Lampes à incandescence : types, caractéristiques techniques, comment bien choisir

Malgré une liste entière de défauts découverts en comparaison avec d'autres sources de lumière artificielle, les ampoules à incandescence restent demandées aussi bien dans le domaine domestique que dans les secteurs industriels.

Appareils bon marché et simples d'utilisation, ils ne veulent pas céder leur place, même si un grand nombre de substituts plus économiques et « durables » sont apparus sur le marché – par exemple, les ampoules à LED.

Quel est donc le secret principal de leur succès et pourquoi sont-elles toujours populaires ? Nous examinerons ces questions dans notre article en nous tournant vers les caractéristiques techniques des ampoules ordinaires, leurs principaux types. Nous examinerons également les avantages et les inconvénients et donnerons des recommandations pour choisir une ampoule traditionnelle.

Structure d'une ampoule à filament

Jusqu'à récemment, les lampes à incandescence (LN) étaient utilisées partout et sont encore achetées aujourd'hui – elles peuvent fonctionner à « pleine puissance », éclairant vivement la pièce, ou réduire leur intensité à l'aide d'un variateur. En raison de la prévalence des ampoules traditionnelles, de nombreuses personnes connaissent leurs caractéristiques structurelles.

De plus, on a souvent dû « faire connaissance » en raison de la panne de la source lumineuse : le filament en tungstène grillait, le verre se brisait ou l'ampoule se détachait du culot.

Certains fabricants utilisaient des matériaux plus fiables et éprouvés et prenaient la production d'ampoules à incandescence tellement au sérieux que leurs produits fonctionnent déjà depuis plusieurs décennies. Mais c'est plutôt l'exception que la règle – aujourd'hui, aucune garantie de longue durée de service n'est donnée.

Représentation schématique de l'ampoule avec indication des parties principales. La construction de la source de lumière artificielle n'a presque pas changé depuis l'invention, seuls les matériaux et la composition du gaz remplissant l'ampoule ont été améliorés.

L'élément actif principal est ce qu'on appelle le filament, fixé sur des supports et connecté aux électrodes. Au moment de la connexion électrique, une tension le traverse, provoquant simultanément chauffage et luminosité. Pour que l'émission devienne visible, la température de chauffage doit atteindre 570 °C.

Le tungstène est reconnu comme le métal le plus résistant aux hautes températures. Il commence à fondre lorsqu'il est chauffé à 3422 °C. Pour maximiser la surface de rayonnement tout en réduisant le volume du filament à l'intérieur de l'ampoule en verre, on le tord en spirale.

La lumière jaune habituelle et confortable, qui crée une atmosphère chaleureuse dans la maison et est visuellement considérée comme «chaude», se produit lorsque le filament est chauffé entre 2830 et 2850 °C.

Pour protéger le tungstène du processus d'oxydation, typique des métaux, on évacue l'air de l'ampoule et on le remplace par du vide ou un gaz (krypton, argon, etc.). La technologie de remplissage sous vide est obsolète ; pour les lampes domestiques, on utilise le plus souvent un mélange d'azote et d'argon ou du krypton.

Les tests ont révélé une durée de combustion minimale de la lampe de 1 000 heures. Cependant, compte tenu des causes aléatoires qui peuvent endommager prématurément les appareils, il est admis que les normes ne s'appliquent qu'à 50 % des produits de chaque lot. La durée de fonctionnement de l'autre moitié peut être plus ou moins longue, en fonction des conditions d'utilisation.

Types et caractéristiques d'utilisation des ampoules à incandescence

Les caractéristiques de qualité et le marquage des ampoules au tungstène sont réglementés par la norme GOST R 52712-2007. Selon le type de remplissage de l'ampoule, les lampes à incandescence sont divisées en variantes à vide et à gaz.

Les premières durent moins longtemps en raison de l'évaporation inévitable du filament de tungstène. De plus, les vapeurs de tungstène se déposent sur l'enveloppe en verre de la source à vide, ce qui réduit considérablement la transparence et la capacité du verre à transmettre la lumière. Elles sont produites avec un monospirale et portent la lettre V dans leur désignation de nomenclature.

Dans les appareils à gaz, les inconvénients des ampoules à vide sont minimisés. Le gaz réduit le processus d'évaporation et empêche le dépôt de tungstène sur les parois de l'ampoule. Les types à gaz à monospirale sont désignés par la lettre G, et les ampoules à double spirale, c'est-à-dire bispirales, sont marquées par la lettre B. Si la variété bispirale porte la désignation BK, cela signifie que du krypton a été utilisé dans son remplissage.

