LAMPES A INCANDESCENCE PURE

Les lampes à incandescence pure sont fondées sur le principe de l'élévation de température d'un corps médiocrement con-

L'ÉCLAIRAGE PAR INCANDESCENCE. l7o

ducteur et peu fusible, traversé par un courant électrique.

La lumière émise par un corps chauffé augmentant dans de très grandes proportions avec la température, le problème consiste à trouver un corps peu fusible pour pouvoir porter très haut sa température : il faut aussi concentrer la chaleur sur un très petit espace pour éviter le refroidissement si préjudiciable à la quantité de lumière produite.

Les corps employés pour reproduire la lumière par incandescence sont : le platine, le platine iridié, Tiridium et le charbon.

La première lampe à incandescence de platine date de 1841 et est due à un Anglais, Frederick de Moleym^ de Gheltenham.

L'idée d'employer l'iridium et ses alliages est due à Pétrie en \

1849. Dans son brevet. Pétrie donne la méthode de préparation de riridium destiné à ses lampes électriques.

L'idée d'employer du charbon pour produire l'incandescence appartient à King qui la lit breveter en 1845. D'après M. Giffard, King était simplement l'agent du véritable inventeur/. W. Starr de Cincinnati.

King signalait dans son brevet les avantages du charbon de cornue, mais pour empêcher sa combustion, il le plaçait dans un vase clos où Ton faisait le vide ; deux ou plusieurs appareils semblables pouvaient être mis dans le même circuit d'un courant fourni, soit par des piles, soit par des machines magnéto-électriques.

En 1846, Greener et Staite firent aussi breveter une lampe analogue à celle de King ; pour débarrasser le charbon de ses impuretés, on le traitait par l'eau régale.

L'idée dé l'éclairage par incandescence tomba ensuite dans l'oubli jusqu'en 1873. Un physicien russe, M. Lodygiiine^ reprit l'étude de la question, ce qui lui valut un prix de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg en 1874.

Les avantages présentés par le charbon furent alors précisés fort nettement par Wild, chargé du rapport qui fit décerner le prix. « Le charbon possède, à température égale, un pouvoir « rayonnant plus grand que le platine ; la capacité calorifique

« du charbon est beaucoup moindre, de telle sorte que la même « quantité de chaleur élève le crayon de charbon à une tempé- « rature plus élevée qu'il ne ferait d'un lîl de platine. En outre, « la résistance électrique de charbon est environ 250 fois celle du « platine, de sorte que le crayon de charbon peut être beaucoup « plus gros, tout en élevant sa température autant que le métal, « Enfin le charbon est infusible et sa température peut être éle- « vée sans danger de fusion. »

M. Koslo/fy de Saint-Pétersbourg, vint en France pour exploiter le brevet Lodyguine, perfectionna un peu la lampe, mais sans aboutir à de bons résultats.

En 1875, M. Kofin imagina une lampe analogue ; en 1876, M. Bouliguine en construisit une autre avec un seul charbon.

En 1879, apparaît la lampe américaine de M. Sawyer dans laquelle le charbon incandescent est plongé dans une atmosphère d'azote ayant pour but de s'opposer à sa combustion.

Dans toutes ces lampes, bien que le charbon ne brûle pas, dans le vrai sens du mot, il se produit néanmoins une sorte de désagrégation, d'évaporation qui continue à ruiner lentement les baguettes incandescentes. Cette évaporation est d'ailleurs nettement prouvée par un dépôt pulvérulent de charbon sublimé, sous forme de nuage noirâtre, qu'on trouve sur la surface intérieure des globes qui renferment les baguettes incandescentes.

Lampes à, incandescence de fil de platine. — Nous avons vu page 175 que la première lampe de cette espèce avait été imaginée par de Moleyns, en 1841, et reprise par Pétrie ea

En 1857, M. de Changy avait imaginé un système permettante divisibilité du courant électrique. D'après une lettre adressée par M. Jobard^ directeur du Musée industriel belge, à l'Académie des sciences de Paris, M. de Changy avait pu produire, avec une pile* de douze éléments Bunsen, douze lumières très fixes et indépendantes les unes des autres, mais les termes du brevet sont si vagues qu'il est impossible de comprendre exactement comment l'appareil de M. de Changy fonctionnait.

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Ea 1878, Edison émit les mêmes prétentions que M. de Changy en i857, La lampe d'Edison, qui fit un certain bruit et qui apporta de grandes perturbations sur la valeur des actions du gaz en Europe et en Amérique, se composait d'une spirale en platine (1), Iraversée par un courant électrique. Pour empêcher la fusion du fil, une tige métallique placée à Tintérieur de la spirale et chauffée par elle venait, par sa dilatation , établir une com munication directe ,

Fig. 70. — Lampes à incandescence d*Edison. — 1. Filament en spirale. — 2. Filament en U. .

un court circuit entre les deux bornes de l'appareil et affaiblir momentanément le courant traversant la spirale lumineuse.

