Lampe à décharge - Définition

Introduction

Lampe germicide à vapeur de mercure

Une lampe à décharge est une lampe électrique constituée d'un tube ou d'une ampoule en verre remplie de gaz ou de vapeur métallique, sous haute ou basse pression, au travers duquel on fait passer un courant électrique, il s'ensuit une conversion en photons donc de lumière.

La couleur de la lumière émise par luminescence, par ces lampes dépend du gaz utilisé :

• le néon donne une couleur rouge;
• le mercure s'approche du bleu tout en produisant une quantité d'ultraviolet importante ;
• le sodium rayonne dans le jaune. Souvent on le mélange avec du néon pour rendre la lumière orangée ;
• le xénon (récemment employé pour l'éclairage des automobiles) est le gaz qui permet de s'approcher le plus possible du blanc pur.

Principe de fonctionnement

Les molécules du gaz métallique utilisé ont la faculté de pouvoir s'ioniser lorsqu'elles sont soumises à la différence de potentiel créée entre les électrodes situées de chaque côté de la lampe. Les électrons libérés sont attirés par l'électrode positive – nommée cathode – et les ions positifs par l'autre, nommée anode. Un énorme flux d'électrons traverse l'ampoule.

Lors du passage de ce flux, se produisent de nombreuses collisions entre les électrons circulants et ceux présents dans le gaz de la lampe. Lors de ces collisions, les électrons sont chassés de leur orbite, changent de couche et y reviennent en émettant un photon, dont la longueur d'onde (sa couleur) dépend de l'énergie qu'il contient mais habituellement comprise dans le spectre du visible ou de l'ultraviolet. Ils peuvent également se libérer complètement de l'atome qui les contient, et ainsi accroître le courant d'électrons circulants. C'est ainsi qu'un phénomène d'amorçage se produit à la mise sous tension de la lampe : le courant initialement très faible explose littéralement pour atteindre la puissance maximale donnée par le générateur électrique.

Couleur

Chaque gaz, en fonction de sa structure atomique, émet dans certaines longueurs d’ondes, ce qui se traduit par différentes couleurs d’éclairage. Pour pouvoir évaluer la capacité d’une source de lumière à reproduire la couleur de divers objets éclairés par cette source, la Commission Internationale de l'éclairage (CIE) a introduit l’Indice de rendu de couleur. Certaines lampes à décharge ont un indice inférieur à 100 ce qui signifie que les couleurs apparaissent complètement différentes que, par exemple, sous la lumière du soleil. Certains personnes qui s'en rendent bien compte vont à la lumière du soleil, quand ils choisissent un vêtement, pour déterminer sa « véritable » couleur.

Gaz	Couleur	Remarques	Image
Hélium	Orange tirant sur le blanc ; peut tirer sur le gris, le bleu ou le vert-bleu sous certaines conditions	Utilisé par les artistes pour des besoins éclairages particuliers.
Néon	Rouge orangé	Lumière intense. Fréquemment utilisé pour les enseignes au néon et les lampes au néon.
Argon	Violet et bleu lavande pâle	Souvent utilisé avec des vapeurs de mercure.
Krypton	Greyish dim off-white  ⇔  blanc tirant sur le gris pâle. Peut tirer sur le vert. Bleu vif et blanc à forte intensité.	Utilisé par les artistes pour des besoins éclairages particuliers.
Xénon	Gris blanc pâle tirant sur le gris ou le bleu, vert très vif tirant sur le bleu à forte intensité	Utilisé dans les stroboscopes, les phares au xénon, les lampes à arc au xénon, et par les artistes pour des besoins d'éclairage particuliers.
Azote	Similaire à l’argon mais plus terne et tirant plus sur le rose ; Blanc tirant sur le bleu vif à forte intensité ; plus blanc que l’argon.
Oxygène	Violet - lavande, plus pâle que l’argon.
Hydrogène	Lavande à faible intensité ; magenta tirant sur le rose au-delà de 10 mA.
Vapeur d'eau	Similaire à l’hydrogène mais plus pâle
Dioxyde de carbone	blanc tirant sur le bleu clair ; plus vif que le xénon en faible intensité.
Vapeur de Mercure la lampe à déchargement fut inventée en 1705 par un anglais, dénommé Francis Hauksbee	Bleu clair, ultraviolet intense	Utilisé en combinaison avec le phosphore pour générer de nombreuses couleurs du spectre lumineux. Largement utilisé dans les lampes à vapeur de mercure et les lampes  hydrargyrum medium arc iodide  ⇔  Lampe aux halogénures métalliques. Souvent utilisé avec de l’argon.
Vapeur de Sodium (basse pression)	Jaune vif	Largement utilisée dans les lampes à vapeur de sodium.