Lampe électrique 200410 30561500 2008-06-12T06:40:57Z Xofc 66118 [[User:EDUCA33E/LiveRC/Documentation|LiveRC]] : Révocation des modifications de [[Special:Contributions/193.54.150.194|193.54.150.194]]; retour à la version de [[User:Salebot|Salebot]] Une '''lampe électrique''' est un objet destiné à convertir de l'[[électricité]] en [[lumière]]. Depuis l'origine, les lampes électriques sont constituées d'une enveloppe de verre protégeant un filament porté à incandescence ; on les désigne souvent par le terme [[ampoule]] (du [[latin]] ''ampulla'' : petit flacon, fiole). Par extension, dans le langage populaire, l''''ampoule électrique''' désigne tout système, protégé par une enveloppe de verre, destiné à produire de la lumière à partir de l'électricité. [[Image:LightbulbGlow.jpg|thumbnail|180px|right| Une [[Lampe à incandescence classique]]]] ==Historique rapide== *21 octobre 1879 : [[Thomas Alva Edison]] conçoit une lampe dont le filament est une fibre de bambou carbonisée. *Longtemps, les lampes à incandescence utiliseront un filament de carbone. *Les lampes modernes utilisent le [[Tungstène]]. *Le [[culot (lampe)|culot]] à baïonnette est inventé par [[Swan]], en concurrence avec le [[culot (lampe)|culot]] à vis d'[[Edison]]. Les lampes à incandescence ont souvent une forme ramassée et rebondie, mais peuvent être allongées (linolite). Le [[tube fluorescent]] utilisé pour l'éclairage et les [[enseigne]]s lumineuses est généralement linéaire, mais à la fin du {{s-|XX|e}}, cette technologie a évolué en permettant la fabrication de formes diverses, plus compactes, intégrant une alimentation électronique, se substituant directement aux lampes à incandescence. Il existe aussi maintenant des lampes composées de [[diode électroluminescente|diodes électroluminescentes]], elles ne sont utilisées pour l'éclairage que depuis le début du {{s-|XXI|e}}. ==Phénomènes physiques== Les lampes électriques utilisent différents phénomènes physiques pour produire de la lumière à partir de l'électricité : * L'[[incandescence]]; * La [[fluorescence]]; * L'[[Diode électroluminescente|électroluminescence]]; * La [[chimiluminescence]] qui ne produit pas encore de lumière sous forme de lampe; D'autres modes de production de lumière ne sont pas utilisables actuellement pour l'éclairage ; de ce fait, ils ne donnent lieu actuellement à aucune fabrication industrielle * La [[luminescence]] provoquée par d'autres causes que l'électricité; * La [[phosphorescence]]; * La [[triboluminescence]]; * La [[bioluminescence]]. ==Incandescence== ===Lampe à incandescence classique=== {{Article détaillé|Lampe à incandescence classique}} [[image:Zarowa_ubt.JPG|thumbnail|Lampe à incandescence]] Elle produit de la [[lumière]] en portant à incandescence un filament de [[tungstène]]. Cette application de l'électricité est une des plus simples et n'a que peu évolué en plus d'un siècle et demi. Les inventeurs et découvreurs des principes de la lampe à incandescence sont : * [[1878]], [[Joseph Swan]] pour la lampe à filament de [[carbone]] ; * [[1879]], [[Thomas Edison]] pour le principe du vide dans l'ampoule ; * [[1906]], [[Carl Auer von Welsbach]] pour le filament d'[[osmium]] et [[tungstène]] ; * [[1909]], [[William Coolidge]] pour le filament de tungstène ductile ; * [[1911]], [[Irving Langmuir]] pour le bobinage des filaments et l'emploi d'un remplissage gazeux. Le filament [[résistance électrique|résistant]], traversé par un [[courant électrique]], est porté à incandescence par [[effet Joule]]. L'ampoule en verre, remplie de gaz inertes (1/3 azote et 2/3 argon) est indispensable pour éviter la destruction rapide du filament par combustion et limiter la [[sublimation (physique)|sublimation]] du tungstène. ===Lampe à halogènes === {{Article détaillé|Lampe à incandescence halogène}} [[Image:LB-30_ubt.jpeg|thumbnail|Lampe à iode (éclairage d'automobile)]] Elle fut inventée en [[1959]] par [[Edward G. Zubler]] et Frederick Mosby, employés de [[General Electric]]. Elle produit elle aussi de la [[lumière]] en portant à incandescence un filament. À l'intérieur de la lampe, un mélange de gaz noble et d'un gaz halogéné ([[iode]], [[bromure de méthyle]] ou [[dibromure de méthylène]]) à haute ou basse pression limite le noircissement de l'ampoule normalement dû à l'évaporation du filament de tungstène. Plus précisément, les atomes de tungstène évaporés se combinent au gaz d'halogène formant un composé volatile qui ne se condense pas à la surface interne de l'ampoule. Ce composé halogéné se re-dissocie en tungstène + halogène au contact du filament sous l'effet de la chaleur, assurant à ce dernier une régénération permanente, bien qu'à terme non homogène. Une lampe halogène a ainsi une durée de vie plus longue qu'une lampe à