Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

    

Comment fonctionnent nos tubes néon ?

 

 

Coloré et scintillant sur les enseignes commerciales, blafard dans la cuisine, le tube fluorescent, appelé à tort " néon ", illumine nos nuits depuis 1937.

 



Schéma général d'un tube fluorescent

 



1) L'application d'une tension électrique aux bornes du tube provoque la circulation d'un flux d'électrons libres
entre les deux électrodes métalliques.


2) Entre les électrodes, les électrons subissent une accélération
et acquièrent de l'énergie

3) Au cours de leur déplacement, les électrons heurtent les atomes de gaz enfermés dans le tube.
4) Lors du choc, les électrons cèdent aux atomes de gaz l'énergie acquise pendant leur déplacement.
5) Les atomes de gaz ont alors
un surplus d'énergie et deviennent instables.
Ils ne peuvent garder cette énergie et la réémettent sous la forme de rayonnement ultra-violet, invisible à l'oeil nu.
 

6) Les ultra-violets se propagent jusqu'aux parois du tube.




7) La surface interne du tube est enduite d'un revêtement fluorescent. Celui-ci absorbe les ultra-violets et réémet à la place de la lumière visible.

 

Principe de fonctionnement du ballast : http://www.phy6.org/Education/Fwfluor.html

Ces tubes servent à l'éclairage industriel et domestique (appelés "néons" souvent par erreur : s'il était utilisé, le gaz néon émettrait une lumière rouge). Ils contiennent des gaz, le plus souvent des vapeurs de mercure à basse pression ou de l'argon, qui émettent une lumière ultraviolette invisible. La paroi intérieure du tube est donc recouverte d'un mélange de poudres fluorescentes qui réémettent cette lumière dans le domaine visible en s'approchant du blanc.
Ces tubes offrent un bien meilleur rendement électrique qu'une lampe à incandescence classique (c'est-à-dire qu'ils émettent plus de lumens par watt) et, donc, chauffent beaucoup moins. Aujourd'hui, la forme peut changer et l'électronique qui les contrôle permet un rendement encore amélioré. On trouve ainsi des lampes dites à économie d'énergie pouvant remplacer avantageusement les lampes classiques.

Ce type de lampe a plusieurs avantages par rapport aux lampes à incandescence :
  • Elles bénéficient d'un meilleur rendement : les lampes à incandescence et les lampes à halogènes ont une efficacité de 14 à 25 lumens par watt, alors que les lampes fluorescentes compactes ont une efficacité de l'ordre de 60-70 lumens par watt.
  • Par exemple, une lampe classique de 100 watts disperse 95 watts en chaleur et en utilise 5 pour l'éclairage, alors qu'une lampe fluo de 25 W, convertit 25% de l'énergie électrique en lumière visible et en disperse 75% en chaleur (ce qui correspond à l'éclairage d'une ampoule traditionnelle de 125 W).
  • De plus elles ont une durée de vie de six à quinze fois plus longue que les lampes à incandescence.

Les inconvénients des lampes basse consommation sont :
  • Des recommandations d'utilisation potentiellement contraignantes. En effet, les lampes basse consommation sont prévues pour une alimentation stable (pas de gradateur par exemple). Sauf certain modèle haut de gamme, avec gradateur intégré à leur ballast électronique.
  • La présence de poudres fluorescentes et d'un gaz à base de vapeur de mercure dans le tube, non dangereuses en cours d'utilisation, fait que ces lampes constituent un déchet dangereux nécessitant une élimination particulière. Des services de récupération existent désormais, mais sont méconnus du grand public, qui devrait rapporter les anciens tubes aux revendeurs.
  • Cependant, les industriels travaillent activement à la modification de la formulation des substances fluorescentes, de façon à rendre lesdites substances recyclables et moins polluantes.
  • Une lampe fluorescente est parfois encore plus volumineuse qu'une lampe à incandescence de luminosité équivalente.
  • Il faut un certain temps (de l'ordre de quelques dizaines de secondes) aux lampes fluorescentes pour atteindre leur intensité lumineuse optimale. Ce qui n'est pas un problème pour les usages prolongés (par exemple dans les pièces à vivre...), mais peut être gênant quand la lampe ne sert que pour de courtes périodes (éclairage de couloir ou d'escalier).
  • Le rendu des couleurs (IRC), de l'ordre de 85%, est moins bon que celui d'une lampe incandescente. Cela veut dire que certaines couleurs sont déformées, car le spectre de la lumière n'est pas complet. La couleur de la peau en particulier est altérée.
Leur prix, comparé à celui des lampes classiques, est assez élevé. Il a cependant fortement diminué et se situe en 2002 aux alentours de 7 euros la lampe de 15 W (équivalent lampe à incandescence de 75 W) pour 8 000 heures d'utilisation environ et plus.

Un tel prix reste toutefois un investissement rentable : leur durée de vie est supérieure aux ampoules à filament (dont la durée de vie est souvent inférieure à 1000 h, il faudrait donc les comparer au prix de six à dix lampes a incandescences). De plus, elles consomment 5 à 6 fois moins, divisant par autant la facture d'électricité. Une étude effectuée par EDF estime que les lampes basses consommation reviennent 2,5 fois moins cher que les lampes classiques en fonctionnement. Le retour sur investissement est donc bien réel