Les Lampes (par Régis
et Cédric) 
Les Lampes (par Régis
et Cédric)
Lampes à incandescence.
Lampes halogènes
Tubes fluorescents.
Lampe à décharge
Lampe à vapeur de mercure
Lampe à vapeur de sodium
Photos de lampes
En 1841, James Prescott Joule fut le premier à comprendre que dans
tout matériau électrique il y a dégagement de chaleur, c'est l'effet "Joule".
On utilise cette loi pour les lampes.
Dans la lampe, il n'y a que deux composants essentiel:
- Un filament métallique formant une résistance électrique et parcouru par un courant électrique. Ce courant électrique est transformé en énergie calorifique. Du fait de sa haute température, il se produit une énergie lumineuse. Et pour éviter qu'il ne se détériore au contact de l'oxygène on le place dans un gaz inerte (argon). Le filament était a l'origine en carbone porté a 1800°C, puis il fut en tantale (2000°C). Maintenant il est en tungstène: 2600°C. Malgré la différence de matériaux, ils ont tous la même durée de vie de 1000 heures.
Il existe aussi des lampes à double filament: cela augmente l'efficacité lumineuse de plus de 10% et diminue les pertes de chaleur par convection ou conduction.
- Un gaz qui est un mélange de 2/3 d'argon et de 1/3 d'azote. En remplaçant l'argon par du Krypton on obtient une plus grande température donc une lumière plus blanche. On peut ne pas mettre de gaz pour les lampes ayant une puissance maximale de 25 W.
Actuellement, le filament approche des 2727°C (3000°K).
L'idéal serait en changeant la matière du filament et le gaz, d'arriver a une
température de 5727°C (6000°K) pour atteindre une longueur d'onde qui
corresponde à la meilleure sensibilité de l'oeil, et donc à une lumière plus blanche.
La lampe à incandescence est disponible sous une puissance de 25W, 40W, 60W, 75W, 100W
ou 1000W et sous une tension de 2,2V à 250V.
On ne les trouve qu'avec des culots à vis ou à
ergot (à baïonnettes).
Elles sont très utilisées car peu onéreuses et facile à mettre en oeuvre.
Ces lampes ont une durée de vie de 1000h pour un prix d'environ de 10F(pour
les moins chère), en outre leur flux lumineux varie entre 730 (pour 60W)
et 1380lm ( pour 1000W).
Il existe aussi:
-Les lampes à incandescence renforcées pour l'éclairage soumis aux chocs et secousses. Elles coûtent en moyenne 85F pour un flux lumineux de 1000 lm (pour 100W).
-Les lampes à réflecteur concentré qui procure une lumière qui diffuse un faisceau réfléchit vers l'avant pour l'éclairage dirigé et la mise en valeur d'espace. Elles coûtent en moyenne 11F pour un flux lumineux de 730 lm(pour 75W).
-Les lampes à réflecteur extensif, à angle d'ouverture large pour un large éclairage.
-Les lampes à réflecteur intensif, à angle d'ouverture étroite pour une intensité lumineuse supérieure de 20%.
Les lampes halogènes peuvent être utilisées directement sur une
tension secteur et procurent une lumière vive et blanche évitant les ombres portées
dans le champs lumineux. Elle peuvent donc remplacer les lampes à incandescence.
Mais on ne les utilises pas souvent. On utilise plutôt les lampes halogènes comme lampes
pour projecteur.
Les lampes halogènes pour projecteur peuvent fournir plus de 35 % de lumière en plus lorsque l'on fait coïncider l'axe du filament avec celui du réflecteur. Elle coûte en moyenne 55F et ont un flux lumineux de 2400 lm(pour 100W).
Avantage:
* L'amélioration des performances porte sur plusieurs critères.
* Efficacité lumineuse : A puissance égale on obtient plus de lumière.
* Qualité de la lumière : Une lumière plus blanche, plus éclatante et plus intense assurant un meilleur rendu des couleurs. I.R.C.(Ra) = 100.
* Constance lumineuse : La qualité et quantité de lumière resteront pratiquement identique toute la durée de vie de la lampe.
* Durée de vie double : Les lampes halogènes durent (en moyenne) au moins deux fois plus longtemps que les lampes à incandescence.
* De plus en plus petit : La miniaturisation de ces lampes à permis une nouvelle façon de s'éclairer.
Pour allumer un tube fluorescent il y a 2 périodes:
- Dans la première période on provoque une décharge électrique dans un tube contenant de l'argon et une très faible quantité de mercure. Elle entraîne l'ionisation du gaz qui entraîne à son tour la vaporisation du mercure. C'est la période d'amorçage du tube. Elle nécessite une tension assez élevée.
- La deuxième période se fait une fois l'ionisation réalisée, une tension plus faible suffit pour entretenir le déplacement des électrons dans le tube de la cathode vers l'anode. Sur leur parcours, les électrons entrent en collision avec les atomes de mercure, chaque collision libère des photons, qui donnent des rayons ultraviolet, invisibles.
Le tube intérieur étant tapissé de poudre fluorescente qui, excitée par les rayon ultraviolets, va rendre la lumière visible.
Les tubes fluorescents sont donc composés:
- D'une cathode et d'une anode. Ce sont des fils de tungstène enduits de substance alcalino-terreuse.
- D'un tube en verre de diamètre 38 ou 26 mm avec un revêtement interne de sel minéraux fluorescents.
- D'un culot a broche et de diamètre 15, 26, 32, 38 mm
De plus pour assurer le fonctionnement du tube fluorescent, il faut:
-Un starter (pour l'amorçage )
-Un ballast (pour élever la tension au départ et limiter le courant lors du fonctionnement )
Ces lampes ont une durée de vie de 6000h pour un prix d'environ de 25F, d'un starter avec support: 250F. Le rendement lumineux varie de 120 à 330lm/W.
Elle doit se faire sous différents critères:
-Flux lumineux unitaire (lm)
-Efficacité lumineuse (lm/W)
-Température de couleur (Tc)
-Indice de rendu des couleurs IRC (Ra)
Les principaux avantages de ces lampes sont une efficacité lumineuse élevée, un flux unitaire élevé, une durée de vie élevée.
Elles permettent donc de réaliser des éclairages performants, tout en garantissant des coûts d'exploitation (énergie, maintenance ) beaucoup plus faible qu'avec des lampes à filament. Cette lumière correspond aux besoins les plus exigeants pour la mise en valeur des marchandises exposés.
Leur efficacité lumineuse est 5 fois supérieures aux lampes à incandescences.
Lorsqu'une tension alternative, est appliquée aux bornes des électrodes, un champ électrique prend naissance entre les électrodes, puis un gaz rare permet à la décharge de s'établir, enfin le régime d'arc s'établit. La quantité de mercure est dosée.
La vapeur de mercure riche en ultraviolet est transformée en rayonnement visible par la couche fluorescente placée à l'intérieur de l'ampoule comme les tubes fluorescents.
Ces lampes sont utilisées aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur dans l'industries. La durée de vie de ces lampes est de 16 000h. pour un flux lumineux de 6300 à 22 000lm/W. Le prix unitaire est d'environ 60F auquel il faut ajouter un amorceur: 150F.
On les utilise pour les éclairages des routes et des autoroutes.
Ces lampes n'ont pas besoin de surintensité à l'amorçage, elles ont une durée de mise en régime de 7 minutes et ont une intensité lumineuse de 10 000 à 48 000 lm/W!
Les lampes à vapeur de sodium ont une durée de vie de 18 000h pour prix d'environ de 500F auquel il faut ajouter un ballast pour limiter le courant: 300F.
Photos de lampes (d'après Mazda)