Dans les ampoules halogènes (lampes à incandescence halogènes), on ajoute du brome ou de l'iode au remplissage de l'ampoule en verre, grâce à quoi les atomes de tungstène évaporés retournent sur le filament après évaporation. Les halogènes sont produits sous deux formats : sous forme de tubes en quartz avec une longue spirale, ou en version capsule avec un élément de travail compact.

Dans les normes d'État, la division en groupes se fait par domaine d'application, mais d'autres caractéristiques sont également concernées. Supposons qu'au même niveau, on considère les « lampes à incandescence électriques miniatures » (LN mn) et les « lampes à incandescence infrarouges à miroir » (ZK – appareils à répartition lumineuse concentrée, ZD – à répartition moyenne) – comme vous pouvez le voir, différents critères ont été choisis pour désigner les catégories.

Il existe des groupes que l'on peut considérer comme les plus demandés :

• d'usage général ;
• pour les véhicules ;
• projecteurs;
• miniatures, etc.

Examinons les domaines d'application et les particularités des différentes catégories, qui peuvent dans certains cas se chevaucher.

La description des exigences techniques pour chacune des catégories énumérées peut être trouvée dans les sections correspondantes de la norme GOST. En raison des particularités de conception et du domaine d'application, le marquage des dispositifs des différents groupes diffère.

Il est plus facile de choisir une lampe si l'on se repère aux symboles conventionnels. Ils reflètent les caractéristiques techniques importantes, le domaine d'utilisation possible, les particularités de conception et de fabrication.

Le marquage des fabricants étrangers ressemble au marquage national, mais a ses propres particularités. Il est généralement apposé par estampage sur le culot et sert de l'un des moyens de distinguer le produit original de la contrefaçon.

Au début, sont indiquées de 1 à 4 lettres qui reflètent les caractéristiques de conception distinctives. Pour un décodage plus facile, la première lettre du critère fondamental est prise comme base, par exemple, G – lampe monospirale à gaz, V – lampe monospirale à vide, K – lampe au krypton, etc.

Ensuite, l'indication de la fonction :

• J – ferroviaire ;
• A – automobile ;
• SM – aéronautique ;
• PJ – pour projecteurs, etc.

Après les lettres se trouvent des chiffres indiquant les caractéristiques techniques – la tension (V) et la puissance (W). Le marquage des lampes de type spécial diffère : la puissance n'est pas indiquée, mais on peut déterminer le courant, le flux lumineux ou l'intensité lumineuse. Si le dispositif comporte deux spirales, la puissance de chacune est indiquée séparément.

Le dernier chiffre peut désigner le numéro de développement si la conception a été modifiée.

Principales caractéristiques techniques

Le paramètre le plus important des sources lumineuses à filament est la puissance, mesurée en watts. Les lampes ont des usages variés, donc la plage est large – de 0,1 W pour les « lucioles » indicatrices jusqu'à 23 000 W pour les projecteurs de phares.

Les entreprises General Electric et Osram produisent des luminaires puissants pour les productions théâtrales et cinématographiques.

Les projecteurs diffèrent non seulement par la puissance (jusqu'à 24 000 W), mais aussi par le flux lumineux. Un projecteur à LED peut produire 400 000 lumens, tandis qu'une lampe à incandescence spéciale peut produire 800 000 lumens.

Dans les usages domestiques, on utilise des appareils de faible puissance, principalement de 15 W à 150 W, tandis que dans le secteur industriel, on emploie des lampes d'une puissance allant jusqu'à 1500 W.

La qualité du flux lumineux et le degré de diffusion sont déterminés par le matériau de l'ampoule. La transmission lumineuse maximale est caractéristique des lampes à verre transparent, tandis que les deux autres types absorbent une partie de la lumière. Par exemple, le verre dépoli de l'ampoule vole 3 % du flux lumineux, et le verre blanc en vole 20 %.

Souvent, la puissance des lampes à incandescence domestiques est limitée par le matériau des luminaires (abat-jour, plafonniers). Les fabricants de lustres et d'appliques indiquent généralement les paramètres recommandés – en général 40 W, plus rarement 60 W.

Les ampoules électriques ordinaires chauffent beaucoup les objets environnants, contrairement par exemple aux lampes LED ou aux lampes halogènes de faible puissance, c'est pourquoi elles ne peuvent pas être utilisées pour une installation dans des plafonds tendus.

En 2011, les lampes à incandescence ont été officiellement reconnues comme peu économiques et dangereuses en raison du risque d'incendie, c'est pourquoi une loi a été adoptée pour cesser la production de sources lumineuses de 100 W. À l'ordre du jour – une loi interdisant les appareils de plus de 50 W.

Cependant, l'utilisateur ne perd rien, car sur le marché moderne, il existe un grand nombre de lampes à LED plus performantes et économiques lampes à LED et d'autres alternatives.

