Les lampes à incandescence.

principe de fonctionnement

Les ampoules traditionnelles sont du type lampe à incandescence. C'est   Edison qui en 1878 exploite une première lampe à incandescence à filament de carbone. Si cette lampe est plus proche du radiateur que de la lampe (3 lm/W) elle est à la base des ampoules à incandescence et aussi "à halogène" actuelles.

La lampe à incandescence est actuellement constitué d'un filament en tungstène (que l'on aperçoit un peu sur la photo) en spire (souvent double car l'efficacité lumineuse augmente (passant par exemple  de 10 à 12 lm/W). L'emploi de tungstène permet d'avoir une température d'incandescence comprise entre 2200 et 2400 degrés. Le filament est placé dans une atmosphère gazeuse ( argon ou parfois du krypton) ou à iode (pour les lampes halogène).

Le passage du courant à travers le filament produit une élévation de la température par effet joule. Cette température doit être la plus haute possible pour augmenter le flux lumineux émis sans pour autant atteindre la température de fusion qui provoquerait la destruction du filament.

Un problème lié à la température est l'évaporation du tungstène. Cette évaporation est d'autant plus importante que la section du filament est petite. Donc pour une ampoule de grande puissance - grosse section du filament - la température peut être plus élevée et donc on obtient une meilleur efficacité lumineuse.

types d'ampoules :

Les ampoules à incandescence que l'on trouve actuellement sur le marché ont beaucoup de formes différentes, des culots différents (à vis ou à baïonnette) et elles sont prévues pour diverses tensions d'alimentation.

Il existe également des formes circulaires ou linéaire. La température de ces dernières et donc leur efficacité lumineuse sont plus faible. La température de couleur est plus basse et donc la couleur émise est plus jaune.

On trouve depuis peu des ampoules à choix de température de couleur.  L'on a 2 ou 3 possibilités d'alimenter cette lampe. La quantité de courant  ne produira pas le même effet Joule. Il ne s'agit toutefois pas de simplement mettre un variateur pour diminuer la valeur efficace du courant.

Efficacité énergétique :

note : l'efficacité énergétqiue est l'inverse de l'efficacité lumineuse. Sur le tableau ci-dessous, on constate que plus le puissance de ce type de lampe augmente, meilleure est son efficacité énergétique.

Les lampes halogène

Les lampes à halogènes ou à iode sont des lampes à incandescence à filament de tungstène.

principe de fonctionnement

En rajoutant de la vapeur d'iode dans l'ampoule, on peut augmenter un peu la température du filament.  L'efficacité lumineuse de ce type de lampe ( 13 lm/W) est donc plus élevée que celle à incandescence.

En chauffant le filament se vaporise. Les molécules de tungstène ainsi libérées ne se déposent pas sur le verre (noircissement), mais se combinent avec les atomes de iode (création de iodure de tungstène). Par effet de convection ces molécules retournent près du filament.  A ce moment l'atome de tungstène se sépare de ses deux compagnons d'iode pour se redéposer sur le filament de tungstène.

La durée de vie de ce type de lampe est estimée à  2000 heures.

La température de couleur est élevée, la couleur émise tire sur le bleu avec une forte émission d'UV. Ces derniers sont filtré par le verre en quartz qui contient de l'oxyde de titane et quelques terres rares (selon tables des éléments).

types d'ampoules :

On trouve toutes sortes d'ampoules halogène.

• Soit des très puissantes alimentées en 230 V prévues pour de l'éclairage indirect ou pour des projecteurs (attention à la chaleur - ne pas diriger ces lampes vers des rideaux, des boiseries ou d'autres éléments combustibles). Attention : NE PAS LES TOUCHER AVEC LES DOIGTS - même éteintes.

• soit des modèles moins puissants que l'on trouve montés dans une imitation de lampes traditionnelles prévues avec un culot à vis

• Soit des modèles à très basse tension (éclairage ponctuel - tableau - ou par de nombreuses petites sources). Attention dans ce cas les ampoules même petites peuvent être relativement puissante (50 W) . Si l'on doit installer plusieurs lampes sur la même alimentation ou le même transformateur, il faudrait faire un calcul du courant ( I = P/U) pour déterminer la section des fils à utiliser.

note : la formule ci-dessus est approximatives car les transformateur sont inductif et le calcul diffèrent un peu dans ce cas.

Les lampes à décharge

(voir les normes d'installation CH-NIBT)

principe de fonctionnement

Les molécules du gaz utilisé ou des vapeurs métalliques ont la particularité pouvoir se ioniser lorsqu'elles sont soumises à une différence de potentielle. Les électrons libéré sont attiré par une des électrodes et les ions positifs par l'autres. Le déplacement d'électrons est donc un courant électrique.

Lors du passage du courant électrique, il y a de nombreuse collisions entre les électrons libres et les atomes contenus dans la lampe. Il y a à ce moment des électrons qui sont chassés de leur orbite et une émission de photon - dont la longueur d'onde est dans le spectre de la lumière visible ou de l'ultra-violet.

types de lampe

On différencie les types d'ampoules par leur gaz et leur pression ou leur principe de fonctionnement. On trouve donc souvent plusieurs appellations pour une même lampe à décharge.

Les lampes à vapeur de mercure

contiennent bien sûr de la vapeur de mercure dans une atmosphère d'argon.

La durée de vie est estimée à 12 000 heures avec une efficacité lumineuse de 40 à 100   lm/W (pour la PL 60 lm/W donc cinq fois plus qu'une lampe à incandescence d'où cette appellation "économique"). La lumière est produite par luminescence et elle est principalement composée de la longueur d'onde des UV. Il est donc indispensable d'augmenter la longueur d'onde de ces photons et ceci se fait par fluorescence.

Les lampes à vapeurs de mercure à basse pression sont parfois construite pour n'émettre que de certain type d'UV. Lors de la construction, le verre est fait pour retenir toute lumière visible.On obtient différents types de tube dont voici une liste non - exhaustive:

• lumière noire (Blacklight) - Discothèque
• inactinique - photographie (ne laisse pas de trace sur les supports photosensible)
• UV    - médecine (thérapie  ou détection de pathologie de certaines maladies de la peau)
• UV - médecine (stérilisation, détection de maladie de la peau et autres..) - aussi en aquariophilie
• UV - radiologie
• UV - bronzage
• UV - lutte contre les stupéfiants (W-C)

Pour  les lampes à vapeur de mercure basse pression (TL) l'alimentation électrique du gaz se fait par une électrode - que l'on voit sur la photo ci-contre . En premier elle sert d'électrode de préchauffage - ionisation du gaz puis comme électrode émettrice d'électrons.

note: ici la poudre fluorescente a été supprimée.