Lampe Article, Signification, Explication
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2 Incandescence 3 Luminescence 4 Photoluminescence 5 Voir aussi |
Généralités
Une lampe est un outil fabriqué par l'homme destiné à lui donner une lumière artificielle ou de l'éclairage.
Les lampes étaient constituées d'un réservoir contenant un combustible huile, pétrole destiné à être brûlé en une petite flamme, par un système de mèche. Ces lampes étaient destinées à un usage local voire individuel et portatif et, bien que peu performant ont été utilisées depuis la nuit des temps par les hommes pour s'éclairer lorsque la lumière prodiguée par le soleil fait défaut.
Depuis plus d'un siècle, le terme lampe désigne aussi les ampoules électriques. Depuis les premières lampes électriques industriellement produites par Edison destinées à remplacer les réverbères à gaz des villes, les systèmes d'éclairages électriques ont sensiblement évolué.
La plupart des lampes que nous connaissons aujourd'hui sont basées sur les principes suivants :
- L'incandescence,
- La luminescence.
- La photoluminescence
Incandescence
Les lampes à filament classique ou halogène produisent de la lumière, dite blanche, s'apparentant à celle produite par le soleil.
Lampe à incandescence traditionnelle
Elle produit de la lumière en portant à incandescence un filament de tungstène. Cette application de l'électricité est une des plus simple et n'a que peu évolué en un peu plus d'un siècle. Les découvreurs du principe de la lampe à incandescence sont :
- en 1848, Joseph Swann pour la lampe à filament de carbone ;
- en 1879, Thomas Edison pour le principe du vide dans l'ampoule ;
- Auer Von Velsbach pour le filament d'osmium et tungstène.
À chaque allumage de la lampe, le filament est soumis à une surchauffe, l'intensité du courant électrique étant supérieure dans le filament froid, c'est pour cette raison que les lampes grillent en général au moment d'un allumage.
Le filament s'évapore lentement au fil des heures passées dans un état proche de la fusion, il s'amincit donc et finit par fondre à un allumage ou casser au premier choc mécanique. Les gaz résultant de l'évaporation du filament en se condensant sur l'ampoule, noircissent petit à petit le verre, diminuant ainsi la quantité de lumière produite par la lampe.
Lampe à halogène
Elle fut inventée en 1959 par Edward G. Zubler, employé de General Electric. Elle produit elle aussi de la lumière en portant à incandescence un filament. À l'intérieur de l'ampoule, des gaz halogénés (fluor, chrome,iode et brome) à haute pression limitent l'évaporation du filament de tungstène.
Plus précisément, le tungstène se combine à l'halogène et le composé se redécompose en tungstène + halogène au contact du filament sous l'effet de la chaleur, assurant à celui-ci une régénération permanente, bien qu'à terme non homogène. Une ampoule halogène dure donc plus longtemps qu'une ampoule à incandescence classique. Pour cette raison, on peut se permettre de la survolter sans trop de problème, ce qui lui donne une lumière plus éclatante et plus proche de la température de couleur solaire.
Lampe à nanotube
Elle fonctionne comme le modèle traditionnel mais on y a remplacé le filament de tungstène par un nanotube en carbone. Développée en 2004 par des chercheurs chinois dirigés par Jinquan Wei, elle présente l'avantage d'émettre plus de lumière à tension égale. Une commercialisation est envisagée dès 2009. ([1])
Les sources à décharges produisent de la lumière par un arc électrique comme l'éclair d'un orage. Experimentées en 1869 par Louis Becquerel, elles regroupent :
Luminescence
Tubes fluorescents
Ils apparaissent en 1938. L'ionisation d'un gaz sous l'effet d'un courant génère une lumière dans la game de fréquence des ultras-violets.Elle est transformée et rendu visible à la surface du tube par une poudre fluorescente, couche filtre spécifique à la couleur de lumière que l\'on désire obtenir.
Les tubes fluorescents sont très utilisés pour l'éclairage industriel, les magasins, grandes surfaces et les bureaux. C'est-à -dire en tout lieu où l'on a besoin d'un éclairage général et où l'esthétique du luminaire n'a que peu d'importance. Cette utilisation massive des tubes fluorescents dans ces lieux est principalement dictée par des considérations économiques. En effet ce système déclairage quoi que plus coûteux à l'investissement, se révèle beaucoup plus économique que les lampes à incandescence. Leur rendement de la conversion électrique en lumière (Lumen par Watt) atteind et dépasse souvent les 80% alors que les lampes classiques dépassent péniblement les 15%. Donc pour une même quantité de lumière, la consommation électrique est divisée par six.
