Les MOTS du PLATEAU
H.M.I...
ce sigle désigne une catégorie de projecteurs de type "lumière du jour" apparue sur les tournages en 1970. Le H habituellement suivit d'un g (minuscule) est le symbole du Mercure : Hg = Hydrargyrum - Longtemps dans la langue française, le mercure s'est appelé : hydrargyre ou vif-argent. Le M qualifie la taille de l'arc électrique : Medium, et dans son expression complète : Medium Arc length (arc de taille moyenne) - Le I signifie Iodines (iodures = sels de métaux : Thalium, Indium, Scandium, Sodium).
Cette appellation est une marque déposée par la société allemande Osram : Hydrargyrum Mittlere bogenlänge Iod. Aucune autre marque d'ampoule, même de type "lumière du jour", ne pourra porter le nom de H.M.I.® sur son emballage. Le vocabulaire du plateau s'est approprié cette marque déposée pour en faire un nom très commun qualifiant les projecteurs lumière du jour de façon très large : les HMI!
Ampoule de type "Crayon" - Lumière du Jour - 4 000 watts
Vers 1968/1969, les chefs opérateurs allemands, qui travaillaient surtout pour la télévision, ne pouvaient pas se permettre de louer des arcs pour les émissions comprenant des extérieurs-jour. Ils sollicitèrent les ingénieurs de chez Osram pour mettre au point un type d'ampoule pouvant s'accorder avec la lumière naturelle, dans une colorimétrie la plus proche de cette dernière. Osram tout d'abord associée à Kobold (autre société allemande) produisant des projecteurs pour la prise de vues, rencontrera quelques difficultés à obtenir un résultat satifaisant. Arrêtant sa collaboration avec Kobold, le fabricant d'ampoules s'associe cette fois avec L.T.M. (Le Transformateur Miniature). Cette société française, travaillant pour l'industrie, va progressivement orienter son activité vers l'éclairage pour le cinéma et la télévision, elle en faira en quelques années sa spécialité. La participation de L.T.M. sera tout d'abord limitée à la fabrication d'un transformateur d'un type bien particulier, appelé : ballast.
Ampoule 575 W - Lumière du Jour - Type "Crayon"
Le fonctionnement des H.M.I. s'apparente à celui des arcs. Ces ampoules, sans filament, sont dites : à "décharge", "à vapeur de Mercure", "aux halogénures métalliques", "lumière du jour", ou encore "day light". Leur température de couleur avoisine 5 600 kelvins. Elles vont progressivement remplacer les arcs qui, par leur poids, leur encombrement et leur contrainte d'utilisation (alimentation en 110 volts continu) et de surveillance (remplacement des paires de charbons), sont de plus en plus considérés comme des équipements trop chers ou qui ont fait leur temps. Sans arc, la "méthode du pauvre" consistait à placer devant des sources de lumière artificielle, une gélatine bleue (C.T.B. full) pour assurer au mieux leur conversion vers la lumière du jour, avec, il faut le noter, une perte très importante de lumière (- 65% environ).
