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Un petit historique des différentes sources d'éclairage électrique. Un historique plus complet se trouve ici: historique des sources lumineuses


Lampes à arc de carbone

Les premières sources d'éclairage étaient les lampes à arc de carbone. L'arc était entretenu par les poussières de carbones se libérant des tiges. Un mécanisme était nécessaire pour rapprocher les tiges au fur et à mesure de leur usure: ces lampes étaient donc couteuses et complexes, mais la lumière était bien blanche et fort concentrée. Ces lampes ont été utilisées pour l'éclairage de grands magasins, dans les projecteurs de cinéma, etc. Les lampes produisent des particules enflammées et du monoxide de carbone.

Ces lampes ont un bon rendu lumineux, car la lumière est produite par l'incandescence des particules de carbone.

Ce type de lampes (arc à l'air libre) n'est plus utilisé, mais on retrouve la technologie dans les lampes à décharge.


Lampes à incandescence

La lumière est produite par un filament porté à incandescence. L'ampoule contient un gaz inerte à basse pression qui limite la sublimation du métal incandescent. L'oxygène a évidemment été éliminé du ballon pour éviter la combustion du filament. Ces lampes ont un très bon rendu lumineux (toutes les couleurs sont bien rendues), mais un mauvais rendement. La teinte de la lumière est jaunâtre.

Les lampes halogènes ont une ampoule qui contient un gaz halogène. Ce gaz limite non seulement la sublimation mais permet la redéposition du métal sur le filament, permettant de doubler la durée de vie de l'ampoule ou de travailler à des températures plus élevées (rendement plus élevé et température plus blanche).

Il faut que les gaz atteignent une température élevée pour permettre la redéposition: l'ampoule est donc plus petite et fabriquée en quartz. Il existe des ampoules basse tension (12V) nécessitant un transfo et des ampoules fonctionnant directement sur le secteur. Ces ampoules contiennent un tube en quartz à l'intérieur de l'ampoule classique en verre.

Les lampes halogènes ont également un très bon rendu lumineux et le rendement est un peu meilleur que les ampoules classiques. La teinte de la lumière est plus blanche. La plupart des appareils photos corrigent automatiquement la balance des blancs pour l'éclairage à incandescence.


Lampes à décharge basse pression

Les lampes à décharge produisent la lumière par décharge électrique dans un gaz (luminescence). La teinte de la lumière dépend du gaz utilisé. La quantité de lumière produite par unité de volume est relativement faible: ces tubes sont donc généralement longs.

Les tubes fluorescents sont les lampes-types. Elles se composent d'un tube contenant de la vapeur de mercure à basse pression. La lumière produite est ultra-violette et doit être transformée en lumière visible par une surface fluorescente. Le démarrage est pratiquement instantané, mais à froid le rendement lumineux peut être moindre (une partie du mercure est sous forme liquide).

La qualité de la lumière émise dépend du type de surface fluorescente utilisée. Le rendu lumineux n'est généralement pas fameux: le spectre lumineux n'est pas continu. La lumière "semble" blanche, mais le résultat en photographie est mauvais, car l'appareil photo ne peut pas corriger les défauts (métamérisme).

Les lampes au sodium basse pression sont très utilisés pour l'éclairage des autoroutes à cause de leur rendement lumineux très élevé (il ne faut pas convertir le rayonnement ultra-violet en rayonnement lumineux). Un seul tube de 150W permet d'éclairer tout un tronçon d'autoroute. Au démarrage, le tube émet une lumière rouge produite par le gaz néon. La chaleur fait s'évaporer le sodium qui donne une lumière jaune monochromatique.

L'ampoule à proprement parler est placée dans un second ballon sous vide pour éviter les pertes de chaleur (les lampes qui ont perdu leur vide dans le second ballon ne passent plus au jaune). De plus, le ballon interne a un revètement qui renvoie les rayons infra rouges pour limiter les dépertitions de chaleur.

Ces lampes produisent une lumière monochromatique. Les photos doivent être converties en noir et blanc, mais le rapport des couleurs ne correspond pas. Les feuilles vertes apparaissent totalement noires.


