SCIENTIF’HIC – Les lumières de la connaissance…

Reprise des chroniques scientifiques des élèves de 1^ère et Terminale S du Lycée français de Manille. Et ouverture d’une nouvelle année sous le signe des lumières… de la connaissance !

 

Quand le Soleil ne suffit pas, l’ampoule prend le relais. Cet objet essentiel de la vie quotidienne a bouleversé les sociétés humaines et ses pratiques.  Elle apparait lors de la révolution industrielle et a subi de nombreuses modifications au fil du temps.

 

Les ampoules à incandescence

                 

C

onçue en 1835 par James Bowman Lindsay, tisserand et électricien écossais, la première ampoule électrique à incandescence repose sur un principe simple : l’ampoule, posée sur son culot, subit des courants électriques continus qui produisent de la lumière à partir de l’incandescence (émission de rayons lumineux due à la température importante de l’objet) du filament de carbone (obtenu par la carbonisation d’une matière organique).

 

Mais l’inventeur n’arrive pas à intéresser les industriels qui lui préfère alors les lampes à gaz.

 

                 

Heinrich Goebel, ingénieur germano-américain, est un des pionniers de la lampe électrique à incandescence. En 1854, il est le premier à illuminer son magasin de montres et d’horlogerie après le coucher du soleil à New York.

 

Je n’ai pas échoué. J’ai simplement trouvé 10 000 solutions qui ne fonctionnent pas.

Thomas Alva Edison

                 

En 1879, Thomas Alva Edison dévoile au monde une invention remarquable : une lampe capable de fonctionner plusieurs heures sans se détériorer. En portant un filament mince de carbone dans une ampoule vidée d'air (l’ampoule est vidée d’air pour l’obtention de l’incandescence idéale), il réussit, en octobre 1878, à faire fonctionner pendant quarante heures la première véritable lampe à incandescence.

 

 

Le rendement lumineux de ces ampoules à filament varie ainsi de 12 à 20 lumens par watt (lm/W).

 

Les ampoules halogènes

                                  

L’ampoule halogène et l’ampoule à incandescence reposent sur un principe similaire. Elles produisent de la lumière visible à partir d’un filament de tungstène porté à incandescence. Mais chez les ampoules halogènes, pour éviter une dégradation très rapide du filament, ce dernier est placé dans une ampoule en verre de quartz (idéale pour les hautes températures) renfermant des gaz halogénés à haute pression comme le diiode et le dibrome, ce qui donne son nom à cette ampoule.

 

Les atomes de tungstène et les halogènes forment directement des halogénures de tungstène qui se déplacent librement (c’est un gaz) et vers le filament plutôt que vers l’extérieur du verre qui est plus froid.

 

Avec la chaleur de l’incandescence, les halogénures de tungstène se séparent, permettant aux atomes de tungstène de se fixer sur le filament. Ceci permet aux lampes halogènes d’être plus petites que les lampes à incandescence.

 

 

La lampe halogène peut fonctionner à deux tensions différentes. Soit à une très basse tension de 12V (par exemple) ou à 230V qui est équivalente à la tension du réseau. La tension modifie simplement la lumière émise par l’ampoule. Les ampoules halogènes ont un rendement lumineux d’environ 18 à 25 lm/W.

 

Cette lumière spécifique est cependant sur le point de s’éteindre en Europe. La commission européenne a en effet décidé d'interdire la commercialisation d'ampoules halogènes à partir de septembre 2018, du fait de leur caractère polluant.

 

Les LED (diodes électroluminescente)

                 

Les ampoules LED (Light Emitting Diode) ne sont pas récentes, mais quelques évolutions technologiques (meilleure luminosité, meilleur rendu des couleurs, etc.) et une baisse des prix des matériaux se sont avérés nécessaires pour que ces ampoules se développent.

 

Aujourd'hui, leur rendement lumineux (plus de 100 lm/W), leur longue durée de vie, et leur résistance aux chocs les rendent incontournables. Les utilisations de LED sont très variées. On les retrouve aussi bien dans l’habitation que dans les voitures et même dans des écrans géants.

 

Une LED est une diode électroluminescente qui émet de la lumière lorsqu’elle est parcourue par un courant continu.  La lumière qu’elle émet est quasiment monochromatique, c’est-à-dire que les raies d’émission sont précisément définies (sur quelques nanomètres de longueur d'onde), ne correspondant quasiment qu'à une seule couleur.

 

 

Pour “émettre” une lumière blanche (addition de toutes les radiations lumineuses visibles), on pose une couche luminophore qui élargit son spectre de raies d’émission.

 

 

Et la lumière fut…

 

L’ampoule est une des plus grandes découvertes scientifiques des siècles derniers. Elle a ainsi changé les modes de vie en généralisant des activités communes au-delà du coucher du soleil. Aujourd’hui, ses évolutions ont permis leur miniaturisation et d’importantes économies d'énergie et de durée de vie.

 

Avant que de nouvelles sources lumineuses ne soient découvertes ?

 

 Gabriel DELAMARRE – 1^ère S

 

Sources :

 

http://cours.dirphot.free.fr/documents_divers/lampe_incandescence.pdf

http://www.futura-sciences.com/planete/questions-reponses/eco-consommation-sont-differents-types-ampoules-1720/

https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=10681#c5201+c5202+c20940973

https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=17163#c20940983

http://www.futura-sciences.com/tech/dossiers/technologie-led-eclairage-demain-1762/page/2/

https://pixabay.com/en/structure-light-led-movement-color-1591460/