Dans la lampe de M. Loniin, le réglage s'opérait parla varialion de rintensité du courant, c'est-à-dire par la cause et non par l'effet.

La lampe Maxim à incandescence de fil de platine était analogue à celle d'Ëdison, le réglage s'effectuait aussi par les dilatations de la lame.

(i) La plupart des lampes à incandescence de métaux emploient des fils roulés en spirale. Le but de cette disposition est de concentrer ]a chaleur du courant en un petit espace pour élever la température du corps à son maximum et, par suite, lui faire émettre une grande quantité de lumière. Un fil de platine traversé par un courant d'une intensité donnée arrive à peine au rouge lorsqu'il est développé, tandis qu'il atteint le blanc lorsqu'il est roulé en spirale.

Hospitalier. — Electricité. 2* édition. i2

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Aujourd'hui le platine incandescent n'est plus employé que dans les polyscopes de M. Trouvé.

On y a renoncé pour Téclairage divisé, pour deux raisons : Si Ton porte le fil de platine à une haute température, pour que le rendement lumineux soit satisfaisant, on s'expose à le voir fondre si, pour une cause accidentelle, l'intensité du courant dépasse celle à laquelle le platine peut résister. Si on se tient bien en deçà de cette limite, la lumière est trop rouge, et le rendement est beaucoup trop faible : on réalise alors un véritable gaspillage d'énergie électrique, et par suite de force motrice. Aussi tous les inventeurs y ont-ils successivement renoncé pour reprendre et rendre pratiques les lampes à incandescence de charbon sans combustion déjà essayées depuis longtemps sans grand succès par King, Starr. Greener et Staite, Lodyguine, Kosloff, Konn etBouliguine.

Lampes & incandescence de charbon. — Après Tinsuccès éclatant obtenu par les lampes à fils de platine, Edison reprit, en même temps que d'autres inventeurs, l'idée de lui substituer le charbon. Après un grand nombre d'expériences le succès a couronné les tentatives faites de ce côté et l'Exposition d'électricité renfermait quatre lampes à incandescence qui nous paraissent présenter un grand avenir au point de vue des applications domestiques de l'éclairage électrique et qui réalisent dans des conditions suffisamment économiques la division de la lumière. Sans examiner ces lampes dans leur ordre historique, assez difficile à établir dans l'état actuel de la question, nous les passerons en revue en suivant l'ordre alphabétique. Les modes d'alimentation et de réglage seront étudiés dans un chapitre spécial consacré à la division de la lumière.

Les quatre lampes, Edison^ Lane-Fox^ Maxim et Swan ont un caractère commun qui nous a permis de les ranger dans la même classe. Elles se composent d'un filament de matière organique carbonisée, de grande résistance électrique, et rendu incandescent par un courant d'une intensité relativement faible, ce qui permet de grouper les lampes le plus souvent en dérivation, ce qui assure leur indépendance.

Liampe Edison. — La lampe Edison, qui a subi plusieurs transformations, se compose aujourd'hui d'un filament très ténu formé par des fibres tirées de Técorce de bambou. Ce filament a tantôt la forme d'un U allongé, tantôt celle d'une spirale. Il y a, à notre avis, avantage à employer cette forme, si la fabrication n'en est pas plus délicate, pour les mêmes raisons qu'on a de rouler en spirale les fils des lampes à platine.

Les lampes correspondent à deux types : celui de 16 candies (1,6 Carcel environ) et celui de 8 candies. La résistance du premier type est de 140 ohms environ à froid, sa longueur de 12 centimètres et sa section de moins de un millimètre carré. Les extrémités sont renforcées et maintenues dans des emboîtements par des écrousou plus simplement par galvanisation. Ces emboîtements sont reliés à des fils de platine scellés dans le globe où l'on a fait le vide à l'aide de pompes à mercure, tout en faisant passer le courant pour éliminer tout l'air des pores du filament carbonisé.

La durée d'une lampe ainsi construite varie avec l'intensité du courant qui la traverse et l'homogénéité du filament. Elle dépasse quelquefois mille heures. On remplace une lampe par une autre en la vissant simplement sur son support.

Les manchons de cuivre qui servent à tenir les lampes dans les supports et à établir les communications sont maintenues sur le globe à l'aide de plâtre. Ces supports afiTectent eux-mêmes diverses formes qui permettent aux lampes de prendre plusieurs positions suivant les usages auxquels on les destine.

Ijampe Lane-Fox. — Dans cette lampe, le filament carbonisé est du chiendent ; il est aussi recourbé en forme d'U, mais son mode de fixage aux fils de platine sortant de l'ampoule est plus compliqué. Le filament est partout de même diamètre ; il pénètre dans deux petits cylindres de plombagine dans lesquels pénètrent les fils de platine soudés dans une ampoule en verre. La liaison des fils de platine et des conducteurs du circuit s'effectue à l'aide de petites coupelles remplies de mercure. Cet ensemble constitue un joint un peu complexe et ne nous parait pas présenter d'avantages spéciaux.

