REGIME

HEURES

lO/i

Le rendement et la durée d'une lampe dépendent de la substance du filament, de la température à laquelle il a été transformé en coke, de la durée qui a été nécessaire à cette transformation, des soins apportés à la construction de la lampe et enfin des soins apportés à son emploi.

M. Lodyguine, ayant reconnu que la destruction des filaments était en relation directe avec les efforts mécaniques agissant sur eux, s'est servi de cette relation pour déterminer le régime normal d'une série de lampes établies sous sa direction, avec les mêmes substances et parles mêmes procédés. A cet effet, il a cherché expérimentalement la durée moyenne des filaments d'un type maintenu à sa lumière normale ; puis il a envoyé un courant très intense dans des lampes neuves, de même type, de manière à les détruire immédiatement. Le rapport entre le nombre de watts ayant amené la rupture et celui dépensé en service courant lui a donné une sorte de caractéristique du type essayé.

Pour A types de lampes, ce rapport a été trouvé de 3,624, de 3,682, de 2,866 et de 3,609. En moyenne, le courant capable de détruire une lampe immédiatement était 3,4A5 fois aussi grand que celui qui correspondait à la durée normale de la lampe ; de sorte qu'il suffisait ensuite de prendre quelques lampes dans ce lot, de les détruire par un courant, de prendre la moyenne de l'intensité nécessaire à cette destruction et de la diviser par 3,445,

pour connaître la puissance normale qui devait alimenter ce lot de lampes.

Ainsi employée^, les lampes Lodyguine avaient, dans le laboratoire, une durée variant entre 1 400 et 1 800 heures.

Degré du vide. — Les filaments des lampes à incandescence ne peuvent durer qu'à la condition d'être plongés dans un milieu non comburant. Pour réaliser cette condition, quelques inventeurs ont préconisé l'emploi d'un gaz inerte ; mais les tentatives faites dans cette voie paraissent n'avoir pas réussi, car aujourd'hui toutes les lampes livrées à la consommation ont des ampoules dans lesquelles le vide a été opéré.

Pour produire ce vide, on fait usage de machines pneumatiques à mercure, basées sur la production du vide barométrique ou sur l'effet d'aspiration d'un filet de mercure tombant dans l'intérieur d'un tube mis en communication avec la lampe. Ces appareils, connus sous les noms de Geissler et de Sprengel (constructeurs qui leur ont donné une forme pratique), sont quelquefois combinés ensemble et donnent alors d'excellents résultats.

M. Heim, de Hanovre, a fait une série d'expériences très remarquables, pour se rendre compte du degré de vide auquel on était parvenu industriellement dans la fabrication des lampes à incandescence. Il résulte de ces expériences que la pression dans une

lampe à incandescence, à froid, est inférieure à jtt de millimètre

de mercure, et qu'à chaud la pression croît rapidement sans

jamais dépasser ^z de millimètre de mercure, quelle que soit la

durée du fonctionnement. Cette différence entre la pression à froid et la pression à chaud vient de ce que le filament d'une lampe contient toujours une grande quantité de gaz qui se dégagent partiellement lorsque le courant, en traversant le filament, en élève considérablement la température.

Le vide pourrait être poussé davantage : il suffirait de laisser la lampe quelques heures de plus sur la pompe ; mais, plus l'opération est prolongée, plus elle coûte, et, au delà de la limite que nous venons d'indiquer, il n'y a aucun avantage à continuer la

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raréfaction. On a même remarqué qu'un vide poussé trop loin était nuisible, parce qu'il accélérait le noircissement de l'ampoule par désagrégation du charbon et qu'il abrégeait la durée de la lampe.

Anciennes lampes à incandescence. — Bien que, dans toutes les installations d'éclairage par incandescence, on n'emploie plus aujourd'hui que des lampes à filament de charbon et à vide, il n'est pas inutile d'indiquer les principales solutions qui ont été présentées et appliquées, dans le domaine de la division des foyers électriques, avant la réahsation des remarquables résultats actuels. L'étude sommaire du passé fera mieux apprécier les avantages du présent et empêchera les chercheurs de poursuivre des conceptions chimériques déjà condamnées par l'expérience.