incandescence classique. De plus, ce cycle chimique permet l'emploi d'ampoules plus compactes, ainsi qu'une température de filament plus élevée, donnant une [[lumière]] plus éclatante, de [[température de couleur]] plus élevée (jusqu'à 3400K), le tout avec un rendement accru. La température élevée de l'ampoule nécessite l'emploi de matériaux tels que le quartz pour les lampes les plus compactes, ou du Pyrex, du Vycor ou autres verres durs à base d'aluminosilicates pour les modèles plus larges. ===Lampe à nanotubes=== 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 [[chercheur]]s [[République populaire de Chine|chinois]] dirigés par [[Jinquan Wei]], elle présente l'avantage d'émettre plus de lumière à puissance égale. Une commercialisation est envisagée dès [[2009]]. ([http://www.physicsweb.org/article/news/8/6/3]) ===Défauts=== [[Image:Electric bulb filament.jpg|tumb|150px|right| filament de lampe]] À chaque allumage de la lampe, le filament est soumis à une surchauffe, l'[[intensité d'un courant électrique|intensité du courant électrique]] étant supérieure dans le filament froid, c'est pour cette raison que les lampes ''grillent'' la plupart du temps au moment de l'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 important. Autre effet, 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. Autre gros défaut : seule 5 % de l'énergie électrique sert à l'éclairage... et 95 % à chauffer (voir [[Efficacité lumineuse]]) (le verre d'une lampe à incandescence 230 volts sous tension se situe aux alentours de 300 °C ; attention donc à ne poser ni tissu, ni carton, ni papier, ni bois... directement sur le verre sous peine de risque d'incendie). == Sources à décharge luminescente sous basse pression == Les sources à décharges produisent de la lumière grâce à un gaz ou une vapeur faiblement ionisé (à l'exception des lampes au sodium), un [[physique des plasmas|plasma]]. La pression de remplissage varie de quelques millibars à plusieurs dizaines de millibars et les puissances dissipées par unité de longueur sont relativement faibles. Cette caractéristique impose des lampes de dimensions relativement grandes. Expérimentées en [[1869]] par [[Becquerel|Louis Becquerel]], elles regroupent : * Les lampes fluorescentes à vapeur de mercure ; * Les [[Lampe à vapeur de sodium|lampes à vapeur de sodium]] basse pression ; * Les [[Tube fluorescent|tubes fluorescents]] improprement appelés « néons ». Ces lampes ont un bien meilleur rendement que les sources à incandescence, bien qu'elles soient associées à un appareillage complexe, variable suivant le ou les gaz utilisés pour leur mise en œuvre. === Lampes fluorescentes === {{Article détaillé|Tube fluorescent|Lampe fluorescente}} Le principe de fonctionnement est le suivant : * Une [[décharge électrique]] à travers un [[gaz]] constitué d'un mélange de [[État de la matière|vapeur]] de [[mercure (chimie)|mercure]] et d'un [[gaz]] noble, produit un [[rayonnement ultraviolet]]. * Cette lumière, non exploitable directement dans un but d'éclairage, est absorbée par une [[poudre]] fluorescente recouvrant la paroi interne de l'ampoule de verre * Cette poudre restitue l'énergie lumineuse sous forme de lumière visible. * La [[température de couleur]] de la lumière émise peut être contrôlée sur une très large plage en apportant des modifications dans la composition de la poudre fluorescente. La valeur de rendement peut atteindre jusqu'à 115 [[Lumen (unité)|lumens]] par [[watt]] pour les tubes fluorescents à très haut rendement. Ces lampes se présentes sous différentes formes: * Tubulaire-linéaire: avec des électrodes à émission thermo-électroniques à chaque extrémité * Tubulaire-circulaire: avec les électrodes connectées à une douille commune * Tubulaire-compacte: dont le tube à décharge est plié plusieurs fois * Sphérique: dont la décharge électrique est excitée par une antenne radiofréquence === Lampe à vapeur de sodium === {{Article détaillé|lampe à vapeur de sodium}} * les lampes à vapeur de sodium sous basse pression sont composées d'un tube en U rempli d'un mélange néon-argon et enclos dans une ampoule externe tirée sous vide. Le rayonnement est orange quasi monochromatique. * Ces lampes ont un rendement très élevé, compris entre 100 et 200 lm/W * Il existe deux types de lampes: les modèles standards (SOX) et à haut rendement (SOX-E) ==Lampes à lueur== Ces lampes présentent un cas à part dans la famille des sources sous basse pression. La très faible distance entre leurs électrodes ne permet pas le développement complet de la décharge luminescente. Seule une gaine lumineuse, la lueur négative, se développe autour de la cathode. Ces lampes sont généralement très compactes et dissipent des faibles puissances comprises entre un demi watt et quelques