Introduction

Les lampes sont présentes dans notre quotidien et nous sont utiles dans de bien nombreux cas. Elles nous permettent en général de nous éclairer, avec les plafonniers et les lampes torches. Mais elles peuvent aussi servir à nous avertir (feux tricolores ou lumière d'alarme.

Chacune de ces lampes émet de la lumière par le biais de son ampoules. Celles-ci sont au moins aussi nombreuses que les applications de les lampes sur lesquelles elles sont présentes.

Nous allons donc voir quelles sont les différentes ampoules que vous pouvez rencontrer, comment elles fonctionnent et quelle est leur utilité.

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Les lampes à incandescence

Les lampes classiques

Voici une lampe à incandescence. Ce type de lampe a un fonctionnement simple : on porte à fusion un filament de tungstène et l'énergie libérée produit de la lumière qui nous éclaire.

La lampe à incandescence est la lampe la plus répandue. Il s'agit d'une ampoule qui fournit de la lumière lorsqu'un filament, généralement en tungstène devient incandescent.

Cette mise en température a lieu grâce à l'effet Joule.

L’effet Joule est la réaction thermique et le dégagement de chaleur qui provient d’une résistance électrique lorsqu’un courant électrique la traverse. Cette appellation a été donnée en référence au physicien anglais James Prescott Joule qui l’a découvert en 1840

On utilise le tungstène comme composant du filament car il s'agit du métal avec le plus haut point de fusion.

Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique fond, passant ainsi de l’état solide à l’état liquide

A l'intérieur de l'ampoule se trouve un gaz inerte qui a pour but d'aider le filament a brûler instantanément. Le filament qui brûle se vaporise dans l'atmosphère de l'ampoule avant de se refroidir sur le verre. Le filament perd donc de la matière tandis que l'ampoule en verre se ternit. Il arrive cependant un moment où le filament est trop fragile et finit par rompre. L'ampoule est alors fichue et dot-être remplacée.

Les lampes à halogènes

Afin de palier à la disparition de la matière du filament et ainsi augmenter la durée de vie des lampes, les lampes à incandescence halogène ont vu le jour. Ces lampes ont pour but de recevoir sous le verre de l'ampoule un gaz halogéné à basse pression. On y retrouve par exemple de l'iode ou du brome.

Les lampes à incandescence halogène aident grâce à leur atmosphère permettent la régénération du filament car une fois les vapeur de tungstène sublimées dans le gaz halogéné et rejoignent alors le filament, aidant à sa reconstruction.

On utilise ces lampes à incandescence halogène pour augmenter la durée de vie de la lampe dans l'automobile par exemple ou pour l'éclairage publique.

Ces ampoules permettent aussi une gestion facilitée des déchets car elles ne comportent aucun élément toxique ou dangereux. De plus, elles s'allument instantanément et en demandent pas de temps de chauffe.

Cependant elles sont assez fragiles et supportent mal les chocs et les allumages et arrêts répétés. Pour finir, elles sont un peu plus chères que les ampoules à incandescence classiques.

Les lampes à décharge

Une lampe à décharge est une lampe dont l'intérieur de l'ampoule est constitué de gaz métallique. Lors du passage de l'électricité, les photons sont émis créant donc de la lumière.

Ce type de lumière a été mise au point pour la première fois en 1800.

Les couleurs de la lumière émise dépend du gaz présent dans l'ampoule.

Lorsque le gaz est du mercure, la lumière est bleue et ultraviolette, quand le gaz est du néon, la lumière est rouge. La lumière jaune est donnée par le sodium qu'on mélange parfois au néon pour une lumière orange. Pour finir, le xénon donnera une image blanche puissante et pure.

Parmi les lampes à décharge, on retrouve deux types différents : celui avec du gaz à basse pression et celui avec un gaz à haute pression.

Lampes à décharge à basse pression

Les tubes fluorescents

Les tubes fluorescents font partie des lampes à décharge. En effet, ils s'agit d'un tube de verre dans lequel se trouve du mercure. Celui-ci, une fois ionisé par le passage du courant électrique, émet de la lumière ultraviolette, invisible par l’œil humain. C'est pourquoi les parois du tube en verre sont recouvertes d'une poudre dont les propriétés convertissent la lumière ultraviolette en lumière blanche.

Elles sont utilisées pour le rendement élevé qui, malgré un coût à l'achat supérieur à celui des lampes à incandescence classiques permet une durée de vie bien supérieure.

Voici une ampoule fluo-compacte. Ce type d'ampoules, également connu sous le nom d'ampoule à économie d'énergie, possède ses avantages comme ses inconvénients. Si ses coûts sont moins élevés à l'achat et qu'elle dure plus longtemps, elle est néanmoins plus longue à s'allumer complètement.

Les lampes à vapeur de sodium

Les lampes à vapeur de sodium sont celles que l'on utilise dans les lampadaires de l'éclairage publique. On pourra aussi les rencontrer dans l'horticulture afin d'aider au développement des plantes.

Elles donnent une lumière jaune orangée. Le sodium, excité par le courant électrique, se ionise et crée ainsi de la lumière.

