APPROXIMATIVE
en
A CHAUD
DE LAMPES
par che\'al
bougies.
VOLTS
ampères.
en ohms.
électrique.
A, consom- ' mant 6 watts < par bougie.
B, consommant 3 watts , par bougie.
LAMPES A INCANDESCENCE. 407
Lampes Maxim. — Le filament des lampes Maxim n^est pas recourbé au moment de la cuisson, comme celui des lampes Edison ; il est découpé à Temporte-pièce suivant la forme d'un M, dans du papier bristol, puis légèrement carbonisé entre deux plaques de fonte.
Après avoir subi cette première préparation, ce filament est introduit dans Tampoule de verre ; il est fixé au moyen de boulons minuscules aux fils de platine établissant la communication entre les conducteurs extérieurs et ledit filament intérieur. La soudure avec le verre est opérée au moyen d'un émail qui fond très aisément et fait corps avec les fils de platine.
L'ampoule est purgée de la plus grande partie de l'air qu'elle renferme, au moyen d'une pompe à mercure; puis elle est remplie de vapeur de gazoline que l'on extrait de nouveau par la même pompe. — Quand la pression ne dépasse pas 30 millimètres de mercure, on intercale le filament dans le circuit. Le courant électrique décompose la gazoline et introduit dans les pores du charbon incandescent des particules de carbone à l'état d'extrême division. On chauffe alors fortement le filament en augmentant l'intensité du courant et on raréfie rapidement les vapeurs de gazoline. Sans cette double précaution, la décomposition de la gazoline serait trop rapide et le carbone he pénétrerait pas suffisamment dans les pores du filament. Pour obtenir des lampes de même résistance, l'inventeur conseille d'intercaler une lampe normale dans le circuit de la lampe en formation et de laisser déposer du carbone jusqu'à ce que les deux lampes donnent la même intensité lumineuse. Gela fait, on supprime l'introducUon de gazoline, et on continue à faire le vide.
Cette opération, qui constitue ce qu'on appelle le nourrissage du charbon, est due à M. Maxim; elle a pour effet d'augmenter et d'égaliser la section du filament par un dépôt dur et très résistant à l'action désagrégeante du courant. Les fils ainsi obtenus présentent une élasticité des plus remarquables.
Presque tous les fabricants de lampes à incandescence ont aujourd'hui recours au nourrissage pour assurer à leurs charbons une durée et une homogénéité qu'ils n'auraient pas sans cela.
L*émail au moyen duquel les ûls de platine sont reliés aux filaments de charbon a été combiné par M. Nichols, de New* York ; il donne d'excellents résultats.
La lampe Maxim, qui figurait à l'Exposition de 1881 et qui y tenait un des premiers rangs, ne s'est pas répandue en France malgré ses sérieuses qualités. Une des principales causes de cet insuccès vient du procès intenté par les propriétaires des brevets Edison à l'importateur du système Maxim, procès qui dure depuis plus de six ans et qui n'a reçu encore aucune solution.
Nous avons expérimenté un grand nombre de lampes Maxim et nous avons toujours été satisfait de leur rendement et de leur durée. Dans un de nos essais, nous avons obtenu, sur ôO lampes, une durée moyenne de 844 heures et une consommation de puissance variant entre 5,8 et 3,2 watts par bougie. Ces résultats sont d'autant plus remarquables que nous opérions, à la fin de 1881, sur les premières lampes fabriquées en France, alors que l'outillage n'était pas encore complètement terminé.
Lampes Lane Fox. — Le filament employé dans ces lampes est fait de fibres de bouleau ou de chiendent qu'on emploie ordinairement pour la confection des balais. On nettoie d'abord les fibres par ébullition dans une solution concentrée de potasse caustique, puis on enlève l'écorce extérieure. On tend alors un certain nombre de fibres autour d'un moule en plombagine et on cuit le tout à la chaleur blanche dans un creuset également en plombagine. Après cette cuisson, on carbonise encore les fibres en déposant dans leurs pores des particules de carbone provenant du benzole. Â cet effet, on suspend les fibres dans de grands globes remplis de benzole et on les porte à l'incandescence en y faisant passer un courant. Porté au rouge blanc, le filament décompose le gaz, et les particules de carbone se déposent spécialement sur les parties les plus minces puisqu'elles sont les plus chaudes.