Tableau reflétant l'efficacité de différents types de lampes domestiques. D'après les caractéristiques techniques indiquées, on voit clairement comment les lampes à incandescence perdent face aux alternatives sur tous les points.

Aujourd'hui, beaucoup abandonnent le type de lampe obsolète en raison de la forte consommation d'électricité et de la courte durée de vie. Cependant, il existe des catégories de personnes qui préfèrent acheter des sources bon marché et inefficaces – grâce à elles, la production d'ampoules à incandescence se poursuit.

Le deuxième indicateur important à prendre en compte lors de l'achat – le type de culot de la lampe à incandescence, déterminé par la taille. Les lampes à LED importées et nationales ont de nombreux types de culots, tandis que les lampes simples se limitent à trois.

Si vous devez remplacer une ampoule dans un lustre ou une lampe de bureau, veillez impérativement au diamètre du culot – E14 ou E27. Les appareils avec un culot E40 ne sont pas utilisés dans les ménages.

Aujourd'hui, les fabricants sont tenus d'emballer chaque produit dans une boîte individuelle, de sorte que les caractéristiques techniques se trouvent sur celle-ci. On indique généralement la puissance, la classe d'efficacité énergétique (faible – E), le type de culot, la transparence de l'ampoule, la durée de vie en heures.

Avantages et inconvénients des ampoules à incandescence

Le consommateur continue d'acheter des ampoules non économiques grâce à toute une série d'avantages, bien que certains d'entre eux soient très relatifs.

D'après les avis, elles sont choisies pour les qualités suivantes :

• coût faible ;
• absence d'équipement de régulation de démarrage ;
• allumage instantané après mise sous tension ;
• lumière « domestique » familière ;
• absence de substances nocives ;
• aucune réaction aux basses températures ni aux impulsions électromagnétiques.

Cependant, peu de gens évaluent la qualité du flux lumineux ou la pulsation, car pour la majorité, le premier facteur reste déterminant.

Mais les inconvénients sont bien plus importants, car ils incluent un rendement lumineux relativement faible, une durée de vie limitée, une faible plage de température de couleur (lumière jaune uniquement), une sensibilité aux fluctuations de tension du réseau et un risque d'incendie.

Si vous allumez une ampoule à incandescence de 40 W, au bout d'une demi-heure, elle chauffe à +145-148 °C et commence à chauffer les objets environnants, ce qui peut provoquer un incendie accidentel.

Il est désormais possible de comparer en pratique le fonctionnement des lampes à incandescence, des lampes à décharge et des analogues à LED. Tous ceux qui ont remarqué la différence de consommation d'énergie sont déjà passés aux dispositifs économes en énergie.

Recommandations pour le choix d'une ampoule

Lors de l'achat d'une ampoule, on se base principalement sur la taille du culot et la puissance. Ces deux paramètres peuvent être facilement déterminés à partir de l'ancienne source lumineuse grillée.

Spécialement pour les amateurs d'ampoules traditionnelles, des dispositifs filamentaires à LED sont fabriqués, similaires par leur forme mais nettement supérieurs par leurs caractéristiques.

Si vous choisissez un dispositif de puissance inférieure, le flux lumineux sera plus faible ; si vous en choisissez un de puissance supérieure, vous risquez l'intégrité des abat-jour, qui peuvent se déformer en raison de la température élevée de chauffe.

Outre les caractéristiques techniques, il convient de prêter attention à la qualité de fabrication de l'ampoule. Il est préférable de privilégier les produits avec un contact de culot large, un conducteur de courant soudé et un filament stable et bien fixé.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Encore plus d'informations éducatives et intéressantes sur la production, l'utilisation et les défauts des ampoules à incandescence sont disponibles dans les vidéos réalisées par des spécialistes et des amateurs.

Faits intéressants sur les ampoules à incandescence :

Comment se déroule la production des ampoules à incandescence :

Aperçu comparatif des différents types d'ampoules :

Informations populaires sur le choix des lampes pour la maison :

Le consommateur est libre de choisir l'ampoule à usage domestique. Cependant, il ne faut pas se laisser tenter par le bas prix et un avantage trompeur.

Étant donné que nous utilisons l'éclairage en permanence et qu'il y a généralement plus d'une dizaine d'ampoules dans une maison, il convient de revoir ses habitudes. De nombreux utilisateurs sont déjà passés à des ampoules LED plus fiables, économiques et sûres.

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Si vous préférez utiliser des ampoules traditionnelles au lieu d'ampoules économes en énergie et souhaitez partager votre avis à leur sujet, écrivez votre point de vue sur l'opportunité d'utiliser des ampoules ordinaires sous cet article.