Éclairagisme/Conversion d'énergie par incandescence

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Les lampes électriques sont des appareils transformant l'énergie électrique en énergie rayonnante dont une partie, plus ou moins grande de l'énergie rayonnante, est visible pour notre œil (de 5 à 10 % de la puissance absorbée). Le reste de l'énergie est dissipé en chaleur soit plus de 90 %.

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Les lampes à incandescence

Constitution

Ampoule à incandescence, transparente.

280 millions de lampes à incandescence sont consommées chaque année en France.

Filament

Une lampe à incandescence est constituée essentiellement d'un filament en tungstène simplement ou doublement spiralé.

Le double spiralage permet d'augmenter l'efficacité lumineuse de 10 % en réduisant les pertes par chaleur par convection ou conduction.

Ce filament est porté à une température très élevée, de 2 250 °C à 2 400 °C.

Gaz

Il est placé dans une ampoule vide d'air mais contenant un gaz inerte (2/3 argon ou krypton et 1/3 azote.

Le krypton permet d'obtenir une lumière plus blanche avec des lampes plus petites

Aspect

Il existe une très grande variété de lampes avec des formes diverses, des verres transparents, opalisés ou colorés, sans compter les lampes pour applications spéciales, miniatures pour automobile, la photographie …

Le dépolissage intérieur du verre de l'ampoule améliore la diffusion de la lumière

Culot

Le culot de la lampe permet de fixer la lampe dans son support et d'assurer l'alimentation électrique. Il existe deux familles de culot. Les culots à vis et les culots à baïonnette.

Principales caractéristiques

• Tension : La plus grande partie des lampes est alimentée sous 230 V. Selon les applications, on trouve des lampes sous des tensions de 12, 24, 115/120, 135/140, 240, 250 V
• Puissance : La puissance est l'indication la plus importante : "Je voudrais une lampe de 60 W". Les puissances des lampes sont normalisées : 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1 000 W
• Flux lumineux : Le flux lumineux produit par une lampe dépend directement de la puissance de la lampe. Il est donné par le fabricant de la lampe.
• Durée de vie : Une durée de vie moyenne de 1000 heures est généralement admise.

Lampes à iode (halogène)

Principe

cycle de l'halogène

• La vaporisation du tungstène du filament (due à la forte température) libère des molécules de tungstène qui se détache du filament et s'échappe dans le gaz de l'ampoule.
• Cette molécule de tungstène se combine à des molécules d'iode pour former de l'iodure de tungstène (une halogénure métallique) dans une zone plus froide de la lampe (près de l'enveloppe de quartz). L'iodure de tungstène n'a aucune affinité avec le quartz qui recouvre l'ampoule, et est repoussée.
• Cette iode, en se rapprochant d'une zone chaude (filament de tungstène portée à une température supérieure à 2 500 °C), se décompose en libérant le tungstène qui se dépose sur le filament. On parle de "régénération" du filament.

Ce cycle évite que le tungstène vaporisé viennent se déposer sur l'enveloppe froide de l'ampoule et provoque son noircissement. Il permet de ramener le tungstène sur le filament qui se désagrège moins vite, il augmente ainsi la durée de vie de la lampe.

Caractéristiques des lampes aux halogènes

• Efficacité lumineuse supérieure aux lampes à incandescence pour une même puissance ;
• Flux lumineux dans le temps plus constant dans le temps (pas de noircissement de l'ampoule) ;
• Durée de vie double de l'incandescence normale en moyenne ;
• Miniaturisation de la lampe pour une puissance identique.

Lampes spéciales

Un très grand nombre de lampes spécifiques existent sur les catalogues des fabricants, en dehors des lampes d'éclairage normal ou standard. On peut les classer selon leur emploi :

• Lampes à miroir incorporé
• Lampes colorées
• Lampes miniatures
• Lampes pour automobiles
• Lampes pour photographies

Désignation des lampes

Chaque lampe doit comporter : la puissance, la tension, le type de culot, la forme de l'ampoule, éventuellement le revêtement, l'atmosphère s'il y a lieu.

Exemple : Lampes 75 W – 230 V, à vis, flammes, opalisé, au krypton.