantes du faisceau peuvent être dirigées précisément là où elles doivent être, les projecteurs peuvent être pointés dans n'importe quelle direction à partir du haut chevalement du mât. Pour peu de perturbations ou de conflits avec la région, les systèmes de haut mât doivent fréquemment être installés au bord ou à une certaine distance de la zone cible. Les flux lumineux et les modèles de distribution de lumière des projecteurs peuvent être créés pour correspondre à l'emplacement du système de mât élevé.

Eclairage athlétique
Pour les stades, les arènes, les terrains de jeux, les terrains de sport et autres lieux extérieurs où des sports comme le tir à l'arc, le baseball, les courses de vélo, le golf, les courses automobiles, les courses de chevaux, le football, le football, le tennis, le patinage et le cricket sont pratiqués, les systèmes d'éclairage sportif utilisent projecteurs pour fournir un éclairage constant. Les seuls types de luminaires pouvant être utilisés pour l'éclairage des sports de plein air sont les projecteurs à distribution directe, car il n'y a généralement aucune structure à placer au-dessus des ampoules et aucune surface pour détourner la lumière réfléchie du terrain de jeu. Les valeurs d'éclairement, les rapports d'uniformité, les distributions lumineuses, les hauteurs de montage, les orientations et les emplacements doivent tous être soigneusement pris en compte lors de la conception d'un système d'éclairage sportif. L'éclairage par projecteurs est généralement fourni sous plusieurs angles pour réduire les ombres et la lumière intrusive tout en améliorant la vue de la cible de jeu et la modélisation du joueur.

éclairage du paysage
Afin d'ajouter du drame, de la beauté, de la profondeur, de la dimension, de la texture, de l'espace et des points de focalisation à une image de paysage, des luminaires d'éclairage par projecteurs sont nécessaires. Ces lumières peuvent être utilisées pour mettre en valeur des éléments de paysage dur, tels que des statues, des fontaines, des monuments ou d'autres éléments architecturaux destinés à faire partie du plan d'aménagement paysager. Le plus souvent, les projecteurs sont utilisés pour éclairer les arbres, les buissons et d'autres plantes utilisées pour aménager une structure ou une zone. Ces techniques comprennent le wash lighting, l'uplighting, le moonlighting, le spotting, le silhouetting et l'ombrage. Des effets d'éclairage presque illimités sont possibles grâce à un large choix de distributions lumineuses et à un mélange revitalisant d'approches d'éclairage.

Éclairage pour structures et façades
Les éléments architecturaux d'un bâtiment ou d'une structure sont un aspect de conception clé qui peut être mis en valeur pour transmettre distinction, signification et reconnaissance. Les luminaires d'éclairage par projecteurs architecturaux peuvent être utilisés pour l'éclairage d'accentuation, le rasage des murs et l'éclairage des murs, qui baignent un mur entier d'une lumière uniforme et mettent en valeur la beauté texturale d'une surface verticale. Les projecteurs peuvent être utilisés pour mettre en évidence l'attrait inhérent de l'architecture, comme les bâtiments, les ponts et les installations de loisirs, et fournir une incroyable illusion de tridimensionnalité.

Lampes de sécurité
Afin de fournir un éclairage de sécurité, des projecteurs sont souvent construits autour des périmètres de bâtiments ou d'institutions résidentiels, commerciaux, industriels et institutionnels. L'éclairage peut décourager les activités criminelles et donner l'impression qu'un endroit est relativement sûr. L'éclairage périmétrique des projecteurs à faisceau large peut améliorer la visibilité, dissuader les cambrioleurs et permettre le bon fonctionnement d'outils de sécurité supplémentaires tels que les caméras de surveillance et les sonnettes vidéo.