Les premiers travaux sur l'incandescence des fils métalliques ont eu pour auteurs MM. de Moleyns, Pétrie et deChangy; ceux sur l'incandescence du charbon dans le vide sont dus à MM. King, Nollet, Greener, Staite, etc.; ceux enfin sur l'incandescence du charbon à l'air libre, beaucoup plus modernes, ont été exécutés par MM. Varley, Reynier, Werdermann, Napoli, Ducretet, etc....

Nous allons décrire rapidement les appareils expérimentés par cette pléiade d'inventeurs.

Fig. 79. — Lampe de Moleyns.

Lampes à spirales métalliques. — En 18A1, M. de Moleyns fit breveter en Angleterre l'appareil représenté par la figure 79.

Cet appareil se compose d'un globe en verre A, d'un petit réservoir cylindrique B, de deux p.resse-étoupe métalliques CC et de deux spirales en platine EE. Ces spirales sont maintenues au centre du globe au moyeu de deux tiges traversant les presseétoupe; elles sont mises en communication avec une pile électrique. Le tube B contient du charbon pulvérisé qui tombe grain à grain sur le platine et qui est, en résumé, la principale source

de lumière. Le fil de platine étant disposé en deux spirales, Tune au-dessus de l'autre, si les parties en contact viennent à fondre, on les rapproche au moyen des tiges.

Tous les joints sont bien étanches, afin que l'atmosphère du globe devienne rapidement inerte.

En 1849, M. Pétrie reprenait la même idée, en changeant la nature du conducteur. Voici en quels termes il relate son invention:

« Une lumière peut être produite en faisant passer un courant électrique à travers un conducteur court et mince qui s'échauflFe et devient lumineux; mais la plus grande partie des substances fondent et brûlent rapidement; cependant j'obtiens une bonne lumière en me servant de l'iridium, ou de quelquesuns de ses alliages. L'iridium peut être fondu jusqu'à produire un lingot, lorsqu'il est soumis à la chaleur de l'arc voltaïque ; on le décarbonise ensuite, et on le rend plus malléable. Puis, on le coupe par petits morceaux de 0"%001 de diamètre et de 0",010 à 0^^,020 de longueur, que l'on fixe entre deux supports métalliques isolés, lesquels sont en connexion avec les deux fils d'une batterie galvanique convenable. On obtient alors une belle lumière. »

En 1858, M. de Changy reprit l'étude de la division de la lumière électrique en garnissant ses lampes de fils de platine et en faisant le vide dans les ampoules. La partie originale du système Changy consistait dans l'établissement d'un électro-aimant en face de chaque lampe, lequel électro-aimant avait pour objet de modérer le courant traversant la lampe, d'empêcher une usure trop rapide du platine, et de fermer le circuit métalliquement en cas de rupture de la spirale. Cette invention, dont on a beaucoup parlé en son temps,; permettait d'obtenir un assez grand nombre de foyers indépendants les uns des autres, a^ une pile relativement faible.

Lampes à baguettes de charbon. — En 18Â5, M. King fit breveter en Angleterre une lampe à charbon incandescent, imaginée par M. J.-W. Starr, de Cincinnati. Dans cette lampe, représentée (Fig. 80), la baguette en charbon de cornue A repose entre deux petits blocs de même substance, lesquels sont maintenus à écartement constant par une tige en porcelaine B. L'appareil est

INCANDESCENCE

constitué comme un véritable baromètre, la tige C repose dans le mercure, et le joint D est d'une étanchéité parfaite. Les communications avec le générateur d'électricité ont lieu par l'extrémité supérieure et par le bain de mercure.

En 1846, Greener et Staite se firent breveter pour une lampe analogue à la précédente, en indiquant que, avant d'employer les baguettes de charbon, il fallait les débarrasser de leurs impure{(és en les traitant par l'acide nitro-muriatique.

Pendant vingt-cinq ans on fit quelques inventions relatives aux régulateurs pour l'arc voltaïque ; mais on ne s'occupa guère des lampes à incandescence, si ce n'est pour constater leur faible durée et l'impossibilité où l'on était de s'en servir pratiquement.

En 1873, un jeune physicien russe, M. Lodyguine, créa une petite lampe (Fig. 81) qui peut être considérée comme un trait d'union entre celle de Starr et les lampes actuelles.

