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Et la lumière fut...

Jean-Charles Guézel

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- Bien avant Internet ou le multimédia, la lampe à incandescence fut, il y a cent vingt-cinq ans, la première "nouvelle technologie" à entrer dans les foyers.

Point de départ d'une formidable aventure industrielle (celle de General Electric), l'invention de Thomas Edison ne payait pas de mine à l'origine. Dotée d'un simple filament de carbone, la première lampe à incandescence éclairait très peu... et pas plus de 40 heures.

Des gaz halogènes pour redéposer le tungstène

Après une première amélioration ayant consisté à remplacer le carbone par du bambou carbonisé (durée de vie : 600 heures), c'est la mise au point par William D. Coolidge (en 1909) du procédé de filage du tungstène, toujours utilisé à l'heure actuelle, qui donne son vrai visage à la lampe électrique.

« Par effet Joule dû au passage du courant électrique, ce filament, qui mesurerait plus d'un mètre pour 100 watts en 240 volts s'il était entièrement déployé, est porté à une température d'environ 2 500 °C, soit 900 °C de moins que le point de fusion de ce métal », précise Philippe Dramard, directeur marketing de General Electric Lighting.

Problème : moins de 10 % de l'énergie apportée au filament d'une lampe standard se transforment effectivement en lumière... Et si on monte en température de façon à la faire briller davantage, c'est sa durée de vie qui s'effondre. Un casse-tête finalement résolu par l'insertion de gaz halogènes (iode, bromure de méthyle...) dans une ampoule très résistante faite de verre de silice. Porté à une température de près de 3 000 °C, le tungstène se sublime de plus belle ! Mais là où la température est la plus faible, c'est-à-dire à proximité de l'enveloppe, les atomes de tungstène se lient avec l'halogène de façon à former un halogénure... lequel se décompose lorsqu'il se rapproche du filament en y redéposant les atomes de tungstène précédemment évaporés.

Un réflecteur dichroïque

La lampe ne noircit pas, sa durée de vie reste maîtrisée et, travaillant à plus haute température, son spectre lumineux gagne en visibilité. Le rendement aussi est meilleur : alors qu'une lampe standard de 100 watts délivre 1 340 lumens, la même avec halogène en délivrera 1 600.

Mais on peut encore faire mieux, comme en témoignent les 30 % d'efficacité supplémentaires affichés (entre autres) par les lampes Precise Constant Color de General Electric. Leur secret : un réflecteur dichroïque fait de couches superposées d'oxyde de titane et de dioxyde de silicium agissant comme un filtre infrarouge. Renvoyant une partie de la chaleur vers le centre de l'ampoule, ce filtre réduit d'autant l'énergie nécessaire pour porter le filament à la bonne température.

LE SAVIEZ-VOUS ?

Le filament d'une lampe à incandescence est très sensible à la tension d'alimentation : une variation de 6 % en plus ou en moins autour de 240 volts augmente ou diminue le flux de 20 % et diminue ou augmente sa durée de vie de 30 %.

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