Cependant, le sodium est un gaz qui s'enflamme spontanément au contact de l'air. Le bris du tube en verre contenant le gaz peut donc produire une flamme et éventuellement conduire à l'apparition d'un feu.

Lampes à décharge à haute pression

Les lampes à vapeur de mercure

Dans les lampes à valeur de mercure, on retrouve des vapeurs de mercure et d'argon.

Ces lampes ont un rendement de très haute durée de vie, souvent annoncée autour de 24 000 heures, elle peut parfois même monter jusqu'à 300 000 heures !
Cependant, une telle lampe met plus de 5 minutes à délivrer son rendement maximum.

Les lampes au néon

Les lampes au néon sont des lampes à décharge dans lesquelles ont trouve du néon au sein de l'ampoule. On les rencontre afin de représenter les enseignes des magasins.

Inventées en 1910, ces lampes ont tout de suite rencontré un large succès. Cependant, elles ne sont plus très utilisées de nos jours.

Certaines lampes qui contiennent un gaz dans leur ampoule peuvent-être dangereuses car le gaz qu'elles contiennent peut s'enflammer au contact de l'air voir créer une explosion.

La lampe fluorescente

La lampe fluorescente est également connue sous le nom de lampe fluo-compacte qui est l'abréviation de lampe fluorescente compacte, est une lampe fluorescente qui a été adaptée pour un usage domestique.

Pour cela, on a réduit la taille du néon qui est maintenant enroulé au dessus d'un culot qui contient un ballast électronique nécessaire à l'allumage.

Elles ont donc exactement le même fonctionnement que les tubes fluorescents habituels.

Cependant, ce type d'ampoules ne fournit toute sa puissance d'éclairage qu'après plusieurs minutes et son spectre n'est pas agréable pour la vision. Il arrive même que les lampes fluo-compactes créent des migraines.

Au niveau de la gestion des déchets, cette lampe est dangereuse puisqu'elle contient du mercure, métal hautement toxique et écotoxique.

On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant

La lampe à induction

Les lampes à induction sont des lampes qui nécessitent un rayon électromagnétique afin de fonctionner.

Son fonctionnement est simple : une ampoule remplie de mercure à l'état gazeux est traversé par un champ électromagnétique créé par un ballast. Le mercure est alors ionisé et produit des rayonnements ultra-violets. Ces rayons excitent pour finir un revêtement luminophore sur l’ampoule qui émet cette fois de la lumière dans les longueurs d'ondes visibles par l’œil humain.

La lampe à diode électroluminescente

Il existe tellement de types d'ampoules différents que le choix peut-être difficile. Pour simplifier les choses, commencez par définir quelle sera l'utilité de la lampe et vous pourrez ainsi vous diriger vers le modèle le plus approprié.

La lampe à diode électroluminescente, abrégée en DEL ou en LED en anglais pour Light-Emitting Diode est un type de lampes dernière génération qui a pour vocation de remplacer toutes les autres lampes existantes. Leur fonctionnement repose sur les diodes électroluminescentes.

Au début, ces lampes étaient utilisées dans les voyants de signalisation car elles ne produisent presque pas de chaleur contrairement aux lampes à incandescence et elles consomment très peu d'énergie, ce qui en faisait des produits de choix pour les voyants de fonctionnement.

Disposant d'une durée de vie très élevée, elles se sont agrandies et maintenant on trouve des LED dans tous les domaines et dans toutes les tailles.

Les lampes à diode électroluminescente ont aussi l'avantage de produire de nombreuses lumières par addition de couleurs. On peut aussi, en fonction du sens de passage du courant, choisir quelle couleur sera émise. Leur durée de vie se compte en dizaine de milliers d'heures. Leur vieillesse se caractérise par une baisse de leur rendement. Il arrive donc plus fréquemment  que les composants électroniques de la LED tombent en panne avant les diodes électroluminescentes en elles-mêmes.

Ce type de lampe montre aussi une grande résistance aux changements d'état allumé ou éteint sans s'user ni s’abîmer contrairement à une ampoule à incandescence habituelle. Pour finir, elles permettent une pleine puissance lumineuse instantanée, ce qui en fait une lampe privilégiée dans le domaine de la signalisation, notamment dans l'automobile.

Il existe cependant quelques inconvénients à l'utilisation des LED. En effet, ces dernières sont sensibles à la chaleur et c'est pourquoi il est important qu'elles soient accompagnées d'un bon dissipateur thermique. Autrement, elles perdent de leur puissance lumineuse au delà de 100 °C. Leur prix reste aussi bien plus élevé que les ampoules à incandescence traditionnelles ainsi que les ampoules halogènes.

Conclusion

Afin de conclure cet article sur les lampes et les différents types d'ampoules que l'on peut rencontrer, voici un tableau récapitulatif que vous pourrez apprendre afin de devenir incollables sur ce sujet !

Type d'ampouleEfficacité
lumineuse en lumens par watt
Durée de vie
moyenne en heures
Couleur de la lumière émise
incandescence201 000Blanche chaude
halogène154 000Blanche
fluorescente5020 000Blanche froide
mercure5020 000Bleutée
halogénure métallique7010 000Blanche
sodium10022 000Jaune
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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.