Le charbon incandescent, au lieu d'être rectiligne, est préparé en arc, et les deux tiges de prise du courant sortent du même côté de la lampe. Fig. 80.

L'invention de M. Lodyguine a été perfectionnée ^""^ ^*"^' en France par deux de ses compatriotes, MM. Koslofl' et Konn.

Ce dernier avait imaginé une disposition assez originale pour empêcher les extinctions provenant de la rupture d'un charbon incandescent. Cette disposition est représentée (Fig. 82).

Sur le socle A venaient s'ajuster un globeB, deux tiges C et D, une soupape K, et deux bornes N. Les tiges C et D étaient terminées par deux plateaux F et G entre lesquels on plaçait 5 petits crayons OEO de diverseslongueurs. Une charnière métallique I, en contact avec le charbon Pig. 81. — Lampe Lodyguine. jg pjyg long, venait succcssivement

s'appuyer sur les autres charbons, au fur et à mesure de leur

combustion. Le vide était fait par le siège de la soupape K, dont le clapet ne pouvait s'ouvrir que de dedans en dehors, de façon à empêcher toute rentrée d'air pendant la marche. Le joint du globe avec le socle était obtenu à l'aide d'un écrou L pressant sur une rondelle en caoutchouc.

Dès que le courant était établi, la baguette E devenait incandescente; sa lumière, d'abord blanche, fixe, constante, scintillait

au bout de quelque temps ; puis le charbon s'amincissait et se rompait. La charnière tombait alors sur le charbon suivant qui brûlait à son tour, mais beaucoup plus lentement que le premier. Les 5 charbons permettaient de fonctionner une semaine environ lorsqu'ils étaient de bonne qualité. Quand tous les charbons étaient usés, la charnière s'arrêtait sur la tige métallique H, et le circuit n'était pas rompu, ce qui rendait possible l'installation de plusieurs lampes sur un même circuit. Les fragments usés tombaient dans le tube M.

De 1874 à 1876 nous avons faitpersonnellement de nombreuses expériences avec la lampe Konn; mais l'absence de crayons homogènes nous a empêché d'en tirer parti industriellement. Le vide était Fig. 82. - Lampe Konn. réalisé avcc dcs pompcs tout à fait primitives; les contacts entre les tiges n'étaient pas toujours bien assurés ; la soupape de retenue n'avait pas une étanchéité absolue, etc.; malgré cela nous obtenions une belle lumière, d'environ 50 becs par foyer, très fixe et assez économique.

Nous citerons seulement pour mémoire les lampes Bouliguine et Chéremeleff qui étaient un peu plus simples et un peu plus pratiques que celles de Konn, mais qui avaient toujours contre elles le joint imparfait du globe avec le support et qui comportaient les mêmes baguettes de charbon de cornue.

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Lampes à filament. — C'est à M. Edison que revient Thonneur d'avoir fait la première lampe à incandescence réellement satisfaisante. Cette lampe a été réalisée en 1880.

Longtemps avant cette époque , plusieurs inventeurs, parmi lesquels nous citerons M. Swan, en Angleterre, et M. de Changy, en Belgique, avaient, dit-on, établi des petites lampes à vide et à charbon incandescent; mais personne, avant le célèbre inventeur américain, n'était parvenu à réaliser une lampe tout à fait pratique, pouvant être fabriquée couramment, régulièrement, économiquement, et fournir une longue carrière : une lampe manhande, pour tout dire en un mot.

Le succès de M. Edison tient surtout au choix judicieux de la ûbre, à son traitement, à sa forme filamenteuse, à son mode d'attache et à son introduction dans un tube de verre, relié luimême à l'ampoule sphérique. L'idée de faire passer un courant dans le filament, pendant que le vide s'opère dans l'ampoule, constitue à elle seule une très belle invention.

Ce n'est qu'à la suite de la publicité retentissante qu'eurent les premières applications des lampes de M. Edison, que ses concurrents, disons même ses devanciers, se mirent sérieusement à l'œuvre et parvinrent à leur tour, sans trop emprunter ses procédés, à exécuter de bonnes lampes et à lutter avec lui sur le terrain commercial.