Autre avantage et non des moindres, un tube fluorescent a une durée de vie dix fois supérieure à une lampe à incandescence, comme le tube, qui ne représente qu'une partie du système (ballast, starter, support, réflecteur), est interchangeable, l'investissement est à long terme intéressant. Un nom plus simple leur est attribué par le langage populaire. Par analogie incorrecte avec les tubes au néon des enseignes lumineuses (dont la lumière était rouge!), le nom de ce gaz est indûment attaché à l'appellation courante de ce système d'éclairage.
La lampe basse consommation domestique est une adaptation du tube industriel à un usage domestique. C'est un tube fluorescent émettant de la lumière, caractérisé par une faible consommation énergétique et une longue durée de vie, dont le tube est miniaturisé, plié en deux,trois ou quatre, doté d'un culot et d'un ballast électronique. Elles ont les mêmes avantages que les tubes fluorescents industriels à la différence près que le tube n'est pas souvent interchangeable. Ces lampes représentent des économies potentielles non négligeables pour des performances comparables aux ampoules classiques. Elles sont apparues sur le marché au début des années 1980. Elles ont encore peu pénétré le marché, dominé par les ampoules à incandescence classiques et, dans une moindre mesure, par les ampoules halogènes. En 2001, 44% des foyers utilisent au moins une ampoule basse consommation (étude Sofres).
Ces lampes ont toutefois quelques petits inconviénients.
Leur prix assez élevé, malgré une forte diminution, se situe en 2002 aux alentours de 7 euros l'ampoule de 15 W (équivalent ampoule à incandescence de 75 W). Pour 6000 heures d'utilisation environ, un tel prix permet un retour sur investissement en 15 mois pour une utilisation de 3 heures par jour pendant 6 ans. Il est à noter que la durée des ampoules mesurée par des associations de consommateurs varie du simple au triple d'une marque à l'autre. Des recommandations d'utilisation potentiellement contraignantes. En effet, les ampoules basse consommation sont prévues pour une tension d'alimentation constante, on ne peut faire varier leur intensité lumineuse avec un variateur de tension. Elle mettent quelques minutes à atteindre leur potentiel lumineux maximum, comme tous les tubes fluorescents. La présence de poudre luminescente et de mercure dans les tubes florescent, non dangereux en cours d'utilisation, font de ses systèmes d'éclairage basse consommation un déchet potentiellement dangereux, nécessitant une élimination particulière. Aucun service de récupération n'est actuellement organisé pour les particuliers. Toutefois des sociétes de retraitements proposent leurs services aux industriels et aux commerces qui ont obligations de recycler leur déchets.
Le principe qui génère la lumière est un arc électrique particulier dû au gaz à haute pression que renferme l'ampoule. Elles ont un bien meilleur rendement que les lampes à incandescence, bien qu'elles soient associées à un appareillage complexe, variable suivant le ou les gaz utilisés pour leur mise en œuvre, et que pour certaines variantes la chaleur dégagée par la lampe nécessite une bonne isolation thermique de son environnement. L'IRC faible de ces lampes les réserve principalement pour des applications utilitaires où la qualité de la lumière n'est pas un facteur important. L'IRC peut néanmoins être amélioré par :
Les lampes à vapeur de mercure et lampes aux halogénures métalliques
Une variante de la lampe à décharge, les phares au xénon équipent dorénavant les véhicules automobiles haut de gamme et remplaceront certainement à terme les bonnes vieilles lampes halogène pour l'éclairage de puissance des véhicules.
L'adjonction de sodium aux vapeurs de mercure à basse ou haute pression améliore le rendement de ces lampes. Ce sont les lampes à vapeur de sodium, qui sont de loin les plus efficaces. Malheureusement l'amélioration du rendement se fait au détriment de l'IRC. ces sources sont utilisées en éclairage urbain et routier. Elles sont facilement reconnaissables par leur température de couleur rouge orangé.
Composé de plusieurs LED haute luminosité, d'un rendement exeptionel, d'une durée de vie trés importante les lampes à diodes commencent à remplacer les lampes à incandescence dans l'éclairage portatif.
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Une Diode électroluminescente fonctionne comme suit :
Voir aussi