Comment fonctionnent les systèmes halogènes

Les ampoules halogènes ont été développées pour la première fois dans les années 1960 et étaient appelées ampoules quartz-iode. Elles sont soit tubulaires, soit globulaires, abritant l'un des gaz halogènes, soit le brome, soit l'iode. Ces ampoules font souvent partie d'un réflecteur sphérique en aluminium. Contrairement aux ampoules à incandescence standard, dans lesquelles le filament de tungstène chauffe jusqu'à briller intensément mais s'évapore régulièrement à chaque utilisation, l'halogène régénère le filament de tungstène. Le filament brûle plus chaud, mais la lumière est plus efficace en lumens par watt. Selon Megavolt, une ampoule halogène de 300 watts peut chauffer à plus de 300 °C.

Cycle de régénération halogène

Dans l'éclairage halogène, le tungstène évaporé se combine avec la vapeur de gaz inerte pour former un halogénure, comme l'iodure de tungstène ou le bromure de tungstène, que la convection recircule vers le filament. Cela augmente efficacement la durée de vie de l'ampoule, que Zeiss rapporte à 2 000 heures pour une ampoule de 100 watts utilisée dans les microscopes optiques. En raison de cette réaction chimique, la pression de gaz à l'intérieur du boîtier est de sept à huit fois la pression atmosphérique et la température de l'ampoule est beaucoup plus élevée que dans les lampes non halogènes — 400 à 1 000 °C, selon Osram Sylvania. L'ampoule est en verre à haute teneur en silice ou en alumino-silicate pour survivre à la pression de gaz et aux températures élevées.

Avantages

Les ampoules halogènes sont plus compactes, durables et efficaces que les ampoules à incandescence. Elles peuvent également être gradées. Elles émettent une lumière chaude dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge — similaire aux ampoules à incandescence et constante sur tout le spectre lumineux. Osram Sylvania rapporte une température de couleur de 2 800 à 3 400 K (lumière blanche, similaire à la lumière du soleil) pour une lumière halogène standard. Dans les ampoules à incandescence, un mince film de résidu de tungstène se forme à l'intérieur, atténuant leur lumière, tandis que le filament de tungstène s'amincit, devient moins efficace ; ce ne sont pas des problèmes avec les ampoules halogènes.

Inconvénients

Parce que le filament de tungstène brûle beaucoup plus chaud qu'une ampoule à incandescence conventionnelle, il crée un risque d'incendie ou de brûlure. Les ampoules sont plus chères à produire en raison de leur additif de gaz inerte (ex : krypton ou argon) et de leur boîtier en verre plus dense, à haute teneur en silice. Elles doivent être spécialement fabriquées pour les hautes températures et pressions. Dans les ampoules halogènes contenant du gaz iode, le gaz teinte légèrement la lumière en rose.

Applications

Selon Zeiss, les lampes tungstène-halogène sont bien adaptées à la microscopie en champ clair, la microscopie à lumière polarisée, la photomicrographie et l'imagerie numérique d'échantillons de tissus teintés. Les lampes halogènes sont également privilégiées pour les phares automobiles, les feux antibrouillard, les projecteurs et l'imagerie photographique.