Lampes à décharge haute pression

Les lampes haute pression produisent unen lumière plus concentrée et ont un rendu des couleurs qui est meilleur. La lumière est obtenue par un arc et non par la luminescence.

Les premières lampes contiennent du mercure (et un peu d'argon pour permettre l'allumage). A froid, la lumière est produite par la vapeur d'argon basse pression. Quand le ballon chauffe, le mercure se vaporise et la lumière devient plus blanche. Ces lampes ont un ballon externe recouvert d'une surface fluorescente qui va transformer une partie du rayonnement ultra-violet en rayonnement visible.

Ce type de lampe n'est plus guere utilisé que pour l'éclairage de chantier. Elles sont remplacées au fur et à mesure par des lampes à halogénures métalliques. L'adjonction de ces halogénures permet un meilleur rendu des couleurs. Ces ampoules sont utilisées dans les éclairages de magasin, dans les projecteurs, etc. Il n'y a pas besoin d'une surface fluorescente pour corriger le rendu des couleurs.

Le rendu des couleurs des lampes aux halogénures dépend des produits utilisés. Certaines lampes sont spécifiquement prévues pour une utilisation en studio de télévision.

Les lampes aux halogénures ont en fait été crées lors de l'avènement de la télévision en couleur. On recherchait un type de lampe qui ait le même rendu que les lampes à incandescence, mais avec un rendement plus élevé.


Lampe aux halogénures métalliques
Il n'est plus nécessaire d'utiliser un second ballon recouvert d'une surface fluorescente,
le rayonement produit ayant un rendu acceptable en lui-même.

Les lampes au sodium haute pression produisent une lumière plus blanche que le sodium basse pression. En fait, il est même possible de produire une teinte qui correspond au blanc-jaune des lampes à incandescence (en augmentant la pression).

Le rendu des couleurs n'est pas acceptable pour la photographie (qui a tendance à augmenter les défauts d'une source lumineuse), mais on peut utiliser l'effet pour certaines photos.


Lampe sodium haute pression
L'amorçage se fait avec de l'argon (gaz) qui est remplacé par le sodium une fois que celui-ci se sublime quand la tempéature monte.

Ces lampes nécessitent l'utilisation d'ampoules intérieures à revêtement inerte (et transparent) car le sodium attaque la plupart des types de verres. Seules certaines céramiques peuvent être utilisées.

Toutes les lampes à décharge ont besoin d'un stabilisateur de courant. En effet, plus la température monte et plus la résistance diminue, ce qui provoquerait un emballement du tube. On utilise généralement un ballast (une self-induction) mais les tubes modernes ont un ballast électronique. Ces tubes n'ont plus le papillotement des tubes à ballast classique. Le ballast sert également à fournir la tension d'allumage, qui doit être plus importante que la tension de secteur.


Lampe à incandescence et à vapeur de mercure haute pression

Notons l'existence d'une ampoule combinée qui se compose d'un filament incandescent (il sert en fait de ballast au tube) et d'une lampe à vapeur de mercure. Les rayons ultra-violets sont transformés en partie en lumière visible. Le type de l'ampoule est “MLR” (Mixed Light Reflector).

Ces lampes ont un rendement moins bon que les lampes à vapeur de mercure, mais ont une longue durée de vie et produisent un bon rendu des couleurs. De plus, ces lampes ne nécessitent pas de ballast, ce qui est un avantage certain. Je crois qu'elles ne sont plus fabriqées qu'en version ML qui ressemble à une ampoule à vapeur de mercure classique (sans réflecteur, mais avec une surface fluorescente complète).


Fotoshoot sous lumière sodium haute pression. Il y a une forte dominante jaune, mais contrairement aux lampes sodium basse pression, il ne s'agit pas de lumière monochromatique: les autres teintes sont également présentes (mais en quantité moindre que le jaune).

Le bleu est rendu trop foncé par rapport à la teinte normale (à droite).

Lampes DEL

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Eclairage

L'éclairage continu en studio

Les caractéristiques des lampes
(température, index de rendu des couleurs)


Lampes à incandescence


Tube fluorescent basse pression


Tubes au sodium basse pression en phase de chauffage


Lampe à vapeur de mercure haute pression

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