Dites au revoir aux ampoules à incandescence (telles que nous les connaissons)

Par Chuck Newcombe

Je suis sûr qu'aujourd'hui, vous avez tous déjà vu une lampe fluorescente compacte (CFL) avec sa forme de petit serpentin dans un magasin alors que vous cherchiez une ampoule de rechange. La bonne nouvelle est que lorsque vous utilisez une CFL à la place d'une fidèle ampoule à incandescence, vous économisez de l'énergie. Un exemple, chez moi : un lustre à cinq ampoules qui consommait 300 watts n'utilise désormais que 60 watts, l'équivalent d'une ampoule à incandescence, tout en produisant la même quantité de lumière que les cinq ampoules précédentes. Ces CFL et les diodes électroluminescentes (LED) plus récentes, mais également plus chères, sont actuellement introduites pour remplacer les ampoules au tungstène moins efficaces, qui vont progressivement disparaître d'ici 2014 aux États-Unis.

Les CFL coûtent plus cher, mais en compensation, elles durent plus longtemps. Le problème : cela n'est vrai que si elles ne sont pas allumées et éteintes souvent, ni utilisées en extérieur dans des climats froids. Il se trouve que le petit radiateur, qui aide à ioniser la vapeur dans la lampe CFL au démarrage, possède la même caractéristique que les lampes à incandescence au tungstène : sa résistance est très basse lorsqu'il est froid, mais devient élevée quand il se réchauffe. C'est pourquoi les lampes à incandescence grillent à l'allumage, vous faites subir au filament en tungstène le débit de courant le plus élevé à l'allumage.

Un moyen d'obtenir la durée de vie complète d'uneCFL est de la laisser allumée sur de longues périodes, ce qui réduit la fatigue du filament chauffé sur des cycles allumage/extinction. D'après mon expérience, décrite ci-dessus, vous pouvez laisser la lampe allumée pendant cinq fois plus longtemps qu'une lampe à incandescence et ne pas utiliser plus d'énergie.

Courant de crête de la lampe à incandescence
Courant de crête de la lampe à incandescence
Lampe à incandescence en luminosité totale
Lampe à incandescence en luminosité totale

Coefficient de température de résistance pour le tungstène

La résistance à froid d'une lampe à incandescence de 100 W est d'environ 9,5 ohms. Si la résistance reste identique lorsque 120 V sont appliqués, la loi d'Ohm nous indique que l'ampoule dépense environ 12,5 ampères et dissipe aux alentours de 1 500 W. Bien évidemment, ce n'est pas ce qui se produit, car le filament chauffe et sa résistance augmente également. Il se trouve qu'à 120 V, sa résistance tourne autour de 144 ohms, soit 15 fois sa résistance à froid. Le courant en résultant est de 0,83 ampère et la dissipation de puissance est bien 100 W, comme annoncé.

Une expérience intéressante avec un ÉnergiMètre Fluke 43B

Il est possible de mesurer en millisecondes la constante de temps pour le changement de la résistance lorsqu'une pleine tension est appliquée. Et c'est pourquoi l'expérience suivante fonctionne.

Lorsque Fluke a présenté son premier outil d'analyse de qualité du réseau électrique en 1994, j'ai utilisé un variateur de lumière Triac pour faire varier la tension d'entrée sur une ampoule à incandescence, tout en mesurant l'entrée de tension RMS et le débit du courant conséquent.

J'ai observé que le courant de crête avait lieu à une entrée de tension RMS d'environ 55 volts. Dans l'exemple d'aujourd'hui, en utilisant une lampe halogène à haute efficacité (plus d'informations à leur sujet plus tard), la lampe consomme 0,39 ampère RMS (j'ai utilisé une boucle à dix tours à travers les mâchoires de ma pince de courant pour obtenir une mesure apparente de 3,9 ampères). Dans cet exemple, le courant de crête était presque de 1,2 ampère.

Comme je continuais à augmenter la tension, le courant RMS a augmenté, mais le courant de crête est descendu en dessous des 0,8 ampère.

Comment cela est-il possible ? En fait, le temps pendant lequel le courant circule dans l'exemple à faible luminosité est inférieur à 4 millisecondes, ce qui n'est pas assez pour chauffer le filament et avoir une résistance plus élevée, qui sera atteinte lorsque le courant circule deux fois plus longtemps (environ 8 millisecondes). Donc, le courant de crête est plus élevé à une luminosité plus faible.

Pour cet exemple, si vous faites le calcul (ou passez sur l'affichage de la puissance du Fluke 43B), vous découvrirez que la puissance à faible luminosité consommée par mon ampoule de test au courant de crête était d'environ 22 W, alors qu'à pleine luminosité, la puissance dépassait légèrement les 68 W.

En savoir plus sur ces nouvelles lampes halogènes

La lampe que j'ai utilisée pour mon dernier test est présentée comme une ampoule halogène à haute efficacité. Elle correspond à la même puissance lumineuse que la vieille ampoule de 100 W, mais elle ne consomme que 72 W. Comme je l'ai vérifié au cours de mon test, elle utilise toujours un filament en tungstène. Si je comprends bien, ces ampoules à incandescence à haute efficacité, et certaines ampoules de service spéciales, continueront d'être disponibles lorsque les vieilles ampoules standards seront supprimées en 2014 (aux États-Unis).

Qu'en est-il de ces nouvelles lampes LED ?

Les lampes compactes fluorescentes CFL ont l'inconvénient d'être néfastes pour l'environnement, car elles contiennent du mercure qui nécessite un traitement spécial pour son élimination, afin d'éviter la contamination de notre environnement.

Une nouvelle lampe de remplacement utilisera des diodes électroluminescentes, pour encore plus d'efficacité que les lampes fluorescentes compactes, mais à un coût beaucoup plus élevé, en tout cas jusqu'à présent. Les lampes LED s'allument instantanément et ne présentent pas les problèmes de démarrage à froid qui peuvent se produire avec des CFL.

Les nouvelles technologies de lampes ne reproduisent pas encore la lueur agréable des ampoules à incandescence classiques, mais elles sont en constante amélioration. Si le sujet vous intéresse, vous pouvez examiner les questions au sujet de l'évolution de nos technologies d'éclairage ici :
Disparition progressive des ampoules à incandescence
Informations sur les ampoules du programme Energy Star
Comment fonctionnent les lampes fluorescentes compactes et comment les atténuer