Il existe de nombreuses sources lumineuses différentes. Selon l'utilisation que l'on veut en faire, certaines conviennent plus d'autres.
En dépit du nombre de modèles disponibles, il n'existe essentiellement que deux familles les lampes à incandescence et celles à décharge. (Les LED sont un exemple de famille n'appartenant pas aux deux précédemment citées).
On les caractérise (entre autre) par le rendement lumineux qui rend compte de la capacité à transformer le courant électrique en lumière visible.
Toutes les valeurs annoncées dans cette page sont à l'ordre de grandeur. En effet, dans les catalogues, de nombreux modèles sont proposés. Ainsi, on peut avoir des modèles qui optimisent un des paramètres, durée de vie par exemple, au détriment d'autres : température de couleur ou Indice de Rendu des Couleurs (IRC) par exemple.
I/ Les lampes à incandescence
Principe physique le courant qui traverse le filament 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.
a) Lampe à incandescence "classique"
On a bien ≈13 lm/W |
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 euro
- Rendement 12 à 20 lm/W
- Durée de vie 1000 h
- Remarque(s) Excellent rendu des couleurs
![]() Conversion de l'énergie électrique |
b) Lampe halogène
On a bien 20 lm/W |
Une lampe à halogène est une lampe à incandescence à laquelle on incorpore un gaz possédant des halogénés (17° colonne du tableau périodique des éléments). Par exemple du I2, CH3Br ou encore du CH2Br2.
Ce gaz régénère le filament, augmentant la durée de vie.
La température de fonctionnement est de 2900°C (3173K). Cette plus grande température qu'une ampoule classique demande que l'enveloppe qui constitue l'ampoule soit constituée de matériaux spéciaux quartz, verres spéciaux...
En outre, cela provoque l'émission d'un rayonnement ultraviolet, lequel est absorbé par le verre placé devant. (C'est la raison de l'existence d'une petite fenêtre de verre ou de plastique transparent devant l'ampoule des lampes à bureau.
Caractéristiques :
- Prix 5 à 20 euros
- Rendement 15 à 30 lm/W
- Durée de vie 2000 à 4000h
- Remarque(s) Excellent rendu des couleurs
II/ Les lampes à décharge
Principe physique le gaz subit une décharge électrique. Cette dernière fait émettre au mercure un rayonnement ultraviolet qui excite une substance fluorescente qui est déposée sur la surface intérieure du verre. Cette substance émet de la lumière blanche.
Les lampes à décharge ne peuvent pas être raccordées à un rhéostat.
a) Les tubes fluorescents ou Néons
On a bien 65 lm/W |
Les tubes fluorescents sont couramment appelé "Néons". Le gaz contenu dans le verre est composé d'argon et de vapeur de mercure (très peu) à basse pression.
Il existe différentes sortes de ces lampes
- Linéaire : néon classique
- Compacte : ce sont les lampes à économie d'énergie. (A noter qu'elles perturbent le réseau électrique). A noter qu'elles ne doivent pas être éteintes et allumées régulièrement. Sous peine d'une usure prématurée. En outre, elles mettent un certain laps de temps avant d'atteindre leur maximum de luminosité.
Circulaires ou en forme de U c'est un néon "tordu"
Leur durée de vie est inférieure à celle d'un néon (6.000 à 15.000 heures).
Caractéristiques :
- Prix 5 à 35 euros
- Rendement 50 à 80 lm/W
- Durée de vie 10.000 à 20.000 h
- Remarque(s) Le rendu des couleurs est de mauvais à bon. Le blanc émis est froid
b) Lampes à vapeur de mercure haute pression
Elles ont une pression 500 supérieure à celle des néons.
L'émission d'ultraviolets est réduite par cette haute pression.
Caractéristiques :
- Prix ? euros
- Rendement 50 à 70 lm/W
- Durée de vie 16.000 à 20.000 h
- Remarque(s) Le rendu des couleurs est de mauvais à bon. Le bilan émis est bleuté
c) Lampes à vapeur de sodium basse pression
Elles sont souvent préférées aux lampes à vapeur de mercure car elles présentent un meilleur rendement.
L'ampoule est remplie d'un gaz composé de néon, d'argon et d'un peu de sodium.
Le spectre d'émission est monochromatique (589nm=jaune orangée). Cela a pour conséquence que le rendu des couleurs est mauvais.
Elles sont donc utilisées lorsque le rendu des couleurs est secondaire (stades, route...)
Mais cette monochromaticité est aisément filtrée. C'est pour cette raison que les sites astronomiques imposent cette technologie aux alentours de ce dernier.
Caractéristiques :
- Prix ? euros
- Rendement 140 à 180 lm/W
- Durée de vie 16.000 h
- Remarque(s) Le rendu de couleurs est très mauvais et la lumière émise est jaune orangée.
d) Lampes à vapeur de sodium haute pression
Elles sont souvent préférées aux lampes à vapeur de mercure car elles présentent un meilleur rendement.
La lumière émise est plus éblouissante que les lampes à vapeur de mercure basse pression et possède un meilleur rendu des couleurs. Cela explique qu'elles soient beaucoup utilisées pour l'éclairage public.
Cependant, son spectre (rayonnement en bande spectrale) est plus difficile à filtrer pour les observatoires astronomiques.
Caractéristiques :
- Prix 25 à 30 euros
- Rendement 100 à 130 lm/W
- Durée de vie 12.000 à 22.000h
- Remarque(s) Le rendu des couleurs est mauvais. La couleur émise est orangée.
e) Lampes à halogénures métalliques
Le gaz composant l'ampoule est composé d'halogénures métalliques et de vapeurs de mercure haute pression.
L'émission est provoquée par la formation d'un arc électrique (de plusieurs centimètres)
Les éléments halogénés présents dans le gaz servent à augmenter la concentration en métaux vaporisés dans la zone chaude de l'arc.
Il y a émission d'ultraviolet qui doit être filtré comme pour les lampes halogènes.
Caractéristiques :
- Prix ? euros
- Rendement 70 à 90 lm/W
- Durée de vie 6.000 à 10.000h
- Remarque(s) Le rendu des couleurs est très mauvais. La couleur émise est le blanc
III/ La luminescences
Les diodes électroluminescentes (Leds)
La LED émet une lumière monochromatique. Sauf pour la LED blanche.
Elle peut donc convenir pour un éclairage d'ambiance (LED de couleur).
- Prix 0.1 à 2 euros
- Rendement 12 à 60 (100 pour des LEDs élaborées dans des laboratoires) lm/W
- Durée de vie 50.000 à 100.000h
- Remarque(s) :
Le rendu des couleurs est bon. Le coût de la lumière blanche est prohibitif (plusieurs dizaines d'euros pour une LED blanche d'une puissance lumineuse équivalente à une ampoule classique de 100W).