Lampe à incandescence
Une lampe à incandescence est constituée d'un filament métallique enfermé dans une ampoule en verre. Lorsque l'électricité passe dans le filament électrique, il est porté à incandescence. Il est chauffé, alors, il produit de la lumière (voir fonctionnement). L'ampoule est remplie d'un gaz inerte pour que le filament ne se consume pas.
Les lampes à incandescence ont été mises au point à partir de 1879 par Joseph Swan, Thomas Edison (filament de carbone) et Carl Auer von Welsbach (filament de tungstène).
Description détaillée
Le schéma suivant montre la coupe transversale d'une ampoule à incandescence :
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Le filament est relié à la base de l'ampoule. Selon la forme de l'ampoule, la base est une vis ou une baïonnette. La base est en contact avec le plot, ce qui permet à l'électricité de passer à travers le filament.
Fonctionnement
Le courant est une propagation d'électrons. Certaines matières peuvent être de bons conducteurs, le métal par exemple.
Le filament, dans une ampoule à incandescence, est fait de tungstène. Il présente une résistance au passage du courant. Lorsque l'électricité passe dans le filament, une partie de l'énergie électrique se transforme en chaleur : le filament s'échauffe à presque 3 500 °C. Comme le filament est presque dans le vide, il ne peut qu’émettre de la lumière par rayonnement thermique.
Attention, nous avons dit le vide pour comprendre plus facilement. Mais pas question de toucher une ampoule électrique en fonctionnement, car, dans la réalité, le filament n'est pas totalement dans le vide et le gaz environnement, puis l'enveloppe en verre sont chauffés. L'enveloppe extérieure peut atteindre 200 °C, suffisamment chaud pour brûler du papier. Bien que cela ne soit pas très chaud par rapport au filament, il faut attendre qu'elle refroidisse avant de la toucher!
La durée de vie, réduite à mille heures, est un compromis entre la lumière produite et la longévité espérée. En effet, pendant le fonctionnement normal, le tungstène du filament s'évapore légèrement. À force de rapetisser, le filament finit par se rompre. L'ampoule devient alors inutilisable : le circuit électrique est ouvert et il n'y a plus de courant dans l'ampoule. Plus la température du filament est élevée, plus l'éclairage est efficace, mais plus vite le filament s'évapore.
Afin de limiter l'évaporation du tungstène, les ampoules, autrefois sous vide, sont remplies d'un gaz inerte.
vikiliens
Les inventeurs
- Joseph Swan : lampe à incandescence à filament de papier, puis de coton. Brevets dès 1860 ; mise au point et fabrication en 1880 ; lancement en 1881 ;
- Thomas Edison : perfectionne la lampe de Swan (1879) ; fabrique des lampes à filament bambou, puis de carbone, inventées par l'ingénieur Lewis Howard Latimer (wp) en 1882 ;
- Carl Auer von Welsbach: lampe à filament de tungstène (1906).
Sources
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