Lampe Maxim. — Le filament en forme d'M (fig. 77) est fabriqué avec du carton Bristol découpé et carbonisé. On introduit dans le globe où Von a fait le vide, une certaine quantité de vapeur d'hydrocarbure {gazoline), puis on fait le vide de nouveau en faisant passer le courant, et ainsi de suite un certain nombre de fois, jusqu'à ce que tout l'air ait disparu.

L'expérience a montré que, par le passage du courant, la va-

Fig. 77. — Lampo Maxim.

peur raréfiée de gazoline que renferme le globe joue un rôle rénovateur en venant déposer son carbone sur les parties les plus incandescentes, c'est-à-dire les plus minces. Les filaments sont reliés aux pinces de platine à l'aide de charbon tendre qui donne un excellent contact. Les conducteurs sont scellés dans un émail spécial dont le coefficient de dilatation est à peu près le même que celui du platine, ce qui évite les craquelures et contribue à l'étanchéité. Les lampes sont disposées sur une monture en ébonite terminée par une embase en métal nickelé pouvant se visser sur les becs de gaz, à la place des becs ordinaires.

Liampe Svsran. — Le filament carbonisé est ici constitué par une tresse de coton de dix centimètres de longueur renflée à ses extrémités, formant une boucle à son extrémité supérieure et fixée dans les supports à Taide de deux porte-charbons en platine avec anneaux de serrage, comme les porte-crayons employés pour le fusain. On fait le vide dansTampoule en portant le charbon à l'incandescence, comme dans les autres systèmes.

Les charbons de toutes ces lampes sont assez rigides et présentent assez d'élasticité pour vibrer lorsqu'on choque la lampe.

Nous verrons plus tard les qualités spéciales h la lumière produite par ces différents systèmes et leur rendement lumineux.

Après avoir décrit les machines propres à produire l'énergie électrique et les foyers propres à la transformer en lumière, il nous reste à passer en revue les applications qui en ont été faites et les dispositions employées pour distribuer cette lumière. C'est l'objet du chapitre suivant.

Systèmes divers d'éclairage. — Dans certains cas spéciaux, on a employé des systèmes d'éclairage électrique tout particuliers dont nous devons dire rapidement quelques mots..

M. Gaiffe a combiné, pour l'éclairage des mines, un système d'éclairage formé d'une bobine de Ruhmkorff et d'un tube de Geissler enveloppé d'un second tube de verre plus épais destiné à le préserver des chocs. Le mineur porte sur son dos la pile et la bobine disposées dans un petit havre-sac ; la lampe qu'on peut tenir à la hiain ou accrocher est tenue à la main par des fils souples d'une certaine longueur. M. Planté a proposé, dans le même but, l'emploi de sa pile secondaire. M. Jahlochkoff a obtenu en 1878 l'illumination de lames de kaolin avec des courants de haute tension développés dans une bobine d'induction sans trembleurpar les courants alternatifs des machines de Gramme. La lumière est très fixe et très belle : elle varie, suivant la puissance de la source, entre deux et quinze becs Carcel. Ce système est donc un véritable éclairage par incandescence, mais il faut préalablement amorcer la lame, l'échauffer pour la rendre conductrice en joignant les deux électrodes qui communiquent à la

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lame de kaolin par un crayon de charbon de cornue. En provoquant d'abord rétincelle en un point, le charbon rougit, transmet sa chaleur à la partie du kaolin la plus voisine et le courant passe, d'abord sur un petit parcours, puis sur une longueur de plus en plus grande, à mesure qu'on fait glisser le charbon sur le kaolin. L'usure de la lame de kaolin est insensible et ne dépasse pas un millimètre par heure.

M. Jablochkoff a obtenu des résultats encore meilleurs parce système en intercalant dans le circuit d'une machine magnétoélectrique de V Alliance un condensateur et la lame de kaolin.

Il n'emploie plus alors de bobines d'induction ; ce sont les décharges successives du condensateur qui alimentent la lame de kaolin.

Quelques inventeurs ont aussi proposé l'emploi de poudres rendues incandescentes par leur passage à travers un arc voltaïque. Un Anglais, Way, illuminait des filets de mercure traversés par le courant ; les vapeurs mercurieiles dégagées par cette lampe ont empoisonné son inventeur.

Deux Américains, MM. Moléra et Cébrtan^ ont proposé de créer un petit nombre de foyers uniques et de canaliser la lumière produite par ces foyers à l'aide de lentilles et de réflecteurs le long des bâtiments et sous les parquets, pour distribuer la lumière à domicile. C'est là une fantaisie américaine de grande envergure. La canalisation de la lumière a cependant donné de bons résultais, pour l'éclairage des poudrières, réalisé par M. Tchikoleff^ en Russie.

De toutes ces tentatives plus ou moins heureuses et de bien d'autres dans le détail desquelles il nous est impossible d'entrer, il ne reste plus aujourd'hui que deux méthodes générales d'éclairage électrique :

!• Varc voltaïque, par les régulateurs et les bougies ;

2"* V incandescence^ avec ou sans combustion.