Osram et L.T.M. vont mettre au point, en 1969/1970, une première source de lumière du jour d'une puissance de 575 watts. Les autres puissances arriveront sur le marché progressivement : 1 200 W, 2,5 kW et 4 kW plus tard 6 kW et 12 kW et même (le plus puissant) 18 kW. Dans les petites sources, il y aura le 270 W, en attendant d'autres puissances plus récentes. Le rendement de ces ampoules (sans filament) est 4 à 5 fois supérieur à celui d'une ampoule tungstène ; le 575W est à peu près l'équivalent d'une Blonde. Le fonctionnement par contre est beaucoup plus complexe et nécessite un appareillage électrique très particulier. L'ampoule comporte deux électrodes écartées de façon très précise suivant sa puissance. Entre elles va se produire un arc, lors du passage du courant électrique (50 fois par seconde = 50 Hz), qui va faire converger les molécules de mercure sous la forme semi-solide d'un plasma, comme une sorte de passerelle maintenue par le courant qui donnera un rayonnement lumineux très fort. Lorsque l'ampoule est froide (non alimentée) le mercure est solide et se présente sous la forme de goutelettes argentées ou de poussière grise répartie sur la paroie intérieure du bulbe. À l'allumage, le courant électrique produit une sorte d'étincelle très puissante (30 000 à 70 000 volts pendant 7/10e de seconde) avec un bruit très caractéristique. Alors l'ampoule va très progressivement monter en température jusqu'à atteindre sa rentabilité maximun (un certain temps est nécessaire pour pouvoir utiliser l'éclairage dans des conditions correctes de colorimétrie / environ 2 minutes 1/2, si l'appareil n'a pas encore était utilisé). L'élément électrique qui provoque cet "amorçage" se trouve dans la tête du projecteur, c'est l'amorceur. Pour envoyer cette impulsion électrique, il faut se servir d'un ballast relié au projecteur lui-même par un câble bien spécifique, appelé dans le jargon des électros : la montée de lampe (ou extension). Ce ballast est dédié à un certain type de projecteur, de marque et de puissance (parfois plusieurs), bien définis. C'est une sorte de transformateur qui apporte un certain courant à l'ampoule, car chaque ampoule reçoit un courant qui lui est propre (de 50 à 225 volts). Le ballast envoie l'allumage à l'amorceur et ensuite il régule le courant en le transformant (pour ce qui concerne les ballasts électroniques, voir plus bas). Sauf cas de figure assez rare, tous les H.M.I. comportent 3 éléments indispensables : la tête de projecteur qui contient l'ampoule + le câble de montée de lampe multi-broches + le ballast qui s'alimente sur le 220V.
HMI Fresnel 4 000W - Luxarc L.T.M.
(coucher de soleil en Normandie : la lumière "naturelle" est plus chaude que celle du HMI)
La première grande expérience de télévision pour les H.M.I. sera la retransmission des Jeux olympiques de Munich en 1972. Avant cela, le chef opérateur, Yves Lafaye, sera le premier, en France, à utiliser le 575W H.M.I. Toute la gamme des premiers projecteurs conçus par L.T.M. sera très volumineuse. Le premier 575 aura un diamètre plus important qu'un 6kW de 2019 ! La nouveauté, le prix de ces appareils et leur fonctionnement particulier, ralentiront leur expansion dans les premiers temps. Mais la véritable commodité à s'adapter en lumière du jour, en extérieur, en intérieur avec découverte, de nuit et dans beaucoup d'autres circonstances, feront des H.M.I. un standard de l'éclairage pour la prise de vues. Après L.T.M., tous les fabriquants de projecteurs auront des H.M.I. à leur catalogue.
Les ampoules de H.M.I. produisent un rayonnement d'U.V. très dangereux pour les yeux et la peau. Dès qu'une paroie de verre s'intercale, ces rayons deviennent inoffensifs. Certaines ampoules, à douille bleue, sont traitées à l'usine pour filter directement les U.V. ; elles peuvent alors prendre place dans certains projecteurs sans verre protecteur. Comme pour les ampoules tungstène-halogène, il ne faut pas toucher à main nue le verre des ampoules H.M.I. - En vieillissant le verre des ampoules H.M.I. peut devenir de moins en moins transparent, cette transformation dite "recristallisation" du verre, risque de provoquer, à long terme, l'explosion de l'ampoule. Ce phénomène se produit surtout sur les grosses puissances (les plus dangereuses en cas d'explosion). L'usure "normale" des ampoules fait perdre environ un kelvin par heure d'utilisation ; les allumages successifs provoquent aussi une usure prématurée.
Les ampoules HMI équipent toutes sortes de projecteurs : Fresnel, PAR, Soft, Ambiance...
Les premiers HMI : Luxarc, Ambiarc, Softarc...
Fondé en 1992, K5600 Lighting propose deux gammes de projecteurs HMI : les Joker-Bug (type PAR) et les Alpha (type Fresnel)
Alpha 1 600 de K5600 Lighting - (Fresnel amovible)
• la première à la forme allongée (la plus ancienne) appelé "crayon" ou GS (Gap Shortened), ou D.E. (Double Ended), le courant passe par les deux extrémités oposées.
• la deuxième, plus récente, mise au point par Philips, appelée M.S.R.® (Medium Source Rare earth gas), ou S.E. (Single Ended) ; ses deux broches sont du même côté. La M.S.R. pourra tenir verticalement dans les projecteurs fresnel et les ambiances, en permettant une réduction de leur carrosserie. Ce sera aussi une ampoule qui favorisera l'arrivée des PAR dans lesquels sa position horizontale augmentera le rendement par réflexion dans un miroir conique ; ce type de projecteur (PAR) est équipé d'une série de lentilles qui permettent un choix de faisceaux.