dizaines de milliwatts. Elles sont souvent utilisées comme témoins lumineux (détection de courant, de tension ou de mise en marche d’un circuit). Il existe quatre types de lampes à lueur : * Lampes au néon (orange); * Lampes au néon-xénon avec revêtement fluorescent (vert, bleu); * Lampes à argon (bleu, ultra-violet); * Lampes à hélium (rose); ==Lampe à décharge luminescente sous haute pression== {{Article détaillé|Lampe à arc|Lampe à décharge luminescente sous haute pression}} Ces lampes ont une pression interne de l'ordre du bar à la dizaine de bars. Il en résulte que le gaz ionisé responsable de l'émission lumineuse est beaucoup plus brillant et chaud. Ainsi, de plus fortes puissances peuvent être dissipées dans un espace de quelques centimètres. Les premières lampes de ce type ont été créées au début du {{XXe siècle}} et regroupent principalement : * Les lampes à vapeur de mercure ; * Les lampes aux halogénures métalliques ; * Les lampes à vapeur de sodium haute pression. Pour des usages plus spécifiques il existe aussi d'autre types de sources : * Les lampes au xénon à arc long; * Les lampes au krypton à arc long. ==Lampes à arc sous très haute pression== {{Article détaillé|Lampe à arc}} Ces lampes ont une pression interne supérieure à 20 bars et pouvant atteindre 300 bars. La lumière est engendrée par un arc dont les conditions extrêmes de pression, de courant et de densité de puissance permettent d'obtenir les densités de rayonnement les plus élevées. Les lampes les plus couramment utilisées ont un arc relativement court de 1 à 30 mm, ce qui permet un excellent contrôle optique de la lumière émise. Trois classes de lampes à arc court sont commercialisées: * Les lampes au xénon ; * Les lampes à vapeur de mercure ; * Les lampes aux halogénures métalliques. Il existe aussi des lampes capillaires à vapeur de mercure opérant dans la gamme de pression comprise entre 50 et 100 bars. Ces sources présentent un arc relativement long (entre 1 et 10 cm) enfermé dans une enveloppe tubulaire en quartz de quelques millimètres de diamètre. Ces lampes sont refroidies par eau ou par jet d'air comprimé afin d'éviter la dévitrification rapide de l'ampoule. == Source électroluminescente à semi-conducteur == {{Article détaillé|Diode électroluminescente|Lampe à diode électroluminescente}} [[image:Ampoules.jpg|thumb|right|100px|[[Lampe à diode électroluminescente]]]] Composées de souvent plusieurs [[diode électroluminescente|diodes électroluminescentes]] haute luminosité, d'une durée de vie très importante (50 000 heures) les [[Lampe à led|lampes à diodes]] commencent à remplacer les lampes à incandescence dans l'éclairage portatif et pour la [[signalisation]]. Leur coût encore élevé, la nécessité de l'emploi d'[[alimentation électrique|alimentation]] électrique spécifique (courant continu de basse tension) et leur rendement lumineux encore modeste (50 [[Lumen (unité)|lm]]/[[W]] pour les meilleures sources) limitent encore leur démocratisation face aux lampes à filaments. Une [[Diode électroluminescente]] fonctionne comme suit : *Lors de la recombinaison d'un électron et d'un trou dans un semi-conducteur il peut y avoir émission d'un [[photon]]. *La transition d'un électron entre la bande de conduction et la bande de valence peut se faire avec la conservation du [[vecteur d'onde]] <math>\vec{k}</math>. Elle est alors radiative (émissive) et elle s'accompagne de l'émission d'un photon. === Chimioluminescence === * Dans un tube en plastique, un [[composé chimique]] réagit à une action [[mécanique]], ce phénomène permet d'obtenir une source de lumière de secours (type [[Snaplight]]). * Des objets (bracelets, colliers, cerceaux, etc.) décoratifs sont utilisés lors de fêtes nocturnes. * En criminologie, le phénomène permet de mettre en évidence des traces de sang peu ou pas visibles à l'œil nu (dans ce cas, le [[luminol]] réagit avec les [[ion]]s [[fer]] des [[globule rouge|globules rouges]], en produisant de la lumière). == Applications == {{Article détaillé|Éclairage}} On trouve des lampes dans l'éclairage public, industriel, commercial, dans l'éclairage domestique, dans l'agriculture, les dispositifs de signalisation et de secours, les loisirs (éclairage festif). == Voir aussi == * [[Lampe à décharge]] * [[Indice de rendu de couleur]] * [[Fluorescence]] * [[Luminothérapie]] * [[Lumen (unité)|Lumen]], [[watt]] * [[Lux (unité)|Lux]] * [[Physique des plasmas|plasma]] * [[Température de couleur]] * [[Tube électronique]] * [[Culot (lampe)]] {{Portail électricité et électronique}} [[Catégorie:Éclairage]] [[Catégorie:Composant électrique]] [[Catégorie:Diode]] [[bat-smg:Alektrėnė lėmpele]] [[en:Lamp (electrical component)]] [[ja:ランプ (光源)]] [[lt:Elektros lemputė]] [[nl:Lamp]] [[ta:மின் விளக்கு]]