Nous laissons de côté le point de vue de priorité légale; c'est là une question de brevets pris en temps utile, de revendications plus ou moins bien formulées, de droits dont la sanction varie avec chaque contrée, et qui sera peut-être définitivement tranchée en faveur des adversaires de l'inventeur. Nous n'envisageons que le fait en lui-même du service rendu. Notre raisonnement est simple : existait-il avant les travaux de M. Edison une seule lampe électrique à vide fonctionnant régulièrement et longtemps? — Évidemment non. Depuis ses travaux, il en existe des centaines de mille en marche normale, et la fabrication des lampes à filament est une industrie florissante. Voilà la vérité dégagée de toute question mercantile.

La postérité associera les noms de Gramme et d'Edison pour désigner les promoteurs de l'éclairage électrique, c'est-à-

dire du plus intense et du plus hygiénique de tous les éclairages artificiels connus.

Lampes brûlant à l'air libre. — Pour éviter les complications qu'entraînait le remplacement des charbons dans les lampes à vide, M. Varley imagina, en 1876, de faire reposer une petite baguette de charboij sur un bloc de même substance, et il donna à ses charbons la disposition indiquée par la figure 83.

Le charbon inférieur N avait la forme d'un tronc de cône, et le charbon supérieur T, celle d'un arc de cercle. Ce dernier seul subissait une usure assez rapide; le bloc N s'échauffait beaucoup, mais s'usait excessivement peu. Le porte-charbon U était articulé au centre même de l'arc T, au sommet du cône. De temps en temps i on tournait le galet N, de manière à ce que sa surface restât aussi régulière que possible.

Eh 1078, MM. Reynier et Werdermann reprirent l'idée de M. Varley et purent la perfectionner beaucoup, grâce aux progrès qui ^^^^flHk venaient d'être accomplis par MM. Gauduin ■^/^^^ et Carré dans la fabrication des crayons éleci triques artificiels.

Fig. 83.- Lampe Varley. Yoici en quels tcrmcs M. Reynier exposait à l'Académie des sciences le principe de sa lampe :

« Si une mince baguette de carbone, pressée latéralement par un contact élastique, et poussée, suivant son axe, sur un contact fixe, est traversée entre ces deux contacts par un courant assez énergique, elle devient incandescente dans cette partie et brûle en s'amincissanl vers l'extrémité. A mesure que l'usure du bout se produit, la baguette, continuellement poussée, progresse en glissant dans le contact élastique, de manière à butter sans cesse sur le contact fixe. La chaleur, développée par le passage du courant dans la baguette, est grandement accrue par la combustion du carbone. »

Nous représentons (Fig. 84) une des nombreuses dispositions de lampes à incandescence combinées par M. Reynier.

Cette lampe se compose d'un socle, d'une colonne, d'une tige métallique coulissant dans la colonne, et d'un petit système

INCANDESCENCE

de triple contact et de freins, constituant la partie originale de l'appareil.

Une roue en charbon est montée à l'extrémité d'un châssis oscillant, articulé dans Taxe de la colonne, et portant un taquet destiné à soulever ou à maintenir en, place un petit frein. Ce frein a pour effet d'empêcher la tige de descendre dans la colonne.

Un. crayon de charbon artificiel, ayant 0°»,30 de longueur et 0°»,002 de diamètre, est fixé sur le chapeau de la tige, vient s'appuyer contre la roue, un peu en avant de son diamètre vertical, et la fait tourner, quand la tige est débrayée. Le crayon est guidé, à quelques centimètres au-dessus de la roue, par une rondelle en cuivre agissant extérieurement. Un petit bloc de charbon, situé entre la roue et la rondelle, vient en contact du crayon, pour limiter la partie de ce crayon rendue lumineuse par le passage du courant.

Lorsque cette lampe est mise dans un circuit électrique, la petite partie du crayon comprise entre la roue et le bloc en charbon devient incandescente et ne tarde pas à se brûler complètement ; la roue n'étant plus pressée se relève, le frein se desserre, et la tige s'abaisse, entraînant avec elle le crayon. Le contact amène une nouvelle pression sur la roue qui, à son tour, agissant sur le frein, immobilise la tige et le crayon .