Comme l'appellation H.M.I. est la propriété d'Osram, celle de M.S.R. est exclusivement employée par Philips. Toutes les autres marques ont leurs propres appellations.
- Exemple : avec le premier nom pour une ampoule de type Crayon et le deuxième pour le type Single Ended :
Osram : H.M.I. & H.M.I. S.E. - Philips : M.S.I. & M.S.R. - General Electric : C.S.R.(+ nombre de watts) DE & C.S.R.(+ nombre de watts) SE - Ushio : UMI GS & UMI - Sylvania : BA & DE
Et aussi d'autres appellations comme : HTI - MSD - CSS - CSR - RSD - RSR - USR ...
Les ampoules comportant, en fin d'appellation, les lettres : HR = "Hot restrike", peuvent être relancées à chaud - (c'est en général les seuls modèles utilisés pour les tournages).
Puissances proposées (en watts) : 125 - 200 - 400 - 575 - 800 - 1 200 - 1 600 - 1 800 - 2 500 - 4 000 - 6 000 - 12 000 - 18 000 - (jusqu'à 2,5kW le projecteur peut être alimenté sur une prise 16A).
Le "brûleur" de l'ampoule peut atteindre 950°C, le culot (extérieur) atteint 230°C. Si les broches de l'ampoule sont noircies, le contact avec la douille n'est pas optimal (mauvais contact ou trop de jeu).
Ampoule M.S.R. (S.E.) 6 000W
- Le courant électrique alternatif passe 50 fois par seconde entre les deux électrodes dans un va-et-vient qui pourrait être qualifié (pour une explication plus que réduite) de discontinu. Il se produit une sorte de "flash" de lumière à chaque portion de passage. Lorsque le courant est à une fréquence de 50Hz il est impératif que la caméra (film) soit réglée sur 25 images/seconde pour que ce temps d'éclairement puisse être "capter" dans son intégralité. Si la caméra fonctionne à 24i/s son obturateur devra être réglé plus ouvert : 172,8° d'angle (au lieu de 180°). Si ces ajustements ne sont pas faits, la courbe sinusoïdale du courant risque d'être morcelée et la lumière des HMI subira à l'image des fluctuations, montée et descente d'intensité, ou du scintillement (Flicker), suivant la marge d'erreur. Avec des ballasts magnétiques (à 50Hz) ces réglages sont impératifs car ils n'autorisent pas les variations de vitesse de prise de vues, ni l'utilisation de caméras en 60Hz.
appelé aussi selfique, sinusoïdal, ou encore inductif. Assez lourd, silencieux, robuste, ce type de ballast est le plus ancien. Pour calculer la consommation électrique du projecteur HMI sur ballast magnétique, il faut ajouter 30% au chiffre annoncé par le fabriquant (cos. de 0,7 à 0,8). Exemple : un HMI de 4 000W consomme en réalité : 4 000 + 30% = 5 200 W.
Ballast électronique (ouvert) pour 6 ou 12 kW HMI
Ampoule M.S.R. 6 kW (dépôt gris de mercure sur le bulbe)
appelé aussi Flicker Free, BE ou EB. Plus léger, ce type de ballast est universel mais plus cher. Il est plus sensible à la forte chaleur environnante et à la forte humidité. Les HMI équipés de ces ballasts électroniques peuvent éclairer des prises de vues effectuées à toutes les vitesses de caméra. Ils permettent aussi de s'alimenter sur une source de courant non stabilisée, comme un petit groupe électrogène non régulé, ou dans des conditions de distribution électrique très aléatoire. Non seulement la fréquence du courant reçu (50 Hz) est élevée par le ballast (entre 75 et 200 Hz, voir 1 000 Hz pour les dernières générations), mais le signal du courant est aussi transformé. Le signal sinusoïsal de l'alimentation devient un signal "carré". Le mocellement de l'éclairement du HMI provoqué par le changement d'obturation sera toujours "récupérer" dans sa totalité, et l'image ne subira aucune variation de lumière. À noter que la fréquence élevée sortant du ballast vers l'ampoule n'a pas de relation directe avec le nombre d'images (par seconde) de la prise de vues. Pour les grosses puissances, le ballast électronique peut émettre une fréquence de vibration, nécessitant d'éloigner celui-ci avec des rallonges de "montées de lampe". Comme les ballasts magnétiques, les ballasts électroniques consomment plus que le chiffre annoncé (sur la carrosserie) - (Cos. 0,8) - Il faut ajouter 20% à ce chiffre. Seul les ballasts avec correcteur de puissance, indiqué par la lettre P accompagnant le nombre de watts, consomment réellement ce nombre. Les ballast électroniques peuvent se régler en position "Silent", ils sont alors remis en 50 Hz, ce qui supprime alors tous les avantages de leur catégorie. Certains ballasts électroniques sont équipés d'un variateur qui permet de moduler l'intensité de la lumière d'environ 10 à 30%. Les ampoules ont une durée de vie sensiblement plus longue avec les B.E. et elles redémarrent mieux à chaud.