Eclairage extérieur industriel
L'éclairage par projecteurs est fréquemment utilisé pour soutenir l'éclairage de zone et de tâche pour les parcs industriels et les installations de production extérieures telles que les raffineries de pétrole, les usines chimiques, les plates-formes de forage, les dépôts pétroliers, les usines de traitement des eaux usées et les mines à ciel ouvert. Les projecteurs industriels peuvent être conçus pour résister à ces conditions exigeantes et certifiés pour une utilisation dans des zones dangereuses classées selon les normes CEI ou NEC/CEC car une humidité élevée, des vapeurs inflammables, une atmosphère corrosive et des matières dangereuses sont susceptibles d'être présentes dans ces zones.

lampadaires portatifs
Une tour d'éclairage mobile est un système d'éclairage public temporaire installé sur une remorque et utilisé pour l'éclairage public temporaire sur les chantiers, les événements extérieurs et les interventions en cas de catastrophe. Sur le chevalement d'un mât escamotable, un certain nombre de luminaires d'éclairage par projecteurs sont placés. Le mât rétractable peut être déployé rapidement et simplement à l'aide d'un treuil humain ou électrique.

Ingénierie de l'éclairage
Dans le passé, les principales sources de lumière pour les luminaires d'éclairage par projecteurs étaient les lampes à décharge à haute intensité (HID), plus particulièrement les lampes au sodium haute pression (HPS) et aux halogénures métalliques (MH). Cependant, l'utilisation de ces ampoules à décharge de gaz comporte de nombreux compromis. HPS peut atteindre une efficacité de source comprise entre 70 et 140 lm/W, mais la lumière produite par cette technologie peut affecter de manière significative la façon dont les gens perçoivent la couleur. En conséquence, il n'y a que quelques applications pour les lampes HPS. Les projecteurs HPS sont fréquemment utilisés dans les applications d'éclairage de zone où l'utilisation prévue n'est pas significativement affectée par la perception des couleurs. Contrairement à l'éclairage HPS, qui a généralement un IRC (indice de rendu des couleurs) de 22, les lampes MH offrent une performance de couleur respectable (souvent un IRC de 65) pour les applications sensibles aux couleurs comme l'éclairage sportif. D'autre part, les lampes MH ont une faible efficacité énergétique et une courte durée de vie qui réduisent considérablement le retour sur investissement (ROI) de cette technologie, en plus de leurs risques d'incendie, de pollution sonore et de rayonnement UV inhérents.

Le développement de l'éclairage artificiel a été caractérisé par des progrès continus et un certain nombre de découvertes importantes. La technologie des diodes électroluminescentes (DEL), basée sur des semi-conducteurs, est l'avancée la plus récente en matière d'éclairage. De nombreux inconvénients de l'éclairage HID sont éliminés par la technologie LED, qui permet aux luminaires d'éclairage par projecteurs de fournir un retour sur investissement exceptionnel. L'efficacité typique de la source des LED actuellement accessibles est proche de 200 lm/W. Alors que les projecteurs HID ont une efficacité du système nettement inférieure (70 à 85 %), la nature dirigée des LED permet d'extraire jusqu'à 95 % de la lumière émise par les LED hors du luminaire. Une efficacité optique et de conversion d'énergie élevée se traduit par des coûts d'exploitation exceptionnellement bas et un retour rapide. Le peu d'entretien requis tout au long de la durée de vie du produit et la durée de vie prolongée d'un système correctement construit réduisent encore le coût total de possession. Lorsque le luminaire est contrôlé par des capteurs ou des commandes capables de réagir aux changements d'ambiance et d'occupation ou de communiquer avec d'autres équipements et systèmes, les économies d'énergie des projecteurs à LED peuvent être encore augmentées.

