Les luminaires grande hauteur sont un contributeur majeur à l'environnement lumineux des installations sportives intérieures où le nombre de spectateurs est faible ou où la compacité de la structure du bâtiment pose un problème pour l'utilisation d'appareils d'éclairage par projecteurs.
Généralement, ces luminaires sont installés dans les gymnases et les arènes sportives. Les gymnases sont souvent mis en place dans le cadre d'installations éducatives pour accueillir des programmes scolaires et des activités sportives.
Les gymnases sont de vastes espaces intérieurs conçus pour accueillir des pièces de divertissement, des programmes d'entraînement ou des pièces de compétition qui n'attirent pas un large public.
Ces espaces sont utilisés pour accueillir une variété de sports tels que le basket-ball, le badminton, le tennis, le volley-ball, le hockey sur glace/roller et le futsal. Les gymnases et les arènes sportives sont souvent construits à l'aide de squelettes qui forment des sous-espaces intérieurs appelés “baie”.
L'équipement d'éclairage est monté sur la surface de la structure du plafond ou suspendu par des dispositifs de suspension. Étant donné que la hauteur libre de ces installations atteint ou dépasse généralement 6.1 mètres (20 pieds), les appareils d'éclairage qui y sont installés sont souvent appelés “lampes à grande hauteur”.
Cependant, il n'y a pas de règle absolue concernant la hauteur du plafond impliquée dans l'installation d'un éclairage de grande hauteur. La hauteur d'installation minimale est déterminée par le type de mouvement dans l'espace.
Par exemple, les luminaires doivent être installés à au moins 6.7 mètres (22 pieds) au-dessus d'une surface de jeu de basket-ball IES Classe IV.
Il existe une corrélation entre la taille d'une installation et le niveau d'éclairage.
Les sports joués dans les gymnases et les stades nécessitent généralement la quantité et la qualité de l'éclairage pour répondre aux normes d'éclairage IES pour les jeux de classe III ou IV. La quantité d'éclairement est le plus souvent considérée pour maintenir un éclairement horizontal moyen, qui est une mesure de la densité du flux lumineux incident sur une surface horizontale ou une surface de jeu de 1 mètre ou plus.
Pour les sports aériens, l'éclairement vertical doit être évalué sur toute la hauteur de l'aire de jeu afin d'assurer une bonne visibilité des cibles de jeu souvent en l'air.
Les facteurs de qualité de l'éclairage comprennent l'uniformité, l'éblouissement direct et réfléchi, le rendu des couleurs et le scintillement de la lumière. L'uniformité de l'éclairage est un facteur universellement important dans tous les types de sports et à tous les niveaux d'installations.
Un éclairage inégal amène l'œil à s'adapter entre différents niveaux de luminosité.
L'adaptation constante de l'œil à travers le champ de vision peut entraîner une gêne visuelle et une fatigue oculaire, ainsi qu'une perception visuelle déformée de la vitesse et de la position de la cible de compétition. Des changements soudains dans la quantité d'éclairage dans la zone de course peuvent faire apparaître des cibles se déplaçant rapidement pour accélérer ou ralentir lorsqu'elles passent d'un niveau d'éclairage à un autre.
La capacité à répondre aux exigences quantitatives et qualitatives des luminaires grande hauteur dans les stades dépend presque entièrement des performances du luminaire.
Alors que les luminaires grande hauteur sont des systèmes d'éclairage fixes où la distribution du flux lumineux est entièrement contrôlée par le système optique global, les projecteurs pour les grandes installations sportives offrent plus de flexibilité dans la conception optique car ils peuvent être dirigés dans n'importe quelle direction.
Pour accomplir cette tâche, les luminaires grande hauteur doivent produire un grand nombre de lumens pour répondre aux exigences d'éclairage, tout en assurant un contrôle précis du faisceau et une distribution uniforme de la lumière.
Historiquement, les éclairages de grande hauteur dans les arènes sportives utilisaient des lampes à décharge à haute intensité (HID) (c'est-à-dire des halogénures métalliques), qui produisent de la lumière par une décharge électrique dans un tube à arc. L'utilisation de lampes aux halogénures métalliques, tout en répondant aux défis de l'éclairage sportif et en étant plus économique que les lampes à incandescence, a été controversée pour plusieurs raisons.
Lorsqu'elles sont installées dans des luminaires, l'efficacité modeste des lampes aux halogénures métalliques est immédiatement compensée par des pertes optiques de 30% ou plus en raison de leur diagramme de rayonnement omnidirectionnel et de la plus grande taille de la source lumineuse.
Les luminaires pour grande hauteur HID placent une grande quantité de lumière au centre de la propagation du faisceau, ce qui entraîne une répartition inégale de la lumière. Par conséquent, la densité des luminaires doit être augmentée pour chevaucher étroitement le faisceau produit par les luminaires adjacents afin d'obtenir l'uniformité souhaitée.
Les éclairages haute baie HID sont inefficaces et inefficaces pour fournir de la lumière aux cibles visées, ce qui entraîne des coûts d'investissement et d'exploitation élevés. La maintenance des luminaires HID est complexe, tantôt pour les lampes et tantôt pour les ballasts.
Les lampes aux halogénures métalliques fonctionnent à des températures et des pressions élevées. Pour éviter une panne catastrophique à la fin de la durée de vie spécifiée de la lampe, qui est relativement courte pour les lampes à haute puissance, un rechargement collectif est nécessaire plutôt que de remplacer les lampes individuellement.