C'est, comme on voit, une opération analogue à celle préconisée par M. Maxim et qui consiste à nourrir le filament; dans ses brevets, M. Lane Fox indique qu'elle peut se faire sans la
LAMPES A INCANDESCENCE
participation du courant en portant au rouge blanc dans un four le récipient qui contient le benzole et les fibres de chiendent.
Les fibres, ainsi carbonisées, sont garnies à leurs extrémités de petits cylindres en charbon ce (Fig. 226) et introduites dans Tampoule de la manière suivante : chacun des cylindres c c reçoit un fil de platine faisant corps avec une double tubulure en cristal à renflement sphérique aa^ laquelle se termine en cylindre unique soudé à la lampe d'émailleur au col de Tampoule. Les sphères aa renferment du mercure pour établir un contact parfait entre les fils de platine et les fils de cuivre e e servant d*attaches à la lampe.
Sur le mercure, on place une garniture élastique en ouate ^ qui empêche son épanchement, et on achève de remplir la capacité rf en y coulant du plâtre. Le filament lui-même est luté dans les cylindres en charbon à l'aide de petits cônes en encre de Chine.
Cette fermeture est un peu compliquée ; mais elle est fort originale et assure une excellente communication entre les conducteurs extérieurs et le filament.
Le vide est effectué à l'intérieur des ampoules au moyen d'une pompe à mercure de l'invention de M. Lane Fox et qui parait peu applicable à une grande exploitation, la principale manœuvre consistant à élever et à abaisser fréquemment un vase rempli de mercure, relié par un tuyau en caoutchouc au corps même de la lampe.
Fig. 226. — Lampe Lane Fox.
Les compteurs employés par M. Lane Fox pour mesurer le courant absorbé par les lampes consistent, en principe, en un électro-aimant placé en dérivation sur le circuit principal et dont l'armature coulisse dans un guide vertical et agit sur un disque commandé par un mouvement d'horlogerie. Il y a deux disques frottant l'un contre l'autre ; le premier tourne avec une vitesse proportionnelle à l'intensité du courant et le second avec une vitesse uniforme : c'est le déplacement relatif de ces deux disques qui permet d'évaluer le courant dans le circuit.
Nous ne connaissons en France aucune application du système Lane Fox.
Lampe Weston. -r- Préparation des filaments. — La matière dont M. Weston compose les filaments de ses lampes est une sorte de cellulose que Tinventeur appelle tamidine et qui s'obtient de la manière suivante : on prépare d'abord une sorte de fulmicoton assez épais en traitant du papier par un mélange d'acide sulfurique et d'acide nitrique ; puis on dissout le fulmi-coton et on évapore jusqu'à consistance solide. On coupe ensuite la matière en feuilles de 0°^,15 d'épaisseur, qu'on plonge dans l'ammoniaque pendant une heure environ, après quoi on les lave et on les sèche avec soin.
Ces feuilles sont transparentes, flexibles, très résistantes; elles ont acquis toutes les propriétés de la cellulose. Pour terminer, on les chauflTe, dans une moufle, à une température élevée, et on obtient un filament d'une grande résistance électrique et d'une parfaite homogénéité.
Mise en place des filaments, — Les fils de platine, terminés par des boucles de jonction, sont introduits dans un culot en verre qui se soude à l'ampoule pour fermer sa partie inférieure, et la connexion des boucles et des filaments a Ueu au moyen de petits boulons. La tamidine ayant été découpée à Temportepièce, on a réservé, aux deux bases, de larges plaques, afin d'assurer un bon contact électrique entre le platine et la cellulose.
Établissement du vide. — Les ampoules contenant les filaments sont montées par séries de 10 sur deux tuyaux à trois
Fig. 227. — Lampo Weston.
branches et mises en communication avec un ballon d'anhydrite phosphorique destiné à absorber la vapeur d*eau contenue dans toutes les parties de l'appareil. Un tube en U, terminé par deux ballons placés à des hauteurs différentes, est également en communication avec les ampoules et avec un tube muni d'une soupape ou bouchon flottant.
Le mercure, amené par une conduite générale, remplit en grande partie le ballon inférieur. Le ballon supérieur est mis en communication avec une pompe auxiliaire à vide qui commande simultanément plusieurs appareils. Ce vide a pour conséquence de faire monter le mercure du ballon inférieur dans le ballon supérieur. Quand celui-ci est plein, au moyen d'une manœuvre de robinet, on modifie les communications, de manière à ce que la pompe aspire l'air du ballon inférieur et force le mercure à revenir dans ce ballon. L'air contenu dans les ampoules vient remplir le ballon supérieur; on rétablit alors la communication première et la pompe aspire dans ce ballon, tandis que le ballon inférieur soumis à la pression atmosphérique abandonne pour la seconde fois le mercure qui retourne remplir le ballon supérieur. Par une suite de manœuvres semblables, on peut obtenir un vide aussi parfait qu'on le désire.