Ballast électronique - 575 & 1 200 W
• Lorsque que l'on allume un HMI fresnel de forte puissance, il est prudent de positionner l'ampoule en "spot", c'est à dire en l'éloignant au maximum de la lentille. La montée en température risque toujours de provoquer un choc thermique sur le verre de la lentille, surtout si le projecteur est très froid. • Si le bruit d'amorçage dépasse une seconde (ou deux maximum), c'est que l'ampoule est peut-être usée. Elle va s'allumer, mais risque d'avoir des coupures très nettes une fois chaude. Souvent les électrodes d'une ampoule vieillissante finissent par avoir un trop grand écart.
• Il est impossible de tester une ampoule HMI puisqu'elle n'a pas de continuité (pas de filament). Pour diagnostiquer une panne de HMI, une série de contrôles s'impose.
• Premier contrôle : le ballast est-il bien alimenté, son disjoncteur en position "on" avec voyant allumé. L'arrivée de courant sur la boîte ou la prise peut-être en cause.
• 2e contrôle : Y a-t-il un voyant allumé sur la tête de projecteur ? Si les voyants sont éteints, la montée de lampe est-elle bien branchée ? Vérifier que ses bagues de serrage soient bien à fond, pour certaines il faut entendre un "clic" de verrouillage.
• 3e contrôle : la fermeture de la porte du projecteur qui comporte un palpeur de sécurité : Vérifier que ce petit piston est bien en fonction sur son ressort et que la porte se ferme correctement.
• 4e contrôle : l'ampoule est-elle encore en état de fonctionner ? Même si elle paraît grise, l'ampoule n'est pas hors d'usage, des minuscules goutellettes de mercure sont parfois sur le bulbe (à froid). Si tous les autres contrôles n'ont rien décelé, il faut alors procéder au changement d'ampoule, sans poser ses doigts dessus, ni même ses gants (qui sont très gras !). Un chiffon propre est très utile pour opérer ce changement d'ampoule. Les durées de vie annoncées par les fabriquants ne sont pas réalistes, car leurs tests se font en situation de laboratoire et non pas "sur le terrain", avec allumages et extinctions successifs, transport à chaud, etc.
• Ne jamais insister sur l'allumage d'un HMI qui ne fait que le bruit d'amorçage sans que la lumière arrive. Avec des boutons d'allumage à bascule, sans ressort, ne pas laisser dans la position d'allumage si rien ne se passe. Avec des boutons à ressort, recouper aussitôt si l'ampoule ne s'amorce pas. Attention : si le HMI est alimenté sur batterie et qu'il se coupe de façon nette, il est très probable que la batterie est trop faible en charge, surtout ne pas tenter de relancer plusieurs fois de suite, l'amorceur pourrait en pâtir !
• Dans des pays en 110 volts, avec des projecteurs venus de France (220V), il n'est pas nécessaire de prévoir des ampoules différentes, seuls les ballasts doivent avoir la possibilité de se brancher en 110V. Sur la gamme K5600 les ballasts (toujours électroniques) s'adaptent automatiquement à la tension sur laquelle ils sont branchés.
