Historique

Année Fait Auteur Nationalité
1848 Invention de la lampe au filament de carbone Joseph Swann Anglais
1854 Heinrich Goebel USA
Alexandre Lodyguine Russe
1879 Idée de faire le vide dans l'ampoule Thomas Edison
~1900 Filament en Osmium Auer Von Welbach
~1900 Filament en Tungstène
1906 Auer Von Welbach crée la lampe OSRAM
1919 Création d'OSRAM


Ampoule

L'idée de Thomas Edison augmente significativement la durée de vie des ampoules à incandescence d'alors. De quelques heures à 45 heures. L'introduction d'un filament de tungstène prolonge la durée de vie des ampoules : elles atteignent ainsi les 1000h de fonctionnement. De nos jours, les lampes à incandescence vendues dans le commerce ne sont que des améliorations de celles citées ci-dessus.

Une lampe à incandescence classique présente les caractéristiques suivantes :

  • Durée de vie limitée à 1 000 heures
  • Efficacité lumineuse réduite (typiquement 12 lm/W pour une lampe de 100W)

En outre, les lampes à incandescence classiques présentent un noircissement au niveau de la paroi interne du fait de l'évaporation du filament de tungstène. Ceci réduit la quantité de flux lumineux dans le temps et réduit de facto l'efficacité lumineuse.

La faiblesse de l'efficacité lumineuse trouve son explication dans le spectre de son rayonnement, très proche de celui d'un corps noir. Lorsque un corps noir est chauffé à 2800°K (température du filament d'une lampes à incandescence), il émet une plus grande quantité d'infra rouges qu'à plus haute température (cf la figure ci-dessous de gauche).

Spectre d'une lampe incandescente (350-700 nm)

Conversion électricité-lumière d'une lampe incancdescente

Les lampes halogène sont une amélioration des lampes à incandescence classiques. Elles opèrent à plus haute température (3200°K). Ainsi la portion de spectre comprise dans le domaine du visible est augmentée. Par conséquent une lampes halogène possède une meilleure efficacité énergétique qu'une lampe à incandescence classique. Contrairement aux idées reçues, l'ampoule classique est loin d'être avantageuse dans le domaine énergétique

Le courant qui traverse le filament réfractaire le fait chauffer par effet joule P=R*I^2. Il en résulte de la chaleur mais également de la lumière. Cette dernière est due au filament qui est incandescent. (D'ou le nom de lampe à incandescence). Les lampes à incandescence sont raccordables à un rhéostat (variateur d'énergie) qui permet de faire varier l'intensité lumineuse à sa guise.

Le filament de tungstène est amené à une température aux alentours de 2500°C (2773 K). Ce dernier est inclus dans une ampoule remplie d'un gaz inerte (argon, krypton...) pour protéger le filament et ainsi augmenter sa durée de vie. Le rendement, exprimé en lm/w, est assez faible car le spectre d'émission "déborde" dans l'infrarouge. Ce dernier est assez proche de celui du soleil, ce qui profère aux lampes à incandescence classique un bon confort visuel.

Caractéristiques:

  • Prix 0.5 à 1 €
  • Efficacité lumineuse 12 lm/W pour une lampe de 100W
  • Durée de vie 1000 h
  • Remarque(s) Excellent rendu des couleurs (100)

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Les lampes à incandescence sont le type de lampes le plus utilisées dans le cercle privé (domestique). Elles sont utilisées dans la plupart des applications domestiques, que ce soit en extérieur ou en intérieur. La lumière est produite par le passage d'un courant électrique à travers un filament de tungstène dans une enveloppe constituée de verre ou de silicate sous vide ou rempli d'halogène.
Les lampes à incandescence existent sous des formes diverses et variées. Elles se déclinent en fonction de leur flux lumineux, de leur durée de vie, de leur forme, de leur taille...
Elles sont utilisées généralement dans des applications où un flux lumineux pas trop élevé est requis et où la la lumière est souvent allumée/éteinte. Certaines applications tirent profil de la relative forte production de chaleur de ce type de lampes. En effet plus de 95% de l'énergie émise par l'ampoule l'est sous forme de chaleur (infra rouges et chaleur "thermique"). Il est souvent dit que les ampoules à incandescence sont des radiateurs qui produisent un peu de lumière.
Les avantages de la lampe à incandescence sont leur prix (de l'ampoule en elle même et de l'équipement), leur diffusion à très grande échelle dans les enseignes, le large éventail de produits d'ampoules et de luminaires (presque toujours compatibles!), l'allumage instantané et à pleine puissance, le peu de mortalités précoces.
Les désavantages sont la courte durée de vie (typiquement le millier d'heures), la faible efficacité lumineuse (autour de 12 lm/W), l'attraction des insectes et la grande production de chaleur.
Pour prolonger la durée de vie du filament il est enfermé dans une ampoule de verre remplie de gaz inerte à basse pression. Deux phénomènes à "contre courant" se produisent. Une température plus élevée entraine une meilleure efficacité lumineuse ainsi qu'une lumière au spectre plus riche. Mais elle a aussi pour effet de réduire la durée de vie du filament.

Les différents types

Il existe une classification internationale relative aux formes des lampes à incandescence :

Désignation Forme
A Standard
B Flamme
BW Flamme torsadée
P Sphérique
E Champignon
R Sport
G Globe
T Tubulaire
T45 ou T60 Carrée