TABLE DES MATIERES

TABLE DES MATIERES
I ) Les ampoules à incandescence
1)
2)
3)
4)
5)
Présentation
Fonctionnement
Caractéristiques
Avantages
Inconvénients
II) Les ampoules à Halogènes
A)Les
lampes halogènes
1)
2)
3)
4)
Présentation générale
Fonctionnement
Construction
Inconvénients et avantages
B)L’ halogène
très basse tension
1) Présentation générale
2) Principe de fonctionnement
3) Inconvénients
C) L’ halogène 230 volts
1) Présentation générale
2) Fonctionnement
TBT 12V
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I )Lampe à incandescence
1) Le Présentation :
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 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 du tungstène.
2) Le fonctionnement des ampoules à incandescence :
1. Ampoule de verre, aussi appelée globe, bulbe ou enveloppe
2. Gaz inerte
3. Filament de tungstène
4. Fil conducteur (contact avec le plot central)
5. Fil conducteur (contact avec le culot)
6. Fils de support du filament
7. Monture ou support en verre
8. Culot (contact électrique)
9. Culot (pas de vis ou baïonnette, etc.)
10.Isolant
11. Plot central (contact électrique)
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Les ampoules classiques fonctionnent sur le principe de l’incandescence et furent inventées en 1878 par Joseph
SWAN.
Ces ampoules qui furent ensuite améliorées par Thomas Edison fournissent de la lumière en portant à
incandescence un filament de tungstène, un métal qui a son point de fusion à 3410 ° Celsius. C’est l’électricité, en
traversant le filament, qui permet d’atteindre ce point de fusion.
En atteignant cette température le filament incandescent jaunit et rayonne de lumière.
Si ce filament entre en contact avec de l’oxygène lorsqu’il est chauffé, il brûle instantanément.
C’est pour cette raison que nos bonnes vielles ampoules se présentent sous la forme d’un globe de verre qui
renferme soit du vide, soit un gaz rare comme le krypton ou l’argon.
Cette enveloppe isolante évite le contact du filament avec l’oxygène et donc la désintégration du filament lorsqu’il
est chauffé.
Mais ce phénomène de surchauffe a pour conséquence une perte de matière du filament et la vaporisation de ce
métal sur les parois de l’ampoule la rendent opaque au fil du temps. Le filament devient de plus en plus fin et finit
par casser.
En général, une ampoule classique cesse de fonctionner au bout de 1000 à 2000 heures d’utilisation.
3) Caractéristiques
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Caractéristiques des lampes incandescentes
Indice de rendu des couleurs
– 97 IRC
– excellent IRC
Température de couleur
– de 2500 à 3000° K
– couleur chaude
Efficacité lumineuse
– de 10 à 35 lumens par watt
– plus faible efficacité de toutes les
sources lumineuses
– l’efficacité augmente avec la puissance
de la lampe
Durée de vie de la lampe (heures)
– de 1000 à 4000 (en principe 1000)
– durée de vie la plus courte de toutes les
sources lumineuses
– les lampes ayant des durées de vie plus longues
ont une moins bonne efficacité lumineuse
Généralités
– première lampe mise au point; la plus courante
des lampes
Configuration de la lampe
– source ponctuelle
Puissance de la lampe
– de 1 à 1,500 W
Facteur de dépréciation du flux
lumineux (LLD)
Durée de préchauffage
– de 80% à 90%
– fonctionnement instantané
Durée de rallumage*
– fonctionnement instantané
Principales applications
– dans le secteur résidentiel
– éclairage d’articles dans des vitrines et
autres étalages
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Désignation des lampes
La désignation d’une lampe comprend un numéro qui indique la puissance en watts, un code qui
précise la forme et un numéro qui donne le plus gros diamètre approximatif.
Exemple : 60A19
60: puissance (60W)
A: forme de la lampe
19: diamètre maximal de l’ampoule (en 8e de pouce).
4)Avantages :
Une forte intensité lumineuse et une lumière blanche, sans oublier le coût d’achat et la disponibilité.
5)Inconvénients
On le comprend facilement, une ampoule classique perd une quantité d’énergie énorme en surchauffe (95%)
pour une toute petite partie d’énergie transformée en éclairage (5 % ) . C’est là une véritable aberration
écologique contraire à tous les principes d’économie d’énergie.
Les gouvernements des différents pays, conscients de ce gâchis énorme, commencent à favoriser le
développement de nouvelles technologies d’ampoules moins consommatrices d’énergie et qui vont donc
dans le sens de la préservation de la planète.
De plus dès 2012 l’achat d’ampoules à incandescance sera interdit au profit d’ampoules économisant
l’énergie.
