Le cycle halogène est à l'origine des performances des lampes halogènes, il permet une durée de vie plus longue, une température de fonctionnement plus longue donc une lumière plus blanche et une efficacité supérieure tout en évitant le ternissement du verre de l'ampoule. Le principe du cycle halogène est connu depuis près d'un siècle, cependant, il n'a réellement été mis en pratique dans la technologie des lampes qu'à la fin des années 1950.
Les ampoules sont remplies en partie d'un gaz halogène. les halogènes constituent une famille d'éléments chimiques comprenant le fluor, le chlore, le brome, l'iode et l'astate. Typiquement, ce type de lampe utilise du diiode ( gaz de formule chimique I2 ) ou un dérivé bromé ( bromure de méthyle ).
Le cycle halogène a pour but de limiter la sublimation du tungstène constituant le filament et son dépôt sur le verre de l'ampoule. Le cycle peut se décomposer en trois étapes.
Etape 1
Les molécules de dihalogène sont présentes à l'intérieur de l'ampoule et côtoient des atomes de tungstène provenant du filament.
Etape 2
A bonne distance du filamanent, là ou la température est la plus faible, un atome de tungstène peut se combiner à plusieurs molécules de dihalogène de manière à former une molécule de plus grande taille.
Etape 3
Lorsque cette molécule est soumise à une température élevée, à proximité du filament, elle se décompose en molécules de diahalogène et en un atomle de tugnstène qui va se redéposer sur le filament.Les molécules de dihalogène peuvent à nouveau rencontrer un atome de tungstène de manière à recommencer un nouveau cycle.
Chimiquement, le cycle halogène peut se traduire par l'équation bilan suivante,
Où W est un atome de tungstène, X un atome d'halogène.
De manière à favoriser le cycle halogène, il est préférable que le verre de l'ampoule soit très chaud ( environ 250-350°C ), il est donc indispensable d'utiliser des matériaux particuliers comme le quartz ou Vycor de manière à résister à ces températures.
Au vu de ces quelques données, il semble donc qu'un filament puisse durer indéfiniment, en réalité plusieurs phénomènes interviennent, limitant la durée de vie du filament.
Dépôt du tungstène
Le tugnstène a une fâcheuse tendance à se redéposer en un point différent de celui d'où il vient.
Il apparaît donc une série de points fragiles sur le filament, ces points sont autant de zones de rupture potentielles. Plus ces zones sont fragilisées, plus leur résistance électrique est importante, plus elles sont chaudes et moins elles sont aptes à recevoir le dépôt de tugnstène. La fragilisation est donc accéléree en fin de vie du filament.
Attaque des parties froides
Le filament possède des zones froides, notamment au niveau des connections électriques. Les molécules de dihalogène ont tendance à réagir avec le tungstène en ces endroits, favorisant leur fragilisation. Aucune solution à ce problème n'a été trouvée à ce jour.
