Étude du comportement électrique et spectral des lampes à décharge à vapeur de mercure en régimes pulsés

Study of the electric and spectral behaviour of mercury vapor discharge lamps in pulsed regimes

• Auteur / Autrice : Lotfi Bouslimi
• Direction : Jean-Pascal Cambronne, Ezzedine Ben Braiek
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec École Supérieure des Sciences et Techniques de Tunis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement ultraviolet

Techniques des impulsions (électronique)

Éclairage à décharge électrique

Mots clés libres

Lampe à décharge mercure

Courant rectangulaire

Courant pulsé

Luminance

Durée et amplitude d'impulsion

Rayonnement visible et ultraviolet

Résumé

L'objectif de ce travail consiste à étudier l'influence d'une alimentation à courant pulsé sur le comportement électrique et spectral des lampes à décharge à vapeur de mercure haute et moyenne pression destinées à l'éclairage et à la photochimie. C'est ainsi qu'on se propose d'examiner l'effet des impulsions de courant, en nombre, amplitude et durée, sur le rayonnement visible et ultraviolet. Pour effectuer ce travail, nous avons étudié et réalisé un dispositif d'alimentation permettant d'effectuer une étude expérimentale sur le comportement électrique et spectral des lampes à décharge pour plusieurs modes d'excitation, en courant rectangulaire alternatif et rectangulaire avec des impulsions. Contenu de sa souplesse, le dispositif réalisé permet également de mener une étude expérimentale sur le comportement des lampes à décharges vis-à-vis des creux de courant. Des simulations sur Matlab Simulink de l'alimentation couplée à une lampe mercure haute pression, représentée par son modèle de conductance simplifié, ont été effectuées. Plusieurs mesures photométriques et spectrales en utilisant le dispositif expérimental du laboratoire, moyennant quelques modifications d'adaptation ont été aussi effectuées. En parallèle avec l'étude expérimentale, on est arrivé à établir un modèle polynomial de la variation de la luminance L d'une raie visible du mercure en fonction du temps de la forme dL/dt = f (i)-h (L). Ce modèle est implémenté avec le modèle de conductance de la lampe à décharge dans un logiciel de circuits électriques. Les résultats obtenus par simulation sont validés expérimentalement pour les différents modes d'alimentation. En outre, on a pu tirer des conclusions intéressantes sur le comportement des raies d'émission et des grandeurs électriques caractéristiques.

The main purpose of the present work concerns the study of the influence of a pulsed current supply on the electric and spectral behaviour of discharge lamps, in particular, the high and medium pressure mercury vapor lamps used for lighting and photochemistry. Thus we suggest examining the effect of the impulses of current, in number, amplitude and duration, on the visible and ultraviolet radiation. To do this work, we studied and realized a feeding device for performing an experimental study on the electric and spectral behaviour of discharge lamps for several excitation modes, rectangular alternating current and rectangular current with impulses. Contained by its flexibility, the realized device also allows leading an experimental study on the behaviour of discharge lamps towards the hollows of current. Simulations on Matlab Simulink of the current supply coupled with a high-pressure mercury lamp, represented by its simplified model of conductance, were made. Several spectral and photometric measurements using the experimental laboratory device, with some modifications for adaptation were also made. In parallel with the experimental study, we managed to establish a polynomial model of the variation according to the time of a visible mercury line luminance L of the form dL/dt = f(i) - h(L). This model is implemented with the conductance model of the discharge lamp in software of electric circuits. The simulation results are validated experimentally for the various current excitation modes. Besides, there have been some interesting conclusions about the behaviour of emission lines and the electrical characteristics.