Le filament dans les lampes à incandescence

Le filament constitue l'âme de la lampe. Historiquement il était constitué de fibres végétales de carbone, puis de métaux réfractaires comme osmium, puis le tantale. Ce n'est qu'en 1913 qu'apparaît le tungstène. La température de fusion du tungstène est de 3 695 °K en l'absence d'oxygène. Elle est portée à 2473°K sous vide et 3000°K sous atmosphère gazeuse contrôlée.

Le carbone est de loin le matériau le plus réfractaire mais dégage des vapeurs qui noircissent l'enveloppe de la lampe. Le tungstène est tréfilé puis étiré (plus grande résistance mécanique que l'acier), de façon à obtenir des fils de 0.01 à 0.05mm de diamètre.

Le fil de tungstène peut être droit, spiralé, ou bi-spiralé ( spiralé deux fois). Le spiralage permet d'améliorer l'efficacité lumineuse de la lampe.

Exemple de détermination de la longueur du filament d'une lampe.

Soit une lampe de 100W alimentée sous 230V. La résistance interne est donc : 

R = U²/P = 230²/100 = 52 W

Or   R = R₀ . (1 + a.q ) a étant le coefficient de température du tungstène= 39.10^-4

Si q = 2500°K   alors R₀= 49,2 W

Sachant que R = r . l/S avec r= 5,6.10^-8W.m     alors l = 0,74m

Ces 74cm  nécessitent donc bien de spiraler le filament!