La lumière est régulière; quand tout va bien, les charbons durent deux heures.

Fig. 84. — Larape Reynier.

M. Reynier a imaginé d'autres lampes, basées sur le même principe, dont le fonctionnement nous a paru plus sûr que celui de la précédente, mais dont il est inutile de parler ici, puisque la pratique n*a sanctionné aucune de ces lampes.

M. Werdermann préférait les blocs fixes aux blocs tournants. Sa lampe était plus simple et paraissait plus rationnelle, surtout lorsqu'on examinait les types étudiés par M. Napoli. Cependant, elle n'a pas plus vécu industriellement que celle de M. Reynier, parce que les lampes à vide sont arrivées avec leurs immenses avantages, au moment même où on commençait à s'intéresser aux expériences des lampes à contacts imparfaits, comme on les appelait alors.

Nous représentons (Fig. 85) une des premières lampes Werdermann que nous ayons expérimentées; elle contient toutes les particularités du système.

Le disque en charbon A est en communication avec le pôle négatif du générateur d'électricité, et le crayon B avec le pôle positif. Le crayon B est placé dans un support C; il est retenu par un ressort agissant sur un petit bloc métallique mobile. Un poids P force le crayon à monter au fur et à mesure de son usure.

Le disque  est maintenu en place par l'anneau E attaché à la tige coudée D. Une simple inspection de la figure suffît pour rendre compte du fonctionnement de tous les organes de cette lampe.

Voici, pour clore le sujet des lampes à incandescence à l'air libre, une disposition (Fig. 86) réalisée par M. Ducretet, constructeur d'appareils de précision.

Dans la lampe Ducretet, le crayon incandescent C plonge

Fig. 85.

Lampe Werdermann.

INCANDESCENCE

dans un bain de mercure T. Le chapeau mélallique B, qui ne sert que de guide au crayon, est isolé du tube rempli de mercure par une chemise en bois ; il est mis en communication avec la partie inférieure du tube par un fil conducteur ^

Les guides métalliques fixés sur le chapeau B sont mobiles, et leur ouverture dépend du diamètre des crayons qu'on emploie.

Par suite de l'action répulsive de deux portions consécutives

d'un même courant, mais surtout par

suite du contact imparfait du crayon

C avec le bloc H qui complète le circuit, il se produit un très petit arc ;

puis le crayon rougit sur une certaine

longueur et s'use au fur et à mesure

de sa combustion, constamment amené

au point d'appui H par la poussée du

mercure. — La chaleur intense du

crayon se communique de suite au

chapeau métallique B, puis trouve un

écoulement rapide par le conducteur

métallique t qui y est fixé. Le calorique tend donc à arriver, par l'intermédiaire de ce conducteur, à la partie inférieure du tube T, et à échauffer le mercure par la partie inférieure de ce tube T; mais le rayonnement et la masse rendent cet effet nul. Cette dérivation de la chaleur est tellement "'^nslois

efficace que, après une expérience de ^'^- ^^- - ^"^^ Ducretct. longue durée, le chapeau B devient extrêmement chaud ; mais le tube de fer T reste sensiblement froid à la partie supérieure où s'arrête le mercure. Le courant électrique arrive directement, par la masse de l'appareil, à la partie supérieure du crayon; en même temps, par dérivation, le conducteur / amène le courant directement au chapeau B; la portion de crayon traversée par le courant se trouve ain^i limitée à la distance comprise entre le bloc H et le chapeau B, lequel a donc pour effet de guider le

168 ÉCLAIUAGE A L'ÉLECTRICITÉ.

crayon, de faciliter le passage du courant électrique, et de faire dériver le calorique qui agirait directement sur le mercure si l'enveloppe isolante i était supprimée.

Le conducteur t' relie le verrou V (isolé de l'appareil) avec le support S également isolé du tube T; il amène le courant au point d'appui H, qu'il suffît de déplacer un peu, après chaque séance de lumière, pour renouveler la surface de contact.

Tout en constatant le peu de succès pratique des appareils que nous venons de décrire, il est juste de reconnaître cependant qu'ils étaient fort ingénieux, et qu'ils donnaient une belle lumière blanche, plus fixe que celle de l'arc voltaïque et plus économique que celle des lampes à vide.