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Mai 2006

Comment fonctionne une lampe halogène ?

Elles éclairent mieux, et durent plus longtemps que les ampoules classiques. Quel est le secret des lampes halogènes ?

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Alors qu'une ampoule classique ne dure guère plus de 800 heures, une ampoule halogène peut durer plus de 2000 heures. Cette dernière, plus efficace, est aujourd'hui couramment utilisée non seulement pour les phares de voitures mais aussi pour les lampes de salon.

Les améliorations au cours des siècles

Depuis les ampoules de Thomas Edison à l'exposition universelle de 1881, dont les filaments de carbone émettaient difficilement une faible lumière orange, de nombreux progrès ont été faits. Le filament, d'abord : dans la plupart des lampes, il est en tungstène, un métal qui résiste à de très hautes températures (plus de 3410°C). Du coup, on peut chauffer le filament à plus de 2900°C et obtenir une forte lumière. Le problème, c'est que l'incandescence conduit à l'évaporation du métal, donc à la rupture prématurée du filament. De plus, le métal évaporé se dépose sur le verre de l'ampoule, atténuant ainsi sa transparence.

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  • Halogène est, en chimie, le nom de famille de quatre grands éléments : le fluor, le chlore, le brome, et l'iode.

Dans les années 30, on remplit donc les ampoules avec un gaz inerte (argon ou krypton), limitant cette évaporation. C'est encore la technique des ampoules classiques. En 1958, on trouve enfin une solution pour réduire l'usure du filament : les gaz halogènes (de halos, qui signifie sels), comme l'iode ou le bromure de méthyle). Ces gaz ont la faculté de capturer et de libérer les atomes de tungstène qui se détachent du filament (voir l'infographie ci-dessous).

Attention : fragile

Pour augmenter encore la luminosité, il faut réduire le diamètre du filament. Mais au-delà de quelques dixièmes de millimètres, il se rompt. On utilise donc des filaments torsadés. Reste le problème de la paroi de l'ampoule : le verre ne résiste pas à des telles températures. L'ampoule est donc en quartz, un matériau plus résistant à la chaleur mais aussi plus fragile. C'est pourquoi il ne faut pas toucher l'ampoule avec les doigts : la fine pellicule de graisse déposée à la surface va "griller" quand on allume la lampe. Résultat : une couche opaque qui nuit à la luminosité, et une surchauffe locale qui risque de faire éclater l'ampoule.

Lorsqu'il est porté à incandescence, le filament perd ses atomes de tungstène. Arrivés à la paroi de l'ampoule, plus froide, ces derniers sont capturés par les atomes de d'halogène, qui circulent dans l'ampoule. Quand cet assemblage arrive à nouveau à proximité du filament, il se casse et libère les atomes de tungstène qui se redéposent sur le filament.
Ce processus n'est pourtant pas éternel : les atomes se redéposent de manière aléatoire, et le filament est donc aminci à certains endroits et épaissi à d'autres. Les zones amincies finissent donc par céder un jour ou l'autre.

Rayonnement nocif

Comme la température des lampes halogènes est plus élevée que celle des lampes classiques, le spectre d'émission est décalé vers le bleu. Du coup la lumière émise est plus "blanche" que les lampes à incandescence. Elle donne donc un meilleur rendu des couleurs, mais émet aussi des rayons ultraviolets, nocifs pour la peau. C'est pourquoi la plupart des lampes halogènes ont un cache en verre qui filtre les rayons UV (ce cache en verre ou en plastique sert d'ailleurs aussi à éviter la manipulation de l'ampoule, voir le paragraphe précédent).

Une lampe gourmande en électricité

L'inconvénient des lampes halogènes, c'est qu'elles sont grosses consommatrices d'énergie. Alors que les ampoules classiques font entre 25 et 100 Watts, les ampoules halogènes atteignent souvent les 500 Watts. Certes, l'éclairage est plus fort, mais le consommateur utilise indifféremment les deux pour un même usage. Pour les économies d'énergie, mieux vaut donc adopter les ampoules fluo-compactes, dérivées de la technologie du néon, qui feront chuter votre facture de 80% et durent plus de 15 000 heures.

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