• Il existe des HMI avec ballast incorporé, uniquement dans de faibles puissances. Le ballast est alors logé sous la tête du projecteur, et l'alimentation se fait directement sur le courant. La tête du projecteur est de ce fait beaucoup plus lourde et plus encombrante.
Joker-Bug 200 - K5600 Lighting
• La "perte en ligne" : une trop grande longueur de câble peut provoquer une impossibilité d'allumer un HMI. Cette constatation fait appel à la connaissance des limites du transport du courant par les câbles. Le câble d'alimentation doit correspondre à l'intensité du projecteur et tenir compte aussi de la distance qui sépare ce projecteur de la source de fourniture électrique. Plus je dois m'éloigner de la source (Groupe électrogène, Coffret E.D.F.) plus la section (en surface de cuivre) du câble doit être importante. Une trop petite section (câble trop fin) retiendra l'intensité en chauffant dangereusement dans un effet de résistance.
Exemple : avec un câble (3 conducteurs : phase+neutre+terre / en mono) de section 2,5mm2 - à l'exemple d'un prolongateur 16A classique - je branche une blonde (2kW) dont l'intensité est de 9A (alimentée en 220V), si je dépasse 40 mètres de prolongs, la tension va baisser, je n'aurai plus 220 volts en bout de ligne. Plus cette tension baisse, plus l'intensité demandée par le projecteur augmente (comme une blonde, alimentée aux États-Unis, en 110V, aura une intensité de 18A). Il me faut donc un câble de plus grosse section. Dès que je dois installer des boîtes de branchement loin de la fourniture d'électricité, je choisis la plus grosse section possible pour ce branchement. Pour un projecteur à filament de tungstène, comme la blonde, l'incident n'est pas trop grave, il sera sous-alimenté et donnera une lumière très légèrement plus chaude (comme baissée sur un variateur) ; mais dans le cas des HMI, si le ballast n'a pas un minimum de tension (190 volts pour certains modèles) il ne pourra pas s'allumer du tout. Tous les élements du HMI seront en bon état, les voyants allumés, mais il ne poura pas être "envoyé" !
La baisse de tension (en volts) aura pour conséquence l'augmentation de l'intensité du HMI (en ampères). Sur un tournage alimenté sur un coffret E.D.F. (qui n'est pas mobile), une très grande longueur de ligne, 200 mètres par exemple, obligera à utiliser au minimum un câble de 10 mm2 de section, pour alimenter un projecteur HMI de 7A (soit 1 500W en 220V). En considérant que tout le matériel est en parfait état dans toute la chaîne d'alimentation. L'utilisation du courant en 380V (triphasé) permet de transporter le courant plus facilement, avec des sections de câbles restant raisonnables. La montée de la tension (380V) fait proportionnellement baisser l'intensité. Avec les mêmes paramètres que dans l'exemple, un câble de 10mm2 de section, en 380V, permettra à 200m, d'allumer un projecteur de 20A.
Un indice de sécurité, très simple, consiste à toucher à main nue le câble d'alimentation : il peut être tiède, mais pas chaud, et si jamais je ne peux pas le tenir, car il brûle, je dois tout couper immédiatement ! La section utilisée est trop mince pour l'intensité demandée par les projecteurs, ou il y a trop de projecteurs sur une même ligne.
Sources des données techniques :
HMI fresnel ARRI 6 kW
Tête de HMI 575 Luxarc L.T.M. (années 70)
Cinépar 2,5 kW LTM (sans barndoors)
Quelques exemples parlant :
"Dans sa liste au chef, y'a du HMI à tout va ! C'est pas lui qui porte les ballasts !" - "Encore du H mimi ! il est accro de ces gamelles maudites ! J'en peux plus d'me farcir les ballasts selfiques à vous péter l'dos." - "On travaille en tungstène ou en HMI ? Faudrait savoir, j'voudrais bien commencer à ranger l'camion..." - "Y'a l'4 kilo HMI qui s'est coupé en pleine prise, appelle Gégé, il est au groupe ; dis-y d'ramener vite fait sa fraise, avec une lampe de secours !" - "Les HMI d'la lumière froide ? Façon d'parler ! J'viens d'me cramer les pognes sévère !" - "J'en ai plein l'cul de ranger les montées de lampe, c'est vraiment une corvée ces HMI !" - "Vive les ballasts électroniques ! Ça vous épargne le dos !".