Les coûts encourus dépasseraient l'investissement initial. De plus, les longs temps de préchauffage et de redémarrage, la capacité de gradation limitée et le comportement de vieillissement rapide sous la contrainte de commutations fréquentes empêchent les lampes haute baie HID d'atteindre le potentiel d'économie d'énergie du contrôle de l'éclairage.
Les projecteur LED sont maintenant utilisés dans les stades.
Les technologies d'éclairage à base de semi-conducteurs offrent des opportunités considérables pour améliorer l'efficience, l'efficacité, la qualité et la fiabilité de l'éclairage. La plate-forme technologique LED permet des économies d'énergie au-delà de l'efficacité de la source lumineuse grandement améliorée et comprend l'efficacité des applications d'éclairage (LAE), qui permet des économies d'énergie grâce à une efficacité de transmission optique améliorée, à l'utilisation de commandes d'éclairage et à des fonctionnalités de distribution de puissance spectrale (SPD) optimisées.
En tirant parti des caractéristiques uniques des LED, les luminaires grande hauteur peuvent être conçus pour aller au-delà des facteurs de forme traditionnels et des méthodes de contrôle optique afin d'obtenir une distribution de lumière hautement uniforme et contrôlée avec précision et une distribution efficace du flux lumineux de la source lumineuse.
Le système d'éclairage LED pour grande hauteur connecté peut utiliser des données collectées à partir de capteurs d'occupation ou de lumière du jour, de contrôleurs locaux, d'appareils personnels tels que des smartphones, des systèmes de gestion de bâtiment (BMS), des plates-formes IoT ou toute combinaison de ceux-ci pour mettre en œuvre des stratégies de contrôle d'éclairage sophistiquées pour atteindre un maximum résultats d'intensité.
D'autres attributs d'éclairage, tels que l'apparence des couleurs, le rendu des couleurs et l'absence de scintillement, peuvent être priorisés si nécessaire pour fournir le meilleur éclairage pour l'application. Dans les applications d'éclairage sportif, le fonctionnement sans problème des systèmes d'éclairage difficiles d'accès est d'une importance décisive.
La capacité des systèmes LED à exécuter les fonctions requises dans des conditions de fonctionnement pratiquement contrôlées pendant de longues périodes place l'éclairage au premier plan de la fiabilité et de la durabilité.
Les systèmes d'éclairage génèrent, contrôlent et distribuent généralement la lumière grâce à une architecture hautement technique qui contribue au fonctionnement fiable, efficace et contrôlé des LED.
Les LED sont des dispositifs semi-conducteurs à jonction p-n qui émettent de la lumière à travers la recombinaison par rayonnement intracristallin des porteurs de charge (électrons et trous). Cette propriété confère aux LED une efficacité quantique élevée, d'excellentes performances de gradation et de commutation et une contrôlabilité optique au niveau de la source.
Cependant, les performances et la durée de vie des LED sont étroitement liées aux propriétés électriques (courant, tension, puissance) et thermiques (température de jonction) de la structure semi-conductrice composée, qui créent des régions actives pour le déclenchement de l'effet d'électroluminescence injecté.
Pour que les LED atteignent leur valeur prévue dans les applications du monde réel, le luminaire doit créer et maintenir un environnement de fonctionnement compatible qui fournit une régulation du courant d'entraînement, une gestion thermique, une ingénierie mécanique et un contrôle optique appropriés pour la LED.
L'apparence physique des luminaires LED pour grande hauteur peut varier considérablement, mais les éléments essentiels d'un système LED haute performance ne changent jamais.
Les éléments formels des systèmes d'éclairage traditionnels pour grande hauteur sont des conceptions à base de lampes qui ne tirent pas parti des caractéristiques uniques et ne répondent pas aux défis de conception associés à la technologie LED.
Les systèmes LED avancés présentent généralement une intégration physique avancée des LED avec des dissipateurs thermiques et des systèmes optiques, ce qui améliore les performances du chemin thermique et maximise l'efficacité et l'efficacité de la transmission optique. La conception intégrée des systèmes d'éclairage LED pour grandes hauteurs se présente finalement sous deux formes structurelles : entièrement intégrée et modulaire. Une grande baie lumineuse à LED entièrement intégrée émet de la lumière à partir d'un seul ensemble optique composé d'un dissipateur thermique, d'un réseau de LED peuplées sur une carte de circuit imprimé à noyau métallique (MCPCB) et d'optiques secondaires.
Les versions de puissance supérieure peuvent contenir plusieurs matrices de LED. Les luminaires à LED intégrés de formes circulaires sont souvent appelés Projecteur LED UFO.
Le système modulaire est un assemblage de moteurs LED modulaires. Chaque moteur LED modulaire est construit avec les mêmes composants optiques qu'un luminaire LED entièrement intégré, mais a un facteur de forme qui facilite l'intégration modulaire. La conception modulaire offre l'évolutivité d'un ensemble de lumen et la flexibilité de personnaliser la distribution optique en fonction des exigences de l'application.
La plupart des applications d'éclairage sportif nécessitent des luminaires grande hauteur conçus pour une distribution directe de l'éclairage. Les systèmes d'éclairage direct varient en distribution de large à concentré.
Des distributions de faisceau plus étroites peuvent être utilisées pour des installations avec des hauteurs plus élevées ou pour des applications nécessitant un excellent contrôle de l'éblouissement. La distribution lumineuse des luminaires LED pour grande hauteur est généralement contrôlée par une optique secondaire qui est montée de manière à extraire la lumière directement de la source lumineuse et à produire une distribution lumineuse précise.