Quand le vide des lampes est suffisant, on fait passer un courant qui porte au rouge les filaments; puis, on continue à faire le vide en augmentant peu à peu l'intensité du courant jusqu'à ce que la température soit un peu supérieure à celle qui correspond au régime normal des lampes. On enlève ainsi les gaz et l'humidité contenus dans les pores du charbon. Le courant est distribué dans chaque lampe au moyen de rhéostats permettant d'enlever et de remplacer autant de lampes qu'on veut, sans modifier en rien l'intensité du courant qui passe dans les autres lampes.
Douille à clef. — La figure 227 représente l'ensemble de la lampe Weston, et la figure 228 une coupe longitudinale de l'embase, montrant les attaches des fils et la clef de commutation.
La douille se compose d'un socle métallique sur lequel est fixé, à charnière, un levier de contact, lequel est constamment poussé par deux ressorts. Une came, échancrée aux deux
LAMPES A INCANDESCENCE
extrémités de son grdnd axe, repose sur un petit galet de roulement placé à l'extrémité du levier.
Dans la position représentée (Fig. 228), le circuit est fermé sur la douille; la lampe est par suite éteinte.
Lorsqu'on tourne légèrement la clef, les ressorts agissent sur la came à la façon d'une détente, et ils achèvent le mouvement de rotation de cette came aussitôt que l'échancrure n'embrasse plus le galet de roulement; les deux fils d'arrivée sont alors isolés l'un de l'autre et le courant, traversant le filament, alimente la lampe.
Les lampes Weston, qui jouissent d'une grande faveur aux États-Unis, sont peu usitées en France, et cela pour les mêmes motifs qui retardent le développement des lampes Maxim, la même Société d'exploitation possédant les brevets français de Maxim et de Weston.
La Société Américaine, au contraire, prend de jour en jour une extension plus
considérable. Elle fabrique des lampes de 16 à 600 bougies. Dans les rues de New- York, elle place avec succès des lampes de 125 bougies, pourvues extérieurement d'une résistance compensatrice correspondant exactement à leur résistance propre. Ces lampes prennent 2, 3 ampères, sous 160 volts; ce qui correspond à 3 watts environ par bougie.
Dans les expériences faites au Franklin Imtitute sur 20 Vàmpe^ Weston de 16 bougies, on a constaté les résultats suivants :
Fig. 228. — Douille à clé WestoD.
414 ÉCLAIRAGE A LÉLECTRICITÉ.
Intensité en ampères 0,530 ;
Différence de potentiel en volts 111 ;
Pouvoir lumineux moyen en bougies. . 16, 27;
Watts par bougie 3,63.
Sur les 20 lampes, 6 seulement durèrent 1 065 heures, c*esU à-dire pendant tout le temps de l'expérience.
Lampes Bernstein. — M. Bernstein, de Boston, guidé par des considérations essentiellement pratiques, préconise les lampes à faible chute de potentiel et à courant de grande intensité; il a créé plusieurs types de lampes réalisant ces conditions et contenant presque toutes un filament creux.
Ce filament, qui était primitivement recourbé en fer à cheval, est obtenu par la carbonisation d'un ruban creux de soie blanche, analogue comme tissage au guipage de soie qui entoure certains conducteurs d'appareils médicaux. Ce petit tube est composé d'une grande quantité de filaments, solidement réunis entre eux par suite du tissage du ruban.
Les extrémités du filament sont attachées aux fils de platine au moyen de petites masses d'émail. A la partie inférieure se trouvent scellés un tube en laiton et une vis centrale, reliés chacun à un des fils de platine.
C'est avec une lampe de ce système qu'on a obtenu, à l'Exposition de Vienne de 1883, une lumière de 60 becs carcels avec une puissance de 600 watts. Il est vrai . que le filament s'est rompu au moment oii cette intensité était obtenue.
La figure 229 représente la forme que l'inventeur a adoptée en 1885.
La lampe consiste en un globe en verre 0, un peu ovale, aux extrémités duquel sont fixés les fils de platine. Le charbon est constitué par un tube droit F monté sur de petites pièces de platine reliées à des bandes de cuivre S S repliées sur elles-mêmes, de
Fig. 229. — Lampe Bernstein.
