L'histoire de l'ampoule électrique, d'où ça vient ? Comment ça marche ?

C’est lors du XIXᵉ siècle (années 1800) que l’on retrouve les premiers essais de fabrication de lampe électrique. Composées de filaments en tout genre, ces ampoules électriques ne permettaient pas d’éclairer durablement. Les plus performantes, quant à elles, étaient fabriquées à l’aide de matériaux trop coûteux, ce qui ne permettait pas de les développer à grande échelle.

En 1835, le Britannique James Bowman Lindsay présente un premier prototype convaincant de l’ampoule électrique permettant de lire un livre à une distance de 50 cm. Un autre génie de Grande-Bretagne, Joseph Swan, découvre en 1860 que les ampoules à incandescence peuvent durer plus longtemps si l’on retire l’air contenu à l’intérieur.

Il faudra attendre 1879 avant que le chimiste ne mette au point la version définitive de son ampoule électrique, grâce à l’avènement des pompes à vide et l’utilisation d’un filament en carbone. Malheureusement, la lampe nécessitait beaucoup de puissance électrique pour fonctionner, ce qui la rendait instable et difficilement utilisable par le grand public.

C’est là qu’intervient notre illustre Thomas Edison ! Le 22 octobre 1879, après avoir testé d’innombrables types de filaments (et même un poil de barbe de son assistant, pour l’anecdote !), il présente au monde son ampoule électrique capable de s’allumer pendant 14,5 heures (un temps record pour l’époque !). Tout cela grâce à un accord commercial lui ayant permis de reprendre les travaux de notre cher Joseph Swan. 

Alors, en quelle matière a été confectionné ce filament ? En bambou carbonisé ! Personne n’y aurait pensé… Problème : même si sa durée de vie est plus longue, elle n’est pas éternelle, le filament disparaît malgré tout au bout de 30 heures. 

Là où Edison a marqué l’histoire, c’est qu’il n’a pas seulement inventé un modèle performant d’ampoule à incandescence. Il a également imaginé un système pour distribuer le courant jusqu’à cette lampe et est à l’origine de la norme E27 (E pour Edison) qui fait référence à la taille du culot en millimètres.

Alors que Thomas Edison se lance dans la fourniture d’électricité pour la rendre accessible à tout le pays, Lewis Howard Latimer, un de ses ingénieurs, brevette une nouvelle technologie en 1882. Grâce à un filament de carbone, il améliore considérablement la durabilité de l’ampoule électrique et sa facilité de conception.

Au début des années 1900, le filament de carbone est remplacé par celui de tungstène grâce au fabricant Osram. Ce métal est bien plus résistant aux températures extrêmes, ce qui rallonge une fois de plus la durée de vie de l’ampoule électrique.

En lisant l’historique de l’ampoule à incandescence, vous avez déjà compris qu’elle fonctionnait à l’aide d’un filament que l’on brûlait. Commençons d’abord par lister les éléments qui composent une lampe électrique avant d’en expliquer son fonctionnement.

Une lampe électrique se compose : 

Vous remarquez ainsi que l’on appelle à tort une lampe électrique une ampoule. En effet, l’ampoule désigne simplement la partie en verre.

Le fonctionnement d’une lampe à incandescence est relativement simple. Son filament est porté à une température de 1 600 °C grâce au courant électrique qui le traverse à l’aide des tiges en métal.

Grâce à l’absence d’air dans l’ampoule, le tungstène est chauffé à très haute température sans être brûlé. Ce qui signifie que si le courant électrique est trop faible, la lampe ne pourra pas s’allumer.

Sur le culot d’une ampoule électrique, vous pouvez observer deux indications : 

Il s’agit de l’intensité et de la tension nominale nécessaires pour que la lampe brille correctement. Trois cas de figure se présentent : 

Ainsi, plus la tension nominale d’une lampe est élevée, et plus son éclat sera fort dans des conditions normales.

Grâce aux innovations, il existe différents types d’ampoules électriques aujourd’hui, ayant toutes des caractéristiques différentes.

