Description
Une ampoule à incandescence est une source de lumière dans laquelle un filament, contenu dans une ampoule en verre pauvre en oxygène, est chauffé par un courant électrique provenant d'une source de tension, ce qui provoque l'émission de lumière. Ce filament est constitué de tungstène, un métal de transition à très haute température de fusion. Initialement, on utilisait du carbone (issu du bambou, de la soie ou de la cellulose) ou d'autres métaux, comme le platine ou l'osmium. Le tungstène s'est avéré être la meilleure solution, notamment grâce à sa résistance aux hautes températures. Les lampes à filament de carbone (dites lampes à filament de carbone) sont encore produites à petite échelle à des fins décoratives, mais leur rendement est très faible. Philips a arrêté la production de sa dernière machine à lampes à filament de carbone à Weert en 2007. La résistance électrique du filament dépend de son épaisseur, de sa longueur et du type de matériau. Cette résistance est choisie pour obtenir le meilleur compromis entre flux lumineux et durée de vie à la tension de fonctionnement recommandée. La résistance électrique du filament de tungstène est 15 fois plus faible à froid qu'à chaud. L'allumage d'une lampe à incandescence s'accompagne donc d'une brève surtension, provoquant la vibration mécanique du filament par induction magnétique. C'est pourquoi la durée de vie de nombreuses lampes à incandescence s'arrête précisément au moment de leur allumage. Le filament est protégé de la combustion par une ampoule en verre contenant peu ou pas d'oxygène. Si l'oxygène de l'air atteint le filament suite à un dommage à l'ampoule, celui-ci brûlera en moins d'une seconde après l'allumage. Les premières lampes à incandescence étaient scellées sous vide, mais au début du XXe siècle, on découvrit que les lampes à argon produisaient une lumière plus intense et duraient plus longtemps. Il fallut néanmoins plusieurs décennies pour que les lampes à argon remplacent les lampes sous vide. Comparées aux lampes à gaz, les lampes sous vide ont une ampoule de plus grand diamètre et un verre plus épais. L'épaisseur du verre d'une lampe à gaz est de quelques dixièmes de millimètre. Même dans une lampe à incandescence dont l'ampoule est intacte, le filament s'évapore très lentement sous l'effet de la chaleur et se dépose à l'intérieur de l'ampoule en verre, la noircissant. Gonfler le ballon avec du gaz ralentit ce processus. La présence de traces de vapeur d'eau l'accélère en réalité.
