Présentation des lampes à décharge

Présentation des lampes à décharge

      Les molécules du gaz métallique utilisées dans les lampes à décharge ont la faculté de pouvoir s'ioniser lorsqu'elles sont soumises à la différence de potentiel créée entre les électrodes situées de chaque côté de la lampe. Les électrons libérés sont attirés par l'électrode positive – nommée cathode – et les ions négatifs par l'autre, nommée anode. Un énorme flux d'électrons traverse l'ampoule.

     Lors du passage de ce flux, se produisent de nombreuses collisions entre les électrons circulants et ceux présents dans le gaz de la lampe. Lors de ces collisions, les électrons sont chassés de leur orbite, changent de couche et y reviennent en émettant un photon, dont la longueur d'onde (sa couleur) dépend de l'énergie qu'il contient mais habituellement comprise dans le spectre du visible ou de l'ultraviolet. Ils peuvent également se libérer complètement de l'atome qui les contient, et ainsi accroître le courant d'électrons circulants. C'est ainsi qu'un phénomène d'amorçage se produit à la mise sous tension de la lampe?: le courant initialement très faible explose littéralement pour atteindre la puissance maximale donnée par le générateur électrique.

      La couleur de la lumière émise par luminescence, par ces lampes dépend du gaz utilisé :

            L'hélium donne une couleur orange tirant sur le blanc mais peut tirer aussi sur le gris, le bleu ou le vert-bleu sous certaines conditions. L'hélium est utilisé par les artistes pour des besoins éclairages particuliers,

            L'argon donne une couleur violet et bleu lavande pâle. L'argon est souvent utilisé avec des vapeurs de mercure,

            Le néon donne une couleur rouge. Le néon donne une lumière intense et est fréquemment utilisé pour les enseignes au néon et les lampes au néon,

           Le mercure s'approche du bleu tout en produisant une quantité d'ultraviolet importante. Le mercure est utilisé en combinaison avec le phosphore pour générer de nombreuses couleurs du spectre lumineux, il est aussi largement utilisé dans les lampes à vapeur de mercure et les lampes aux halogénures métalliques. Enfin, le mercure est aussi souvent utilisé avec de l’argon.

           Le sodium rayonne dans le jaune. Souvent on le mélange avec du néon pour rendre la lumière orangée. Le sodium est largement utilisée dans les lampes à vapeur de sodium.

           Le xénon (récemment employé pour l'éclairage des automobiles) est le gaz qui permet de s'approcher le plus possible du blanc pur. Il est utilisé dans les stroboscopes, les phares au xénon, les lampes à arc au xénon, et par les artistes pour des besoins d'éclairage particuliers.

Historique :

      Francis Hauksbee a, le premier, décrit une lampe à décharge en 1705. Il montra qu’un globe de verre dans lequel on a réalisé un vide partiel ou complet, lorsqu’il est chargé d’électricité statique, peut produire une lumière suffisante pour permettre de lire. Sir Humphry Davy décrivit en 1802 le premier arc électrique à la Royal Institution de Londres. Depuis, de nombreuses recherches ont été réalisées sur les sources de lumière à décharge, car elles produisent de la lumière à partir de l’électricité de façon considérablement plus efficace que les ampoules à incandescence.

      Plus tard, on a découvert que l’arc de décharge peut être optimisé en utilisant un gaz inerte au lieu de l’air en tant que milieu. Pour cette raison, dans le passé, des gaz nobles tel que le néon, l’argon, le krypton ou le xénon furent employés tout comme le dioxyde de carbone.

      L’introduction de la lampe à vapeur de métal, incluant divers métaux à l’intérieur du tube de décharge, fut une avancée postérieure. La température du gaz de décharge vaporise un peu de métal et la décharge est alors produite presque exclusivement par la vapeur de métal. Habituellement, on utilise du sodium et du mercure en raison de leur haute pression de vapeur qui augmente l’efficacité de l’émission électromagnétique dans le spectre visible.

      Un siècle de recherche supplémentaire a conduit à des lampes sans électrodes. À la place, le gaz est excité par des émetteurs de micro-ondes ou d’ondes radio. De plus, des sources de lumière de puissance bien moins importante ont été créées, permettant d'étendre les applications de l’éclairage à décharge aux habitations ou aux utilisations en extérieur.