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== Les lampes à incandescence ==
=== Caractéristiques générales ===
Les lampes à incandescence sont encore les plus utilisées en photographie et en photométrie à cause de leur coût de revient relativement bas par rapport aux autres types de sources d'éclairage. Elles servent aussi bien pour la prise de vue, la projection de diapositives et de films cinématographiques que pour le tirage sur papier des négatifs, par contact ou par agrandissement. Il importe donc d'en connaître les caractéristiques :
- tension d'utilisation normale V<sub>o</sub>
- puissance électrique consommée p<sub>o</sub>
- température de couleur Tc<sub>o</sub>
- valeur et répartition spatiale du flux lumineux F<sub>o</sub>
- rendement η<sub>o</sub>
- durée de vie L<sub>o</sub>
[[Image:Flux puissance et rendement.png|thumb|250px|puissance consommée, flux lumineux et rendement d'une lampe à incandescence en fonction de la tension appliquée.]]
[[Image:Température et durée de vie.png|thumb|250px|Température du filament d'une lampe à incandescence et durée de vie.]]
Il existe dans le commerce un très grand nombre de modèles de toutes puissances et de toutes formes, correspondant aux différentes utilisations possibles. L'indice <sub>o</sub> indique que les différentes grandeurs ont leurs valeurs nominales, c'est-à-dire celles qui correspondent aux conditions normales d'utilisation et que les fabriquants indiquent dans leurs notices.
Il est bien évident qu'en faisant varier la tension d'alimentation on augmente ou diminue la valeur de ces grandeurs. Si V augmente, la température de couleur s'élève, le rayonnement comprend plus de bleu et de violet, tout en étant dans l'ensemble plus intense. Le rendement et la puissance consommée augmentent également, mais il n'en est pas de même pour la durée de vie qui peut alors diminuer de manière prohibitive (rappelons qu'elle est définie comme le temps au bout duquel, dans les conditions nominales d'utilisation, 90% des lampes d'un même lot sont encore en service).
Les courbes ci-contre montrent l'allure de la variation des différentes grandeurs en fonction de la tension.
Lorsqu'il s'agit seulement du flux visible, et au voisinage de la zone d'utilisation nominale, les différentes grandeurs sont liées par des relations du type :
<center><math>\frac{F}{F_o} = \left (\frac{V}{V_o} \right)^k</math></center>
Pour le flux visible, et pour des lampes de moyenne puissance, la valeur de k serait de l'ordre de 3,3, c'est-à-dire que le flux augmente beaucoup plus vite que la tension. Si l'on se réfère non plus à l'œil, mais à une couche sensible non chromatisée (seulement sensible au bleu et au violet), il faut définir un flux actinique agissant sur ce type de couche. Etant donné que l'abaissement de la température du filament produit non seulement une chute rapide du flux, mais encore une diminution très nette de la proportion de radiations actiniques émises, le flux actinique variera encore plus vite que le flux visuel (k de l'ordre de 5 à 6). On conçoit que si l'on veut utiliser des lampes à incandescence pour servir dans un photomètre destiné à l'étude des surfaces sensibles de ce type, il faudra s'assurer que la tension d'alimentation des lampes est correctement stabilisée.
=== Les lampes survoltées ===
[[Image:Lampe flood.jpg|thumb|225px|lampe survoltée]]
En augmentant la tension d'alimentation d'une lampe on fait croître dans de très fortes proportions le flux qu'elle émet et la lumière devient simultanément plus blanche et, pour les applications de laboratoire, plus actinique, plus active sur les surfaces sensibles, car contenant plus de bleu et de violet.
Ainsi, les lampes d'agrandisseur sont-elles généralement légèrement survoltées. Il en résulte une durée de vie réduite à quelques dizaines d'heures, contre plusieurs centaines pour les lampes à incandescence ordinaires.
Pour l'éclairage de studio ou la reproduction des documents on a longtemps utilisé des « lampes flood » nettement plus survoltées, avec des durées de vie encore plus faibles, quelques heures seulement. Ces lampes de forte puissance, 250 W, 500 W, parfois 1000 W, ne sont plus guère commercialisées. Elles possédaient une partie avant légèrement dépolie pour éviter les taches lumineuses sur le sujet éclairé et une partie arrière métallisée et réfléchissante pour renvoyer davantage de lumière vers l'avant. Souvent, la partie arrière était aussi recouverte d'un enduit noir censé évacuer davantage de chaleur par rayonnement, car ces lampes, dont le rendement lumineux ne dépassait guère 15 %, se comportaient avant tout comme de puissants appareils de chauffage. On pouvait donc les préférer aux flashes pour pratiquer la photographie de nu dans des pièces non chauffées mais leur utilisation pour des natures mortes de denrées périssables ou la reproduction des documents papier posait des problèmes d'élévation thermique trop importante et de maintien de la planéité. Pour la photographie en couleurs on pouvait aussi de procurer des lampes flood bleues dont la lumière était très proche de celle du jour.
