Et la lumière fut! (partie 3)

PAR Michel GarneauPosted on

Ayant fait le tour de ce qu’est la lumière, de comment qualifier et quantifier celle-ci, et enfin des moyens de la diffuser dans les deux premières chroniques de cette série, nous nous tournons maintenant vers la question de la source de cette énergie lumineuse, soit l’ampoule. Comme nous le savons tous, le monde des ampoules a beaucoup évolué depuis quelques années et les nouvelles technologies permettent à la fois de produire plus de lumière tout en utilisant moins d’énergie que ce qui était possible il y a à peine quelques années. Voici un survol des options majeures qui nous sont offertes aujourd’hui.

Halogène
Les ampoules à halogène sont de loin les plus populaires, car elles sont simples, peu dispendieuses et émettent une quantité respectable de lumière. Elles appartiennent à la catégorie des lampes incandescentes, c’est-à-dire qu’elles fonctionnent par l’application d’un courant électrique à un filament, le réchauffant (jusqu’à 2500 oC dans ce cas précis) et le rendant luisant. Du côté construction, en plus du filament (en tungstène), on y retrouve du gaz à halogène et un récipient fait en quartz, ce dernier favorisé à la vitre en raison de sa tolérance accrue aux températures élevées. La lumière émise se situe généralement entre 2700 et 3200 degrés sur l’échelle Kelvin.

Alors qu’elles sont éprouvées, elles ne sont pas parfaites pour autant. Par exemple, le réchauffement continuel du filament mène éventuellement à son bris, la durée de vie ordinaire se situant dans la région de 1000 heures. D’autre part, la chaleur produite par le filament, puisqu’elle ne sert pas uniquement à l’éclairage, représente un gaspillage d’énergie. Enfin, ces ampoules sont très sensibles aux impuretés qui peuvent se retrouver sur la paroi extérieure, d’où le besoin d’éviter d’y toucher avec nos doigts.

Xénon/DHI
Aussi connues sous le nom DHI (pour décharge à haute intensité), les ampoules dites au xénon nous sont familières en raison de leur utilisation sur les autos haut de gamme. Reconnaissables par leur éclairage plutôt blanc (la lumière émise se situant généralement entre 3900 et 4200 K), il s’agit d’un tube en quartz rempli de gaz avec des électrodes en tungstène. Du côté fonctionnement, on peut identifier trois phases distinctes, chacune exigeant des paramètres d’opération différents. Au début, on parle de la phase « ignition », où une impulsion de courant à haute tension (parlons d’environ 20 000 volts) produit une flammèche qui ionise le gaz et permet au courant de circuler entre les deux électrodes. Ceci a pour effet de hausser la température à l’intérieur de l’ampoule, chose qui mène à la vaporisation des sels présents, facilitant le flux du courant. Enfin, un courant continuel à plus basse tension (moins de 100 volts) est fourni, maintenant l’arche électrique. La transition entre les différents besoins électriques est effectuée par le ballast. Du point de vue consommation, alors que l’énergie requise pour allumer la lampe est plus élevée qu’une ampoule à halogène, une fois allumée, elle consomme moins tout en émettant plus de lumière. La durée de vie est aussi supérieure; une ampoule DHI offrant environ 2000 heures de service. Du côté des inconvénients, les ampoules DHI sont plus dispendieuses et plus complexes. De plus, le processus d’allumage fait en sorte qu’il faut prévoir un laps de temps avant que celles-ci puissent être à leur rendement maximal.

Diode électroluminescente (DEL)
Le fonctionnement des DEL est complexe et, malheureusement, une explication de celui-ci est bien au-delà de la portée de cette chronique. Toutefois, les points importants à retenir sont qu’elles requièrent très peu d’énergie et, en raison de leur petite taille, peuvent être structurées de sorte à émettre beaucoup de lumière, et ce, dans un grand choix de couleurs. Aussi, alors que les DEL n’émettent pas de chaleur en tant que telle à l’allumage, elles produisent de la chaleur au niveau de l’émetteur (soit la base), chose qui exige l’utilisation d’un système de refroidissement ou de gestion de chaleur.

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