Lampe à halogène

Les différents types de lampes halogènes

La famille des lampes à halogène est assez diversifiée, en témoigne l'illustration suivante. Il existe deux grandes familles : TBT (très basse tension) et Tension secteur (230V).

Performances des lampes halogènes

Les lampes halogènes sont légèrement plus performantes que les lampes à incandescence classiques. Toutefois elles ont des performances largement en deçà des lampes à décharge (excepté pour l'IRC qui est de 100 sur les lampes à incandescence classiques et halogènes). En outre, les lampes halogènes très basse tension (12V) possèdent une meilleure efficacité lumineuse et une meilleure durée de vie les les lampes halogènes classiques (230V).

Données issues du catalogue OSRAM 2006/2007

Technologie

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 (Cf la théorie du corps noir). Par conséquent une lampes halogène possède une meilleure efficacité énergétique qu'une lampe à incandescence classique. 

Toutefois, il faut pouvoir parvenir à augmenter la température du filament tout en maintenant l'intégrité de la lampe. En lampe à incandescence classique chauffée au delà de sa température habituelle devient très rapidement défaillante du fait que le filament ne supporte pas une température trop élevée. Afin de maintenir le filament en bon état, on incorpore des substances halogénées dans la lampe, le cycle halogène  (cf paragraphe suivant) permet au filament de se "recycler" dans le temps.

La plus grande température d'une lampe halogène comparé à une ampoule à incandescence classique requiert une enveloppe qui soit constituée d'un matériaux spécial : quartz, verres spéciaux tels que le vycor (verre composé à 96% de silice). En outre, l'élévation de la température entraine une augmentation de l'émission de rayonnement ultraviolet, lequel est absorbé par un verre placé devant l'ampoule. (C'est la raison de l'existence d'une petite fenêtre de verre ou de plastique transparent devant l'ampoule des lampes à bureau et des lampes halogène de salon). A noter que certains modèles possèdent une enveloppe qui intègre un absorbeur d'ultra violets.

Le cycle halogène est d'autant plus actif que la distance entre le filament et le verre est réduite et que la température qui règne dans l'ampoule est élevée. Ceci explique pourquoi les lampes halogène sont réalisées différemment des lampes à incandescence classique. En effet, les lampes halogène galbent le filament. Cela réduit le volume de l'ampoule et améliore l'échauffement. La température de l'enveloppe est alors de 600°C et la pression de deux à trois atmosphères.  Quant à la douille est réalisée en céramique réfractaire

En outre, la lumière étincelante de l'halogène est très appréciée. Les couleurs sont plus vives et plus fraiches.

Principe de fonctionnement du cycle halogène

 
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 600°C), 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.

Le cycle halogène peut se formaliser par la réaction W + nX = W.X_n. Où W est le symbole chimique du tungstène et X celui de l'halogène.

Le filament

Au cours du cycle halogène, les molécules de tungstène qui se sont recombinées avec les molécules d'halogène ne se redéposent pas au même endroit d'où elles se sont sublimées. Par conséquent, le filament ressemble au schéma ci-contre lorsque la lampe a été utilisée un certain temps.

Ne pas toucher avec les doigts !

Attention à ne pas toucher l'ampoule avec les doigts car cela a pour effet de déposer des matières organiques (graisses) et minérales (sels de transpiration).

• Les graisses, une fois chauffées, ternissent la lampe . L'efficacité lumineuse s'en trouve amoindrit

• Les sels de transpiration réagissent avec le silice ce qui fragilise l'ampoule

Attention aux variateurs de tension...

Réduire la tension d'une ampoule à filament augmente sa durée de vie. Néanmoins, dans le cas des ampoules à halogène, il faut prendre en considération le fait que le cycle halogène ne s'opère qu'à pleine puissance. Si vous utilisez votre lampe halogène à mi puissance, le cycle halogène ne se fera pas correctement et le filament ne sera pas bien régénéré. C'est pour cela qu'il faut utiliser régulièrement la lampe à pleine puissance afin de permettre au filament de se régénérer.

Conclusion

Les lampes halogènes sont une évolution des lampes à incandescence. L'adjonction de substances halogènes permet de réduire l'évaporation du filament et d'augmenter la température de ce dernier. Ainsi la durée de vie et l'efficacité lumineuse sont augmentées. Passant respectivement de 12 lm/W à une vingtaine de lm/W et de 1000h à 2000h voire 4000h.

Réalisé le 02/10/2007 par Benjamin MONTEIL