Les avantages de l'éclairage LED vont bien au-delà de sa durée de vie prolongée, de son excellente efficacité énergétique et de ses faibles besoins d'entretien. Pour les applications d'éclairage par projecteurs, la technologie LED améliore considérablement la qualité de l'éclairage. Essentiellement, un faisceau lumineux dirigé vers l'avant peut être décrit comme la distribution d'intensité spatiale lambertienne directionnelle émise par les LED. Cela permet une distribution de la lumière à haute homogénéité grâce à un contrôle optique à haut rendement utilisant des optiques spéciales conçues pour des types particuliers de LED ou de matrices uniques. Dans la conception de l'éclairage, une distribution uniforme de l'éclairage sur une surface ou une région est cruciale. La majorité de l'éclairage produit par les systèmes HID tombe juste sous le luminaire, générant un point chaud avec une luminance élevée. Étant donné que les projecteurs HID ont souvent un faible rapport d'uniformité (6: 1), cela peut entraîner des niveaux de luminosité considérablement variables dans les installations d'éclairage à proximité, nécessitant une grande densité d'installation pour compenser la mauvaise uniformité. Il est possible de construire des projecteurs à LED qui projettent une distribution uniforme de la lumière sur une surface ou une région avec un rapport d'uniformité d'éclairage inférieur à 3:1. La représentation constante de scènes ou d'objets dans une zone d'éclairage est rendue possible par un éclairage uniforme, qui empêche également la perception visuelle d'être déformée et diminue la fréquence d'adaptation de l'œil entre différents états de vision. Il est également possible de maximiser l'espacement des luminaires avec une uniformité d'éclairement élevée, ce qui réduit considérablement les coûts d'équipement et d'installation.

Les performances exceptionnelles du spectre des projecteurs à LED sont une autre de ses caractéristiques attrayantes. L'IRC des LED les plus abordables du marché, qui représente une augmentation majeure par rapport aux sources lumineuses HID, se situe entre 70 et 80. La grande majorité des besoins de rendu des couleurs dans les applications d'éclairage extérieur peuvent être satisfaits avec ce degré de fidélité des couleurs. Afin de répondre aux exigences les plus strictes en matière de discrimination des couleurs, la composition spectrale des LED peut être conçue pour donner un rendu des couleurs exceptionnel avec un IRC supérieur à 90. Le rapport scotopique/photopique (S/P), qui est utilisé pour évaluer la l'utilité (pour les performances visuelles) lorsque l'intensité lumineuse diminue, est une autre caractéristique spectrale remarquable des LED. Les projecteurs à LED offrent un rapport S/P aussi élevé que 2,0 ou plus, contrairement au faible rapport S/P (0,65) des lampes HPS. Lorsqu'elle est exposée à un éclairage avec un rapport S/P élevé, la vision mésopique, qui se situe entre les plages scotopique et photopique, fonctionne mieux dans la région de vision périphérique. L'éclairage extérieur destiné à gérer la circulation automobile a souvent des niveaux de lumière moyens dans la plage mésopique. Pour maintenir la visibilité du conducteur et réduire les taux d'accidents, il faut une bonne vision mésopique.

Les problèmes de démarrage et de redémarrage à chaud auxquels l'éclairage HID doit faire face ne sont pas un problème pour les projecteurs à LED. Pour que les projecteurs HID fournissent leur luminosité optimale, le filament doit d'abord se réchauffer. Jusqu'à 10 minutes peuvent être allouées à la phase d'échauffement. Le redémarrage à chaud du système HID est un problème plus important que le démarrage à chaud. Cela peut prendre jusqu'à vingt minutes pour terminer la procédure de réamorçage à chaud, qui implique un cycle de refroidissement/réchauffement. Les rassemblements extérieurs à grande échelle peuvent être source de confusion et de peur en raison des longues périodes de réamorçage. Le risque de réamorçage à chaud avec l'éclairage HID est éliminé par l'activation/désactivation instantanée des luminaires LED, ce qui augmente le degré de sécurité en cas d'urgence.

Lorsqu'elles sont couplées à un pilote approprié capable d'effectuer un contrôle de gradation, les LED permettent de modifier leur flux lumineux à n'importe quel niveau souhaité, contrairement aux capacités de gradation limitées de HID. Les projecteurs à LED peuvent être régulés de manière très dynamique en raison de leur temps de réponse rapide aux changements d'alimentation. Cela offre un large éventail de techniques de gestion de l'éclairage dans un objectif d'économie d'énergie et d'éclairage dynamique. En particulier, la nature dynamique de l'éclairage LED permet d'utiliser des projecteurs LED dans des applications d'éclairage architectural et paysager pour produire une variété et une combinaison illimitées d'effets dynamiques.