LAMPES A INCANDESCENCE
manière à présenter une grande élasticité dans le sens vertical du charbon. Ces bandes sont fixées à deux autres fils de platine traversant la lampe. Un manchon en substance isolante, placé à chaque extrémité du globe, sert à protéger les communications entre les conducteurs extérieurs et le filament.
En service normal, ces lampes exigent un courant de 9,75 ampères et une différence de potentiel de 7 volts aux bornes.
Plus récemment encore, M. Bernstein, tout en conservant la
. Fig. 230 et 231. — Commutateur Bernstein.
forme de sa lampe à petite résistance, en a modifié complètement le filament. Le tube de soie carbonisée est remplacé par un véritable charbon dense, dur et de section uniforme, obtenu par la décomposition d'un carbure d'hydrogène. A cet effet, l'inventeur se sert d'un vase rempli de carbure au fond duquel se trouve une plaque de cuivre reliée à l'un des pôles d'un générateur d'électricité. L'autre pôle de ce générateur communique avec un fil métallique disposé de manière à toucher la plaque de cuivre et à pouvoir en être éloigné par un mouvement très lent. Dès que ce fil s'écarte de la plaque, il se produit entre les deux pièces un arc lumineux, et l'extrémité du fil devient incandescente.
Le carbure d'hydrogène environnant se décompose, et il se forme à la pointe du fil un dépôt de charbon dont on augmente la longueur en éloignant progressivement le fil de cuivre. La décomposition du carbure par l'arc voltaïque est d'une conception bien originale; nous ignorons si elle est réellement pratique. Toujours est-il que les lampes Bernstein, à charbon plein, produisent une lumière très brillante et ont une longue durée.
Ces lampes, qui fonctionnent toujours en série, sont accompagnées d'un commutateur (Fig. 230 et 231) qu'on peut considérer comme un appendice indispensable.
En voici la description :
Un petit cylindre creux en ébonite, fermé sur les deux faces parallèles, contient quatre amorces de fils conducteurs, deux communiquant avec la ligne et deux avec les fils de la lampe.
La tige centrale, isolée de toutes les autres pièces, est munie extérieurement d'une poignée de manœuvre et intérieurement de deux lames métalliques courbes. Ces lames, dans une certaine position de la poignée, relient les fils de Fig. 232. — Détail du la ligne aux fils de la lampe. Lorsqu'on fait
commutateur. ^ . * • * ^ i • ' i j
faire un quart de tour a la poignée, les deux pièces métalliques s'arrêtent dans la position d'isolement; mais, auparavant, une troisième pièce métallique établit la communication directe entre les deux fils de la ligne; de sorte qu'il est impossible d'éteindre une lampe sans avoir préalablement fermé le circuit principal.
Les fils qui conduisent à la lampe sont en connexion avec les deux parties d'un organe de forme conique que nous représentons en détail (Fig. 232).
Les deux parties de cet organe sont isolées électriquement l'une de l'autre, pendant que la lampe est en service courant. La partie inférieure porte un petit godet rempli d'un mélange d'oxyde de mercure et de poussier de charbon et la partie supérieure est terminée par une aiguille métallique qui plonge dans cette composition. Cette communication à travers une sub-
LAMPES A INCANDESCENCE. 447
stance très résistaute (500 ohms environ) laisse généralement passer un très faible courant. Mais, si la lampe casse, la dérivation est instantanément traversée par un courant beaucoup plus intense qui produit dans la couche d'oxyde de mercure un dégagement de chaleur relativement considérable. Cette chaleur réduit Toxyde et forme une certaine quantité de mercure métallique, laquelle supprime immédiatement la grande résistance intercalée entre les deux parties du cône de sûreté et permet au courant de circuler dans les conducteurs sans changemeut d'intensité.
Ce petit appareil est remplacé avec la lampe et garni de nouveau du mélange résistant. Il fonctionne si bien que, quand une lampe casse, on n'aperçoit aucune variation dans l'éclat des autres.
Dans ses dernières installations, M. Bernstein emploie des machines Gramme de 1 000 volts et de 10 ampères, et place 100 lampes sur le même circuit. Quand les circuits sont longs et qu'il a besoin déplus de 100 lampes, il couple deux machines en tension, ce qui lui permet de produire 200 foyers d'environ 25 bougies chacun avec une dépense minima de conducteurs.