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II) Les ampoules à Halogènes
A) Lampe à incandescence halogène
La lampe à incandescence halogène produit de la lumière, comme une lampe à incandescence classique,
en portant à incandescence un filament de tungstène, seulement des gaz halogénés (iode et brome) à haute
pression ont été introduits dans une ampoule en quartz.
Mais cette technologie c’est développée et a donné cours à plusieurs types de lampes à halogènes
Les lampes halogènes à très basses tensions et les halogènes 230V.
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1) Présentation générale
Lampe à iode
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.
2) Fonctionnement
Ce procédé limite la sublimation du filament de tungstène (transfert indésirable des atomes de tungstène du
filament vers la paroi interne de l’ampoule) :
• sous l’action de la chaleur le filament perd par sublimation des atomes de tungstène,
• ces derniers en refroidissant se combinent avec le gaz halogène au lieu de se déposer sur le quartz,
• puis par convection naturelle, le gaz se rapproche du point chaud et là, les atomes de tungstène se
déposent à nouveau sur le filament sous l’effet de la chaleur.
Cela permet de faire fonctionner le filament à plus haute température que dans une lampe traditionnelle et
obtenir malgré tout une durée de vie plus importante, typiquement 2 000 h au lieu de 1 000 h.
En fonctionnant à plus haute température, (environ 3 000 K au lieu de 2 700 K) la température de couleur
du filament se rapproche de celle du Soleil (6 000 K), ce qui procure une lumière plus éclatante et plus
en adéquation avec la vision humaine. Par conséquent, l’efficacité lumineuse des lampes à halogènes est
supérieure d’environ 30 % à celle des ampoules classiques.
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3) Construction
•
La lampe halogène au tungstène sous tube de quartz est un autre type de lampe à incandescence.
•
Dans la lampe à incandescence classique, le matériau du filament se perd peu à peu par évaporation;
il se dépose sur les parois internes de l’ampoule, la noircissant et réduisant l’efficacité lumineuse de
la lampe pendant sa durée de vie utile.
•
Dans certains modèles de lampes, lorsqu’on ajoute un gaz halogène au gaz inerte de l’ampoule, il
se produit une réaction chimique à haute température, ce qui provoque l’évaporation du tungstène
lequel est redéposé sur le filament, empêchant ainsi tout dépôt sur les parois internes de l’ampoule.
•
L’ampoule de la lampe halogène au tungstène est en principe construite en verre de quartz afin de
résister aux hautes températures de fonctionnement de la lampe.
•
La lampe comporte souvent un réflecteur qui sert à mieux dissiper la chaleur et à mieux disperser la
lumière.
Formes et désignation
4) Inconvénients et avantages
Les lampes à halogènes ont cependant la réputation d’être grosses consommatrices d’énergie. Cela vient du
fait que les modèles de salon, sur pied, sont équipés de lampe de 150, 300 voire 500 W selon les modèles et,
que ces lampadaires remplacent généralement des systèmes de moindre puissance.
• Mais une lampe halogène de 100 W éclaire autant qu’une ampoule classique de 150 W, donc
consomme moins pour le même service rendu.
• La différence de rendement apparent est due au fait que ces luminaires éclairent le plafond, donc le
flux lumineux est indirect, mais généralement plus homogène.
• De plus, ces lampadaires sont munis d’un variateur de puissance pour diminuer l’éclairement. Cette
technique fait chuter considérablement le rendement, puisque, en abaissant la tension moyenne
d’alimentation, elle diminue la température du filament et donc, son efficacité lumineuse.
• On préférera autant que possible utiliser une lampe de puissance inférieure et, multiplier si besoin est
le nombre de luminaires pour obtenir une plus grande luminosité.
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D’autre part, une température supérieure et des ampoules nettement plus petites que celles des
lampes classiques induisent une température de surface de l’ampoule et du culot très important. Il est
généralement déconseillé de toucher avec les doigts les ampoules : en effet les micro traces de graisses
laissées par les doigts rendent à terme le quartz poreux, lorsque celui-ci atteint la température de
fonctionnement, ce qui compromet la durée de vie de la lampe.
Utilisations et diversifications
Ces dernières années, les lampes à halogène se sont multipliées dans les foyers :
• Lampes fonctionnant à la tension du secteur, c’est-à-dire en basse tension (230 volts), mais utilisant
une douille classique (vis ou baïonnette)
• Lampe très basse tension, c’est-à-dire inférieure à 50 volts (le plus souvent 12 volts) en courant
alternatif, fonctionnant avec une alimentation spécifique, transformateur ou convertisseur
électronique, destinée à alimenter de petits spots ou des lampes de bureau (ces lampes incorporent
souvent un réflecteur dichroïque). Ces lampes très basse tension ont un meilleur rendement lumineux
(lm/W) que les lampes fonctionnant à la tension du secteur car le filament plus court et de section
plus importante peut être porté plus haut en température.
