L’éclairage est un besoin ancestral qui remonte à l’Homme préhistorique qui l’a en premier comblé par la maitrise du feu. L’Homme a ensuite inventé la bougie/chandelle puis la lampe à huile. Ensuite les nouvelles technologies développées ont suivi les progrès techniques de la société. La lampe à pétrole a suivi la découverte et l’exploitation du pétrole. De même la lampe à incandescence a suivi l’invention de l’électricité. Les dernières évolutions technologiques sont tirées principalement par la performance de l’efficacité énergétique après les chocs pétroliers et la prise de conscience de l’impact des activités humaines. Ces technologies développées sont dans l’ordre successif : la lampe halogène suivie de la lampe fluo-compacte puis de la lampe à LED. La future génération technologique est la lampe OLED déjà présente pour les applications Display (écrans) mais pas assez mature pour les puissances requises dans l’éclairage. La figure ci-dessous présente une synthèse de l’évolution technologique, pour l’éclairage.
NB : Le rendement énergétique ou efficacité énergétique d’un système d’éclairage est défini par le rapport du flux lumineux émis par la puissance électrique consommée.
Cette évolution des courbes en S n’est pas continue dans le temps mais présente des discontinuités qui sont le cœur des changements technologiques majeures. On peut distinguer les deux points d’inflexion de la courbe en S : la période précédente le point inférieur correspond à la phase de fermentation. C’est une phase de préparation à la substitution de la technologie précédente. Elle se caractérise en général par l’émergence de nouveaux acteurs et de plusieurs formats (design) du produit, générés par cette nouvelle technologie. Le point d’inflexion correspond à l’acceptation par les parties prenantes d’un format dominant (dominant design). Cette phase de décollage (take-off) se traduit par une vitesse d’amélioration de la performance importante. Le second point d’inflexion correspond au ralentissement de la vitesse d’amélioration de la performance du produit et annonce une phase de maturité du produit qui approche sa limite de performance atteignable avec la technologie utilisée.
Dans cet exercice, on s’intéresse au dimensionnement (longueur de filament) d’une lampe à incandescence. La lampe est alimentée sous une tension efficace V = 220 V et consomme une puissance P = 100 W. Cette lampe est constituée d’un filament de tungstène de section circulaire, placé au centre d’une ampoule en verre de forme sphérique. On assimile le filament à un corps noir convexe dont la température est de T = 2500 K. A cette température, la résistivité du tungstène est de ρ = 10-6 Ω.
1-) Faire un schéma en y incluant les grandeurs mentionnées dans l’énoncé ainsi que les flux.
2-) Calculer les dimensions (longueur L et rayon a de la section circulaire) du filament en fonction de P, V, ρ et T.
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