Le diode de formule
chimique I2.
Le bromure de méthyle de formule chimique
CH3Br.
Le dibromure de méthylène de formule
chimique CH2Br2.
En dehors des gaz de remplissage, la lampe halogène est adaptée
aux nouvelles conditions de fonctionnement, en particulier, l'ampoule est
réalisée dans un matériau plus résistant aux hautes
températures. Il peut s'agir de quartz ( silice pure de formule chimique
SiO2)ou de verres spéciaux comme le Vycor ( verre composé
à 96% de silice ).
On entend souvent dire qu'il faut éviter de toucher une lampe halogène
avec les doigts ( dans le cas où elle est éteinte bien entendu...).
Il y a deux bonnes raisons à cela,
Les matières
organiques comme les graisses présentes à la suface de la peau
réagissent à chaud et produisent entre autres du graphite (
carbone ) qui ternit la lampe et diminue son efficacité lumineuse.
Les matières
minérales alcalines comme le sel présent sur l'épiderme
( chlorure de sodium NaCl ) ont la propriété de réagir
à haute température avec le quartz en le fragilisant. cela peut
conduire à une rupture de l'ampoule, qui peut être quelquefois
très spectaculaire voir dangereuse.
Fonctionnement
Une lampe halogène fonctionne de la même manière qu'une
lampe à incandescence classique,en outre un mécanisme supplémentaire,
le "cycle halogène" intervient de manière à
améliorer les performances.
Les lampes halogènes
et les ultraviolets
Les lampes halogènes
fonctionnent à des températures plus élevées que
les lampes classiques, si cela améliore leur efficacité et produit
une lumière plus proche de celle du soleil, la production de rayonnement
ultraviolet est elle aussi en hausse.
Le shéma ci-dessus représente l'intensité lumineuse relative
pour deux lampes identiques fonctionnant à des températures
différentes.
On remarque qu'à 3200° Kelvin ( 2927°C ) la production d'ultraviolet
est relativement importante.
Or les ampoules en quartz des lampes halogènes n'absorbent pas les
Ultraviolets (UV ), pour cette raison, on place généralement
devant la lampe une fenêtre en matière plastique transparente
ou en verre dont la fonction est d'absorber ces radiations nocives.
Le cycle halogène est à l'origine des performances des lampes
halogènes, il permet une durée de vie plus longue, une température
de fonctionnement plus longue donc une lumière plus blanche et une
efficacité supérieure tout en évitant le ternissement
du verre de l'ampoule. Le principe du cycle halogène est connu depuis
près d'un siècle, cependant, il n'a réellement été
mis en pratique dans la technologie des lampes qu'à la fin des années
1950.
Les ampoules sont remplies en partie d'un gaz halogène. les halogènes
constituent une famille d'éléments chimiques comprenant le fluor,
le chlore, le brome, l'iode et l'astate. Typiquement, ce type de lampe utilise
du diiode ( gaz de formule chimique I2 ) ou un dérivé bromé
( bromure de méthyle ).
Le cycle halogène a pour but de limiter la "sublimation"
du tungstène constituant le filament et son dépôt sur
le verre de l'ampoule. Le cycle peut se décomposer en trois étapes.
Etape 1
Les molécules de dihalogène sont présentes à
l'intérieur de l'ampoule et côtoient des atomes de tungstène
provenant du filament.
Etape 2
A bonne distance du filamanent, là ou la température est la
plus faible, un atome de tungstène peut se combiner à plusieurs
molécules de dihalogène de manière à former
une molécule de plus grande taille.
Etape 3
Lorsque cette molécule est soumise à une température
élevée, à proximité du filament, elle se décompose
en molécules de diahalogène et en un atome de tugnstène
qui va se redéposer sur le filament.Les molécules de dihalogène
peuvent à nouveau rencontrer un atome de tungstène de manière
à recommencer un nouveau cycle.
Chimiquement, le cycle halogène peut se traduire par l'équation bilan suivante,
Où W est un atome de tungstène, X un atome d'halogène.
De manière à favoriser le cycle halogène, il est préférable que le verre de l'ampoule soit très chaud ( environ 250-350°C ), il est donc indispensable d'utiliser des matériaux particuliers comme le quartz ou Vycor de manière à résister à ces températures.
Au vu de ces quelques données, il semble donc qu'un filament puisse durer indéfiniment, en réalité plusieurs phénomènes interviennent, limitant la durée de vie du filament,
Dépôt du tungstène
Le tugnstène
a une fâcheuse tendance à se redéposer en un point différent
de celui d'où il vient.
Il apparaît donc une série de points fragiles sur le filament,
ces points sont autant de zones de rupture potentielles. Plus ces zones
sont fragilisées, plus leur résistance électrique est
importante, plus elles sont chaudes et moins elles sont aptes à recevoir
le dépôt de tugnstène. La fragilisation est donc accélérée
en fin de vie du filament.
Attaque des parties
froides
Le filament possède des zones froides, notamment au niveau des connections
électriques. Les molécules de dihalogène ont tendance
à réagir avec le tungstène en ces endroits, favorisant
leur fragilisation. Aucune solution à ce problème n'a été
trouvée à ce jour.