Ces lampes coûtaient finalement très cher à l'achat et par leur consommation. Elles ont été supplantées de nos jours par les lampes dites « à halogènes ».
=== Les lampes de quartz à halogènes ===
[[Image:Gloeidraad halogeenlampje.jpg|thumb]]
La durée de vie d'une lampe ordinaire dépend étroitement de la vitesse d'évaporation de son filament, dont la rupture intervient lorsque 10% environ du métal s'est volatilisé. Ce phénomène est évidemment accentué par l'élévation de la température, de sorte que la recherche d'un haut rendement et d'une [[Photographie/Rayonnements électromagnétiques/Rayonnement lumineux thermique|température de couleur]] élevée est contradictoire avec celle d'une durée de vie importante. De plus, le tungstène évaporé se dépose sur les parois de la lampe dont le rendement lumineux baisse alors sensiblement (20% de la lumière émise peuvent être absorbés au bout de 1.000 h pour une lampe ordinaire). Pour limiter cette évaporation, on crée une pression partielle par introduction dans l'ampoule d'une certaine quantité de gaz inerte. On ne peut pas non plus aller très loin dans cette voie car l'existence inévitable du dépôt oblige à fabriquer des ampoules de fortes dimensions, ce qui est peu compatible avec des pressions élevées qui par ailleurs produiraient des pertes thermiques importantes par conduction.
La lampe à iode, mise au point par Edward G. Zubler et Frederick Mosby (employés de General Electric) à la suite des travaux de Langmuir, constitue un progrès très important. Les recherches sur l'utilisation des halogènes ne sont pas récentes puisqu'un brevet avait déjà été déposé en 1882 pour l'introduction de chlore dans les lampes à filament de carbone. On a choisi l'iode essentiellement à cause de sa faible réactivité qui permet d'éviter de nombreuses difficultés techniques, mais d'autres produits halogénés peuvent aussi être utilisés : bromure de méthyle ou dibromure de méthylène par exemple, toujours en association avec un gaz rare.
Lorsque l'on introduit de l'iode dans l'atmosphère d'une ampoule, les vapeurs de tungstène sont captées selon la réaction de base :
<math>W + 2 I \to WI_2 \,</math>
Cette réaction se produit surtout vers les parois du tube, à condition que la température y soit au moins égale à 250°C. L'iodure de tungstène gazeux se déplace dans l'ampoule jusqu'à ce qu'il parvienne à proximité du filament où il se décompose à partir de 2000°C. Le métal est alors redéposé tandis que l'iode libéré peut reprendre le cycle de captation du métal évaporé.
Le filament se trouve donc régénéré mais de façon imparfaite car le métal n'est évidemment pas redéposé à l'endroit exact d'où il s'était évaporé. En réalité l'iode a pour effet d'en diminuer indirectement l'évaporation. On peut alors augmenter la température de couleur (jusqu'à 3.400 K) et/ou la durée de vie de la lampe. Par ailleurs, un avantage essentiel de ce type de lampe tient à ce que l'ampoule reste absolument propre pendant toute la durée de vie, ce qui améliore le rendement par rapport à une lampe classique, tout en évitant l'abaissement progressif de la température de couleur. On peut aussi concevoir des ampoules de petite taille (3% de la surface d'une ampoule ordinaire de même puissance), ce qui permet d'augmenter la pression sans pour autant que les pertes thermiques par conduction deviennent prohibitives.
Il est évident que la température très élevée de l'enveloppe impose certaines précautions. Le verre doit être remplacé par du quartz ou, pour les modèles de fortes dimensions, par des verres durs à base d'aluminosilicates (Pyrex ou Vycor). Par ailleurs, il ne faut jamais manipuler de telles lampes à mains nues car les dépôts provenant de la sueur provoquent l'attaque à chaud de l'ampoule. En cas de contact accidentel, il faut immédiatement nettoyer l'ampoule à l'alcool. La haute température du filament oblige aussi à respecter une valeur maximale de l'inclinaison de la lampe et à accroître les protections contre les contacts accidentels.
Si l'éclairage d'une cuisine par des lampes à iode n'est certes pas une solution des plus économiques, en revanche, ces lampes ont révolutionné l'éclairage photographique. Pour une même puissance que les lampes classiques, l'encombrement et le poids sont considérablement diminués
et surtout la durée de vie à 3.400 K, qui n'est que de 1 ou 2 heures pour une lampe flood survoltée, atteint ici 12 à 15 heures.
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File:Wolfram-Halogenglühlampe.png
File:Spectre d'une lampe halogène.svg
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== Les lampes à arc ==
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