Une lampe dite « à décharge » fonctionne par décharge d’un courant électrique dans une atmosphère gazeuse. La décharge se fait au travers d’un tube à décharge qui se trouve lui-même dans une ampoule vide.

Lorsqu’on met la lampe sous tension, des électrons sont émis par les deux électrodes de tungstène. Lors de leur trajet au travers du tube à décharge, ils entrent en collision avec les atomes de gaz. Il en résulte une libération d’énergie soit sous forme de lumière visible, soit sous forme de rayonnement ultraviolet invisible (principalement pour les lampes au mercure haute pression). Ce dernier est absorbé par le revêtement fluorescent présent sur la face interne de la lampe et converti en rayonnement visible.

Selon la pression du gaz dans le tube ou l’ampoule, on distingue les lampes à basse et à haute pression.

Les lampes à décharge ont besoin des éléments suivants pour fonctionner :

– d’un amorceur (l’équivalent du starter des lampes fluorescentes),

– d’un ballast  et d’un condensateur.

Ces trois éléments sont nécessaires pour :

• atteindre pendant un court instant la tension élevée d’amorçage de la décharge électrique dans le gaz ionisé ou dans la vapeur de métal,
• limiter le courant après l’amorçage pour empêcher la destruction de la lampe,
• garder un cos φ proche de 1.

 * Liste non exhaustive.

La lampe au mercure haute pression fait partie des lampes à décharge. Son principe de fonctionnement est donc identique.

Particularités

L’ampoule contient de la vapeur de mercure et de l’argon.

La lumière est émise exclusivement sous forme de rayons ultraviolets invisibles rendus visibles par les poudres fluorescentes placées sur la face interne de l’ampoule.

La lampe à mercure haute pression dispose d’électrodes auxiliaires servant de démarreur interne. Pour bien fonctionner, elle ne doit donc être équipée que d’un ballast et d’un condensateur.

Les lampes fluorescentes font partie des lampes à décharge. Elles fonctionnent par décharge d’un courant électrique dans une atmosphère gazeuse.

Les lampes fluorescentes utilisent de la vapeur de mercure sous basse pression.

Lorsqu’on met le tube sous tension, des électrons sont émis par les deux électrodes de tungstène. Lors de leur trajet au travers du tube, ils entrent en collision avec les atomes de mercure. Il en résulte une libération d’énergie sous forme de rayonnement ultraviolet invisible. Ce rayonnement est absorbé par la couche fluorescente présente sur la face interne du tube et converti en rayonnement visible.

La composition chimique de la couche fluorescente placée à l’intérieur du tube influence la couleur de la lumière émise et l’indice de rendu des couleurs de la lampe.

Comme toutes les lampes à décharge, le tube fluorescent a besoin pour fonctionner d’un starter, d’un ballast et d’un condensateur pour compenser le mauvais cos φ.

L’ensemble de ces 3 éléments peut être remplacé par un ballast électronique.

Les différents diamètres

Il existe 3 grands types de tubes fluorescents sur le marché :

• T12 ou T38 : de diamètre 38 mm,
  efficacité lumineuse = 40 à 70 lm/W;
• T8 ou T26 : de diamètre 26 mm,
  efficacité lumineuse = 65 à 95 lm/W (à 25°C de température ambiante);
• T5 ou T16 : de diamètre 16 mm,
  efficacité lumineuse = 85 à 105 lm/W (à 35°C de température ambiante).

Les tubes de diamètre de 38 mm (T12) n’existent pratiquement plus. Les tubes T5 offrent, quant à eux, des possibilités de design plus important des luminaires de par la concentration de la lumière dans une source de dimension réduite.

La température de fonctionnement des lampes

Températures faibles

Le flux lumineux et l’efficacité lumineuse chutent très fort avec la température ambiante, à tel point que certaines lampes ne s’allument plus en dessous de 0°C.

Températures ambiantes

Puissances et dimensions

Pour les T8, les lampes de puissances différentes sont de longueurs différentes et ne sont donc pas interchangeables.

En ce qui concerne les T5, certaines lampes de puissances différentes sont de même longueur comme par exemple les 14 et 24 W ou les 35, 49, 54 et 80 W.

Attention : même si les dimensions des lampes sont identiques, le remplacement d’une lampe de 49 W, par exemple, par une lampe de 54 W ne pourra s’effectuer vu que les ballasts sont spécifiques à leur lampe.

L’indice de rendu des couleurs et température de couleur

La lumière des tubes fluorescents est souvent considérée comme froide et peu agréable. Cette remarque, valable pour les tubes d’ancienne génération (IRC = 65), n’est plus d’application avec les tubes actuels (IRC > 85). Ceux-ci présentent, en effet, une grande gamme de températures de couleur et d’IRC. Il est donc possible de choisir un tube ayant des caractéristiques presque semblables aux lampes à incandescence.

La durée de vie

La durée de vie des tubes fluorescents dépend du type de ballast qui leur est associé. Avec un ballast électronique avec préchauffage des électrodes, la durée de vie utile des tubes de 16 ou 26 mm de diamètre et de classe 1B, atteint environ 16 000 h. Dans les autres cas (ballast électromagnétique ou électronique sans préchauffage), elle est voisine de 10 000 h (8 000 h pour un montage inductif et 12 000 h pour un montage capacitif).

Dans les derniers cas ci-dessus, le nombre d’allumages aura également une influence importante sur la durée de vie des lampes. Le graphique suivant montre qu’une lampe allumée et éteinte toutes les 15 minutes a une durée de vie 3 fois plus courte qu’une lampe fonctionnant par plages de 10 h. Dans le cas des lampes à ballast électronique avec préchauffage, l’augmentation de la fréquence d’allumage diminue nettement moins la durée de vie (perte de 0,02 h par allumage).

Notons également qu’il existe une gamme de tubes de 16 et 26 mm de diamètre dite de longue durée dont la durée de vie utile atteint 30 000 voire 40 000 h.