Cette ampoule est la plus connue, celle dont nous avons expliqué l’origine plus tôt. Comme nous l’avons vu, son fonctionnement repose sur l’incandescence d’un filament de tungstène. Toutefois, puisqu’elles consommaient beaucoup d’énergie et n’en utilisaient qu’une partie, les lampes à incandescence ont été progressivement interdites en 2008 dans les pays membres de l’UE (Union européenne). C’est la raison pour laquelle vous ne pouvez plus en trouver en vente aujourd’hui.

Inventée en 1959, elle comporte également un filament qui est évaporé et se confond avec un mélange de gaz dont un gaz halogéné (fluor, brome ou iode). En plus d’un éclat supérieur, elle a une durée de vie plus longue que la lampe à incandescence classique et consomme moins d’énergie.

De l’anglais Light Emitting Diode, les lampes LED convertissent l’électricité en lumière grâce à une très faible tension. Créées dans les années 60, elles émettent très peu de chaleur et sont particulièrement économes en énergie.

Avec les LED, on ne parle plus de watts pour indiquer leur puissance, ils servent seulement à connaître leur consommation d’électricité. L’intensité est mesurée par les lumens (lm) et on peut également choisir la température de la lumière (chaude ou froide) exprimée en kelvins (K).

Apparues en 1974, les ampoules fluocompactes sont encore plus lumineuses grâce à l’utilisation d’un néon replié et torsadé. Environ cinq fois moins énergivores que les ampoules à incandescence, elles sont aussi plus durables et ce sont des lampes plus faciles à recycler.

Vous comparez les ampoules et vous ne savez pas laquelle choisir pour optimiser au mieux votre consommation d’électricité et apporter un éclairage suffisant ? Voici quelques critères qui vous permettront de faire votre choix de façon éclairée (elle était facile celle-là).

Les LED sont aujourd’hui l’option à privilégier pour consommer le moins d’électricité possible. Très adaptables, vous pouvez les utiliser où vous voulez et personnaliser la couleur de la lumière ainsi que son intensité. Pour évaluer la consommation énergétique d’une lampe électrique, regardez le nombre de Watts.

Une lampe artificielle peine parfois à restituer les couleurs réelles, c’est pourquoi on peut se fier à l’indice IRC. Ce dernier indique la qualité de la lumière pour une lampe donnée, 100 étant le meilleur score. L’IRC est indiqué sur les ampoules, c’est le premier chiffre d’un code de 3 chiffres, le reste désignant la température de la lumière.

Dans l’idéal, choisissez un IRC de 70 à 79 pour les couloirs et inférieur à 69 pour les caves et garages. En moyenne, les Leds se positionnent entre 75 et 85, alors que les lampes halogènes sont proches de 100.

Une donnée importante pour choisir une ampoule électrique est sa puissance et son intensité. Car, même si la puissance est égale pour deux lampes distinctes, la luminosité varie beaucoup. On va donc s’intéresser à : 

Nous l’avons vu précédemment, certaines lampes électriques permettent d’obtenir une lumière chaude (jaune) ou froide (blanche). Généralement, les lumières chaudes sont plus confortables pour les yeux, et surtout, plus chaleureuses !

Plus la valeur de kelvins est faible, et plus la lumière sera dans les tons chauds. Au-delà de 5 500 K, par exemple, on obtient plutôt une lumière bleue/blanche et froide.

Le dernier paramètre à étudier est celui de l’angle de diffusion, que l’on appelle faisceau d’éclairage dans le jargon. Exprimé en degré (retour en cours de mathématiques), il indique comment est projetée la lumière depuis le centre de la lampe : 

Vous êtes désormais des expert-e-s de l’ampoule électrique et vous pourrez flâner dans les rayons des luminaires à la recherche de la lampe idéale, et surtout basse consommation ! Pour aller plus loin, pensez aussi à souscrire une offre d’électricité verte afin d’encourager le développement des énergies renouvelables. 🌿