lampe

Appareil destiné à produire de la lumière aux fins de s’éclairer.

Par une extension peu recommandable, on a appliqué pendant longtemps le nom de lampe aux tubes électroniques : valves, diodes ou triodes. De même façon abusive, l’on appelle souvent lampes des émetteurs de radiations infrarouges (lampes infrarouges), ultraviolettes (lampes germicides ou lampes de Wood).

Historique

La lampe résulta du besoin de l’homme préhistorique de s’éclairer pour pénétrer au fond des grottes. Il reconnut la possibilité de transporter le feu d’un foyer au moyen d’un brandon qu’il perfectionna en l’enduisant de poix ou de résine pour en faire la torche. Puis il substitua à cet élément combustible un liquide où trempait une mèche qu’on allumait ; ce fut la lampe à huile. Les premières en furent de simples coupelles de pierre ou des coquillages, mais avec les Chaldéens, les Phéniciens, les Étrusques, les Grecs et les Romains l’on vit apparaître des lampes très élaborées, finement œuvrées et décorées, montrant combien on attachait de prix à la lumière, qui devenait non seulement un auxiliaire utilitaire, mais aussi un symbole rituel se retrouvant dans l’objet lui-même.

Au Moyen Âge, un perfectionnement fut apporté lorsque l’on trouva un combustible non plus liquide, mais solide : ce fut la chandelle de suif ou le cierge de cire. Plus tard, Eugène Chevreul (1786-1889) découvrira la stéarine et on en fera la bougie.

Les lampes à combustible liquide ne s’en développèrent pas moins avec les lampes à pétrole, où le liquide, montant par capillarité dans une mèche de coton, brûle au contact de l’air dans un tube de verre. En 1784, le Suisse Aimé Argand (1755-1803) fabriqua la première lampe à courant d’air régularisé, à cheminée de verre et à mèche tissée en forme de cylindre creux, que le pharmacien français Antoine Quinquet (1745-1803) perfectionna. En 1800, Bertrand Guillaume Carcel (v. 1750-1812) dota cette lampe d’un automatisme de montée de la mèche. Il fut réalisé aussi des lampes à essence, d’usage plus délicat et dangereux, que Charles Pigeon (1838-1915) rendit possible en utilisant un réservoir garni d’étoupe.

Le gaz eut aussi des usages en éclairage, soit en le brûlant, soit en employant sa flamme pour porter à l’incandescence des corps réfractaires.

La lampe électrique

En son usage actuel, la lampe est plus généralement la lampe électrique.

Le premier type en fut la lampe à arc, issue des essais de sir Humphry Davy (1778-1829) et qui consiste à faire éclater un arc entre deux éléments métalliques ou de charbon. Dotées d’un régulateur par Léon Foucault (1819-1868), ces lampes servent encore parfois lorsqu’il s’agit d’obtenir de grandes puissances lumineuses : phare, cinéma, projecteurs militaires ou de théâtre.

En 1876 furent imaginées des lampes à incandescence à air libre constituées par un bloc de charbon sur lequel s’appuyait un crayon de charbon de faible section qui se trouvait porté au rouge par le courant traversant l’ensemble. De nombreux essais furent tentés pour créer une lampe à incandescence d’usage pratique. En 1878, Thomas Edison (1847-1931) en réalisa le premier modèle au moyen d’un filament de bambou carbonisé dans une ampoule où l’on avait fait le vide. Ce fut l’ancêtre de la lampe électrique à incandescence, dont le principe consiste à faire passer le courant électrique dans un filament pour le porter à haute température par effet Joule. La lampe d’Edison fonctionnait à 1 800 °C environ et avait pour inconvénient majeur de présenter une résistance qui décroissait lorsque la température s’élevait. Aussi, toute augmentation fortuite de tension entraînait une augmentation de courant et diminuait la durée de la lampe. Sa consommation était de l’ordre de 3 watts par bougie, ce qui était un très mauvais rendement, et sa durée de quelques heures seulement.

Mais bientôt apparurent des perfectionnements : filament de carbone étiré, puis de métaux réfractaires tels que le platine, le tantale, l’osmium, le tungstène, qui s’avéra finalement le plus intéressant ; au lieu du vide, on utilisa une atmosphère inerte : azote, argon, argon mêlé d’azote, azote mêlé de krypton, etc. Le filament métallique présente l’avantage par rapport au carbone d’offrir une résistance qui croît avec la température, ce qui assure un processus autorégulateur. Les perfectionnements successifs ont permis d’obtenir des rendements énergétiques de l’ordre de 20 lm/W avec une température de l’ordre de 3 000 K et une durée moyenne de vie de l’ordre de 1 000 h. Les lampes en ampoule de verre dépoli ou satiné diffusent la lumière et sont plus intéressantes que les ampoules de verre clair. Il existe aussi des lampes à réflecteurs internes contrôlant la lumière.

Pour les besoins de la photographie, on peut survolter des lampes spécialement fabriquées avec des attaches robustes et obtenir un fonctionnement à 3 200 K. La durée n’est plus alors que de 25 h environ pour les lampes de 250 à 500 W, et de 60 h pour les fortes lampes de studio de cinéma. Le rendement est de 25 lm/W environ, et l’actinisme est nettement amélioré à l’égard des surfaces sensibles. On a fait aussi des lampes qui fonctionnent à 3 400 K, mais leur durée n’est plus que de 2 à 4 h.

Lampes à halogènes

Une autre méthode consiste à réaliser les lampes non plus dans une ampoule de verre, mais dans un tube de quartz. Le filament est placé dans une atmosphère contenant des vapeurs d’halogènes. Au début, on utilisait surtout l’iode, mais aujourd’hui le brome est plus souvent employé, et le terme lampe à halogènes est plus correct. Dans ce type de lampe, le tungstène volatilisé en cours de fonctionnement ne va plus se déposer sur l’ampoule, plus froide, pour la noircir. Il est capté par l’halogène, et il se forme de l’iodure ou du bromure de tungstène gazeux, qui, au contact du filament à 3 200 K, se décompose ; le tungstène reprend sa place sur le filament, et l’halogène est de nouveau disponible. Cette lampe peut fonctionner à 3 200 K avec une durée de 2 000 h, un rendement de 25 lm/W et une parfaite constance, puisque l’enveloppe transparente ne noircit plus au cours de l’usage. Pour la photographie ou le cinéma, on réalise aisément des lampes fonctionnant à 3 400 K et ayant une durée correcte de 50 à 100 h.