Lampes Cruto. — Ces lampes sont caractérisées par un filament à àme de platine dont voici le mode de fabrication * :
Un fil de platine à la WoUaston de ik de millimètre de diamètre, coupé de longueur, est saisi à ses deux extrémités par des pinces métalliques isolées Tune de l'autre et montées sur un support ad hoc.
Ainsi suspendu et fixé, le ûl de platine est enfermé dans une ampoule à circulation lente de bicarbure d'hydrogène sensiblement pur et exempt d'air.
On lance un courant convenable dans le fil de platine qui décompose le bicarbure d'hydrogène, se combine d'abord avec le carbone et l'hydrogène et forme un carbure de platine hydruré. (Le rôle de l'hydrogène dans ces premières décompositions est peut-être même prépondérant, étant données les affinités bien connues du platine pour ce gaz.)
1. Nous empruntons la description suivante à M. Desroziers, ingénieur civil des mines.
Ce premier carbure de platine hydruré décompose à son tour le bicarbure d'hydrogène et se combine avec le carbone. Par des décompositions et recompositions successives de ce genre, il se
forme ainsi une série de gaines de composition de plus en plus constante, si Ton prend quelques soins de fabrication.
Au bout de très peu de temps, le filament est sensiblement homogène. Le filament de 0,15 millimètre de diamètre, par exemple, peut être considéré comme tel, sauf une très petite colonne centrale, où la composition chimique moléculaire varie suivant sa distance à Taxe du filament.
Grâce à un système ingénieux de vérifications électriques, faciles à faire en plein cours de travail, on peut arrêter la fabrication au moment précis où le charbon a le diamètre désiré.
Une fois terminé, le filament est fixé par mie soudure charbonneuse spéciale sur des supports de platine. Cette soudure est obtenue, comme le filament, par la décomposition du bicarbure d'hydrogène, ce qui la rend excellente.
Les supports sont alors scellés dans une ampoule qui, préparée en conséquence, est placée sur les pompes.
Une fois un vide suffisant obtenu, le courant est lancé dans le filament, d'abord faible, puis plus intense. Au bout d'un certain temps l'opération est terminée ; il ne reste plus qu'à fermer la lampe.
Fig. 233. — Lampe Gérard.
LAMPES A INCANDESCENCE
Suivant certains auteurs, le courant envoyé dans le ûlament sur les pompes' est suffisant pour volatiliser le platine, et il resterait simplement un tube de carbone. Cependant, si Ton casse des filaments et qu'on examine leur section au microscope sous des grossissements de kO diamètres, on ne peut voir le moindre trou ; la matière est, au contraire, absolument continue et a Taspect uni d'une cassure de silex. Le microscope permet aussi de constater la formation du charbon en gaines concentriques. Certains charbons, en effet, se cassent non seulement suivant une sorte de section droite, mais encore en même temps suivant des plans méridiens, et les gaines successives s'exfolient à partir des lignes de cassure, quelquefois même sur près de la moitié de la surface.
Les lampes Cruto se vendent, en 1887, 5 francs Tune. Voici un tableau résumant les types en vente :
POUVOIR
NOMBRE
INTENSFTÉ
RÉSISTANCE
NOMBRE
TYPES
I^.IJi»ANT
de
APPROXmATIVE
A CHAUD
DE LAMPES
en
en
par cheval
boug^ies.
VOLTS
ampères.
en ohms.
électrique.
bU
hU
Al
ik
Lampes Gérard. — Dans les lampes Gérard (Fig. 233), le filament ne provient pas d'une fibre végétale, il est fait de coke soigneusement trié, réduit en poudre fine, mélangé avec des
matières gommeuses à consistance de pâte, fortement comprimé ' et passé à la filière, comme les charbons destinés à l'arc voltaïque. Un traitement spécial et tenu secret donne aux filaments une grande ténacité et une parfaite homogénéité.
Au lieu d'être courbé, comme dans les lampes précédemment décrites, le filament se compose de deux petites baguettes convergentes et soudées à leur partie supérieure par une petite goutte de pâte de charbon.
Les lampes Gérard n'ont qu'une résistance assez faible ; elles exigent donc des courants relativement intenses sous faible force électromotrice.
Voici le tableau des lampes Gérard livrées au commerce en 1887:
POUVOIR
NOMBRE
INTENSITÉ
RÉSISTANCE
NOBIBRE
TYPES
