En 2013, l'ampoule à filament tire sa révérence : la fin de 140 ans d'une histoire de la lumière

Au moment où prend effet l'arrêt de mort de l'ampoule à incandescence après tant d'années de service, une petite oraison funèbre s'impose.

Une naissance difficile

Dès 1800, après l'invention de la pile par Volta, on constate qu'un fil métallique reliant les deux bornes d'une pile suffisamment puissante s'échauffe et peut devenir incandescent.

Dans les années 1840 des tentatives sont menées pour utiliser cette incandescence comme source de lumière. Mais si les métaux usuels rougissent lorsqu'ils s'échauffent, ils fondent ou brûlent avant d'être "chauffés à blanc". On se tourne vers des conducteurs non métalliques, comme le carbone, de température de fusion très élevée. Mais le charbon brûle à l'air ! Pour limiter sa combustion, on le place à l'intérieur d'un globe dans lequel on a fait un vide le plus poussé possible. Cependant il est difficile de produire des fils de charbon et en outre le vide créé par les pompes demeure insuffisant.

Au milieu des années 1860 apparaissent des pompes plus performantes. Le chimiste Joseph Swan en Angleterre et Thomas Edison aux Etats-Unis mettent au point chacun de leur côté de nouveaux procédés pour obtenir des filaments de carbone à la fois fins, souples et durables. A partir de 1879, immédiatement suivis par plusieurs concurrents, ils parviennent à mettre au point des lampes dont la durée de vie atteint quelques centaines d'heures.

L'ampoule à incandescence, baguette magique de la "fée électricité"

En 1879 est créée une grande revue française d'électricité La lumière électrique. Son titre est significatif : c'est l'éclairage, plus que toute autre application, qui a lancé le mouvement d'électrification générale de la société. Le développement de l'éclairage à incandescence est en effet indissociable de celui d'un système électrique complet. Dans les années 1880 les constructeurs proposent de tels systèmes, de la machine à vapeur ou du moteur à gaz qui actionnent les dynamos jusqu'aux lampes, en passant par le système de distribution.

Mais c'est seulement au XX^e siècle, avec le développement des grands réseaux de transport et de distribution de l'électricité, que l'éclairage électrique remporte, dans les lieux publics comme chez les particuliers, la longue bataille qui l'oppose à l'éclairage au gaz.

Entre temps on a réussi à obtenir une lumière plus intense et plus blanche, en élevant la température du filament. Pour cela on revient au filament métallique, avec des métaux à très haut point de fusion, et on remplace le vide par une atmosphère inerte. Au début du XX^e siècle apparaît le filament de tungstène, et une dizaine d'années plus tard sont commercialisées les premières lampes à atmosphère inerte. Leur règne va durer un siècle.

[Pour en savoir plus sur l'avènement de l'éclairage à incandescence on pourra consulter la page la dynamo et la lumière électrique sur le site CNRS "Ampère et l'histoire de l'électricité"]

Détrônée pourquoi ? Par qui ?

L'ampoule à filament a un grave défaut : elle transforme en lumière moins de 5% de l'énergie électrique consommée. Le reste est transformé en chaleur. Les tubes luminescents ont au contraire un excellent rendement énergétique. Ils utilisent les effets lumineux des décharges électriques dans les gaz raréfiés. Ces effets sont connus de longue date comme le montre cette vidéo mais les perfectionnements techniques menant aux modèles "fluo-compacts" actuels sont récents. Enfin les diodes électroluminescentes, qui utilisent le phénomène d'émission de lumière par des semi-conducteurs, ont un rendement encore plus élevé.