Les lampes à halogènes sont également très utilisées dans le domaine de l’automobile.
Leur dénomination commence par la lettre H :
• H1, H2 et H3 : lampe de 55 W à un filament ;
• H4 : Lampe à deux filaments (version homologuée 55 et 60 W) pour l’éclairage route/croisement ;
• H4 : Lampe à deux filaments (version non homologuée pour la route 90 et 100 W) pour l’éclairage
sur circuit.
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B)
L’halogène très basse tension TBT 12V
1) Présentation générale
Rendement d’une source incandescente :
15 à 20 lumens par watt.
Durée de vie moyenne :
De 2.000 à 4.000 heures suivant la qualité du produit.
2)Principe de fonctionnement :
Filament résistif, même principe que les lampes incandescentes
traditionnelles. Mais le gaz halogène quelles contiennent entretien
et régénère le filament de tungstène, d’ou un meilleur vieillissement
de la lampe.
Le cycle halogène
1. Sous l’effet de la température du tungstène se sublime. Ceci a pour effet que des atomes de tungstène de
volatilisent.
2. Au niveau de l’enveloppe, où règne une température plus faible (de l’ordre de 600C), l’atome de tungstène se
combine à une ou plusieurs molécules de dihalogène. Elles donnent naissance à une molécule d’halogénure.
3. Du fait des mouvements de l’atmosphère gazeuse, la molécule d’halogénure se déplace dans l’ampoule.
Lorsqu’elle passe à proximité du filament, la molécule se dissocie. Le tungstène se redépose sur le filament et
les molécules de dihalogène peuvent à nouveau participer au cycle halogène.
Lampes halogènes au tungstène, à basse tension
•
Elles fonctionnent à basse tension – principalement 12 V.
•
Chaque luminaire comprend un transformateur de taille compacte, qui fournit la basse tension à la
lampe.
•
Elles sont plus efficaces que les lampes à incandescence standard.
•
Elles offrent une plus longue durée de vie utile que les lampes à incandescence standard.
•
Elles sont principalement utilisées pour l’éclairage des vitrines et autres étalages. 10
Notes: • L’IRC des lampes à incandescence atteint en général 97.
• L’IRC des lampes halogènes au tungstène (sous quartz) est
légèrement supérieur à celui
des autres lampes à incandescence.
3) Avantages Inconvénients
Avantages
Hautes performances photométriques (lumière très chaleureuse et très bon rendu des couleurs).
Durée de vie moyenne
Réflecteur intégré avec de nombreuses possibilités en terme d’ouverture de faisceau 12, 24, 38 ou 60
intéressant pour des effets décoratifs de mise en valeur d’objets.
Inconvénients
Température de la lampe très élévée, ne surtout pas toucher.
Nécessite l’emploi d’un transformateur 12 volt.
Normes de mise en oeuvre contraignantes.
Attention à ne pas toucher l’ampoule lors de son installation avec les doigts car cela a pour effet de déposer
des matières organiques (Les graisses qui, une fois chauffées, ternissent la lampe) et minérales (Les sels de
transpiration qui réagissent avec le silice ce qui fragilise l’ampoule).
Élimination :
En fonction du tri sélectif pratiqué dans votre commune, vous pouvez soit les mettre dans vos ordures
ménagères, soit les apporter en déchetterie.
C) L’halogène 230 volts
1) Présentation
générale
Rendement d’une lampe halogène 230V GU10 :
10 à 12 lumen par watt.
Durée de vie moyenne :
1.500 heures.
2) Principe
de fonctionnement
:
Filament résistif dans une atmosphère d’ampoule halogène.
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3) Avantages Inconvénients
Avantages
Fonctionne sur le secteur direct (230 volts), pas besoin de transformateur. Simplicité de mise en oeuvre pour
les particuliers. Même look que l’halogène TBT à réflecteur intégré.
Inconvénients
Performances moins bonnes que les sources très basse tension. Pour information, une lampe GU10 de 50 watts
éclaire environ l’équivalent d’une lampe 35 watts 12 volts.
Durée de vie peu importante.
Lampe plus chère à l’achat qu’une lampe 12 volts.
Dégagement de chaleur important par rapport à la lumière restituée.
Élimination :
En fonction du tri sélectif pratiqué dans votre commune, vous pouvez soit les mettre dans vos ordures
ménagères, soit les apporter en déchetterie.
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