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L’ampoule électrique
L’ampoule à incandescence durable est mise au point en 1878-1879 par Joseph Swan en Angleterre et Thomas Edison aux États-Unis. Elle a cédé la place aux LED, qui éclairent autant avec cinq à dix fois moins d’électricité.
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L’ampoule électrique est le premier usage domestique de l’électricité et le symbole même de l’invention. Contrairement à la légende, Thomas Edison n’en est pas l’inventeur unique : il a surtout rendu la lampe à incandescence durable, bon marché et intégrée à un réseau, avec ses compteurs, ses fusibles et ses centrales.
Comment fonctionne une ampoule à incandescence ?
Un courant traverse un filament très fin et résistant : il s’échauffe par effet Joule (voir loi d’Ohm) jusqu’à environ 2 500 °C et émet de la lumière, comme un métal chauffé au rouge puis au blanc. Le filament est enfermé dans une ampoule de verre vidée d’air ou remplie d’un gaz inerte (argon), pour qu’il ne brûle pas au contact de l’oxygène.
L’essentiel de l’énergie est émis sous forme d’infrarouge, donc de chaleur (voir spectre électromagnétique) : seuls 5 % environ de l’électricité deviennent de la lumière visible. C’est ce faible rendement qui a conduit à son interdiction progressive.
Une invention collective
| Date | Étape |
|---|---|
| années 1800 | Humphry Davy produit une lumière par arc électrique entre deux électrodes de carbone |
| 1840 | Warren de la Rue réalise une lampe à filament de platine, trop coûteuse |
| 1878-1879 | Joseph Swan présente en Angleterre des lampes à filament de carbone |
| octobre 1879 | Edison fait fonctionner une lampe à filament de coton carbonisé pendant plus de 13 heures |
| 1880 | Edison dépose son brevet et passe au filament de bambou carbonisé, qui dure des centaines d’heures |
| 1882 | centrale de Pearl Street à New York (voir découverte de l’électricité) ; les sociétés de Swan et Edison fusionnent au Royaume-Uni en 1883 |
| 1904-1910 | filament de tungstène, puis tungstène étiré (William Coolidge) |
| 1913 | Irving Langmuir remplit l’ampoule de gaz inerte, ce qui ralentit l’évaporation du filament |
Edison et son laboratoire de Menlo Park testent des milliers de matériaux. Leur apport décisif est un filament de haute résistance, qui permet de brancher de nombreuses lampes en parallèle sur un réseau sans câbles de cuivre démesurés.
Les autres types de lampes
| Lampe | Principe | Efficacité lumineuse | Durée de vie typique |
|---|---|---|---|
| incandescence classique | filament chauffé | 10 à 15 lm/W | 1 000 h |
| halogène | filament dans un gaz halogéné, qui le régénère | 15 à 25 lm/W | 2 000 h |
| fluorescente (tube, fluocompacte) | décharge dans une vapeur de mercure, poudre fluorescente | 50 à 70 lm/W | 6 000 à 15 000 h |
| LED | électroluminescence d’un semi-conducteur | 80 à plus de 150 lm/W | 15 000 à 50 000 h |
Le lumen (lm) mesure la quantité de lumière émise ; l’efficacité lumineuse, en lumens par watt, indique la quantité de lumière obtenue par unité de puissance électrique. Une LED de 8 à 10 W remplace une ampoule à incandescence de 60 W (environ 800 lumens).
L’avènement des LED
La diode électroluminescente est connue depuis les années 1960, d’abord en rouge et en vert. Pour obtenir de la lumière blanche, il manquait le bleu. Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura mettent au point la LED bleue efficace au début des années 1990 et reçoivent le prix Nobel de physique 2014. Une LED bleue recouverte d’un luminophore jaune donne une lumière blanche.
La fin de l’incandescence
L’Union européenne a retiré progressivement les ampoules à incandescence de la vente entre 2009 et 2012, puis la plupart des halogènes en 2018 ; les tubes fluorescents sont à leur tour retirés depuis 2023, notamment à cause du mercure. Les fluocompactes usagées doivent être déposées en point de collecte et non jetées avec les ordures ménagères.
Questions fréquentes
Qui a inventé l’ampoule électrique ?
Joseph Swan et Thomas Edison la mettent au point presque simultanément en 1878-1879, après plusieurs décennies d’essais d’autres inventeurs. Edison l’a rendue commercialement viable et l’a intégrée à un système complet de distribution d’électricité.
Pourquoi les ampoules à incandescence ont-elles été interdites ?
Parce qu’elles transforment environ 95 % de l’électricité en chaleur. Les LED donnent la même lumière en consommant 80 à 90 % d’énergie en moins et durent bien plus longtemps.
La lumière des LED est-elle dangereuse pour les yeux ?
Les LED d’éclairage domestique vendues dans l’Union européenne ne présentent pas de risque dans des conditions normales d’usage. L’Anses recommande toutefois d’éviter de fixer les sources très lumineuses et de limiter l’exposition à la lumière riche en bleu le soir, car elle perturbe le sommeil.