Le principe de fonctionnement de ce type de lampe est extrêmement simple, comme son nom l'indique, il s'agit d'un phénomène d'incandescence. Un filament conducteur est porté à haute température par le passage d'un courant électrique, comme tout corps chauffé, le filament émet alors de la lumière.
Constitution
Une lampe à incandescence est donc constituée d'une ampoule en verre contenant
un gaz de remplissage ou un vide poussé.
Le filament, relié aux connections électrique est réalisé en tungstène, un matériau très réfractaire dont la température de fusion est de 3653 Kelvins ( 3380° Celsius ), on ajoute dans de faibles proportions des additifs destinés à améliorer les qualité du tungstène ( oxyde de thorium ).
Il est à noter que les premières lampes, définitivement mises au point par Thomas Edison à Orange ( New Jersey, USA ) en 1879, utilisaient un filament réalisé en graphite ( lampes à filament de carbone ). Ce type de lampes, au rendement faible et très fragiles n'est plus utilisé qu'à des fins décoratives ou expérimentales.
Toutes les lampes comportent également un fusible dont la fonction est d'assurer le protection du réseau électrique lors du "claquage" de la lampe.
Enfin le verre de l'ampoule est choisi en fonction des conditions d'utilisation de la lampe. Les lampes dépolies ou satinées subissent un traitement chimique visant à modifier l'état de surface du verre. Cette opération concerne toujours la face interne de l'ampoule.
Température et couleur
Le passage d'un courant électrique dans le filament impose un échauffement à celui-ci. La température peut atteindre 2823 Kelvins ( 2550 ° Celsius ) pour une lampe d'usage courant. Dans le cas des lampes halogènes cette valeur peut atteindre 3200 Kelvins ( 2927 ° Celsius ).
Pour une lampe nue, la munière produite dépend essentiellement de la température du filament. Plus elle sera élevée, plus la lumière sera blanche. En théorie, pour produire une lumière de même qualité que la lumière solaire, une lampe à incandescence devrait utiliser un filament porté à 5222 Kelvins ( 4949 ° Celsius ), ce n'est bien entendu jamais le cas.
On peut se rendre compte de l'influence de la température en manipulant le variateur d'une lampe halogène, en position minimale, la lumière est orange/jaune, la température du filament est relativement basse, au fur et à mesure qu'elle s'élève, la lumière devient de plus en plus blanche.
Gaz ou vide ?
Si une ampoule était remplie d'air, le dioxygène oxyderait rapidement le filament porté à haute température. On peut évaluer la durée de vie d'une telle ampoule à quelques dizièmes de secondes.
Les premières lampes utilisaient donc des ampoules dans lesquelles on avait fait le vide, cette solution, la plus évidente, est encore employée aujourd'hui. Dans ce type de lampes, le filament, s'il n'est plus oxydé a tendance à se sublimer, ce qui signifie que porté à haute température il perd des atomes qui se retrouvent sous forme gazeuses dans l'ampoule. Ceci a deux conséquences, le filament perd des atomes et s'amincit, un claquage se produit ensuite, les atomes sublimés peuvent se déposer sur le verre de l'ampoule qui s'opacifie.
De manière à améliorer la durée de vie, on remplit donc l'ampoule avec des gaz inertes, il peut s'agir d'azote, d'Argon, de Krypton ou de Xénon. Le gaz le plus efficace est le Xénon, c'est aussi le plus cher, on emploie couramment de l'Argon bon marché ou le Krypton pour les lampes de gammes supérieures. Le gaz de remplissage limite dans une certaine mesure la sublimation du tungstène et permet ainsi de porter le filament à des températures plus élevées sans diminuer son espérance de vie.
