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Le meilleur des tubes fluorescents

Fin des années 30, la lumière prend une forme cylindrique. Elle va révolutionner l’éclairage des usines et des bureaux. Voici le meilleur des tubes fluorescents.
par Lionel Simonot15 octobre 2018

Les tubes fluorescents sont-ils une révolution ? Pourtant, il n’existe pas de Thomas Edison ou de Steve Jobs tenant dans sa main le premier tube fluorescent en s’écriant “ceci est une révolution”!

La naissance du tube fluorescent, de l’idée à sa commercialisation, fut longue et cette invention géniale ne peut être attribuée à un seul créateur.

Tubes fluorescents à décharge

Les tubes fluorescents sont d’abord des lampes à décharge : un courant passe dans un gaz devenu ionisé et certains atomes en se désexcitant émettent de la lumière. Le gaz utilisé est ici du mercure à basse pression. L’émission de lumière dans ces conditions est bleu-blanchâtre, de qualité médiocre en termes de couleur.  Mais n’oublions pas un « détail » important bien que non visible. La principale partie de la lumière émise est en effet située dans l’ultraviolet. Comment convertir alors ce rayonnement en rayonnement utile, c’est-à-dire visible ?

Tube fluorescent – Photomontage © Marc Liottin

De la lumière par la lumière

C’est le rôle de la photoluminescence. Les parois intérieures du tube sont recouvertes de poudres fluorescentes, appelées luminophores, qui absorbent les rayonnements ultraviolets. Les molécules de ces luminophores passent alors à un état excité. Par désexcitation radiative, elles peuvent dégager de l’énergie sous la forme de rayonnement. La lumière émise est nécessairement de moindre énergie que la lumière absorbée mais cette propriété est ici intéressante puisqu’elle permet de convertir l’ultraviolet en visible.

La lumière émise par fluorescence dépend beaucoup des poudres utilisées. Pour obtenir une lumière blanche, il est nécessaire d’utiliser un mélange de luminophores. Il est actuellement habituel d’utiliser trois types de poudres qui, à partir de l’excitation ultraviolette de la décharge du mercure, produisent respectivement de la lumière bleue, verte et rouge. Les concentrations relatives du mélange permettent d’obtenir une lumière blanche plus ou moins chaude.

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Photoluminescence, une idée ancienne

La photoluminescence est donc l’émission de lumière provoquée par l’absorption de lumière ! Ce terme regroupe les phénomènes de fluorescence et de phosphorescence. La différence provient dans la nature de l’état excité : contrairement à la fluorescence, les molécules sont en quelque sorte piégées à l’état excité pour la phosphorescence. De fait, après arrêt de l’excitation, le retour à l’état fondamental, et donc le phénomène lumineux, durent généralement plus longtemps dans le cas de la phosphorescence.

Ces phénomènes de photoluminescence étaient observés depuis longtemps mais ne furent formalisés qu’au cours du XIXème siècle notamment par le français Edmond Becquerel. Il fut peut-être le premier à proposer le principe d’une lampe fluorescente. Parmi les nombreux prototypes testés, une anecdote est à signaler : en 1896, Edison proposa un principe de lampe fluorescente. Mais au lieu d’utiliser une excitation ultraviolette, il essaya d’employer un rayonnement encore plus énergétique, les rayons X… un an à peine après leur découverte par Wilhelm Röntgen ! Toutefois, les expérimentations sur les lampes fluorescentes à rayons X furent de courte durée en raison du danger de ces rayonnements qui causèrent malheureusement la mort d’un des collaborateurs d’Edison.

Pas de néon dans les « néons »

Les tubes fluorescents sont, encore aujourd’hui, parfois appelés « néons » alors qu’ils n’en contiennent pas. Le décharge se fait sur les vapeurs de mercure et non du néon !

Cette confusion tenace a sans doute une origine historique. Georges Claude a en effet inventé au début du XXe siècle, sous forme de tubes cylindriques, des lampes à décharge dans des gaz rares comme le néon. Les lumières colorées obtenues réservaient ce type de lampes essentiellement pour des enseignes commerciales.

Le “vrai” tube néon émet de la lumière rouge – Tube à gaz rempli de néon – forme du symbole atomique Ne, la lettre N fait environ 75 cm de hauteur © Pslawinski, CC-BY-SA-2

L’invention du tube fluorescent, postérieure de 25 ans à celle du tube néon, est difficile à dater avec précision. André Claude, le neveu de Georges, a présenté l’un des premiers prototypes en 1935. Avant d’être commercialisé successivement par les trois grands fabricants de lampes – Osram, General Electric et Philips – le tube fluorescent fut également présenté à l’exposition universelle de Paris sous la tour Eiffel en 1937. Le succès de l’exposition témoigne de l’engouement populaire pour les progrès techniques dont l’électricité et l’éclairage artificiel étaient alors les symboles. Pour cette même occasion, une immense fresque à la gloire de l’électricité (toujours exposée au musée d’art moderne de la ville de Paris) fut commandée au peintre Raoult Dufy… « La Fée Électricité » !

Le tube fluorescent est donc en partie une invention française – peu mise en avant du fait sans doute de l’attitude collaborationniste de Georges Claude – qui connut un succès d’abord dans les usines… américaines pendant la seconde guerre mondiale. C’est presqu’au même titre que le chewing-gum ou le Coca-Cola que le tube fluorescent débarque définitivement sur l’Europe à la fin de la guerre.

Publicité Philips – Les tubes fluorescents pour sortir de l’obscurité – extrait du site Vive la Pub © Philips Lighting

Approfondir le sujet

Photo en tête de l’article :

Équipe du projet

Inventeur Edmond Becquerel Thomas Edison Wilhelm Röntgen Georges Claude André Claude
Peintre Raoul Dufy
Matériel d'éclairage Osram GE Lighting Signify (ex Philips Lighting)

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Effets lumière Lumière diffuse Lumière blanche Lumière graphique Lumière colorée
Techniques d'éclairage Éclairage intérieur Éclairage bureau Éclairage Néon
Professions Fabricant éclairage Scientifique
Supports Texte Photo Photomontage
Source Lionel Simonot Light ZOOM Lumière
Lionel Simonot
Lionel Simonot
Enseignant-chercheur. Depuis 2003, il enseigne l’éclairagisme à l’Ecole nationale supérieure d’ingénieurs de Poitiers - ENSI Poitiers. Cours magistraux et pratiques en photométrie, technologie des sources de lumière, dimensionnement électrique et interactions lumière matière. Ses activités de recherche portent sur les propriétés optiques et l’apparence visuelle de matériaux. Applications : films minces nano composites, couches de peinture en glacis ou vernis et objets obtenus par impression 3D.
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