Non, vous ne rêvez pas, nous sommes bien en 2017 à l’heure où ces lignes sont écrites et la production d’ampoules incandescentes est tout bonnement interdite dans l’Union européenne depuis 2012, au même titre que l’importation d’ailleurs.
Cela fait en effet bien des années que ces ampoules préhistoriques se sont vues décriées et chassées, dans un premier temps par les ampoules dites fluocompactes (plutôt connues sous le nom d’ampoules à basse consommation) puis par les terribles ampoules LED, dont l’efficacité n’est plus à prouver.
Pour rappel, une ampoule LED c’est tout de même 90% d’énergie consommée en moins par rapport à une ampoule incandescente, une durée de vie 50% plus élevée et surtout, les ampoules LED ne contiennent aucun composant toxique susceptible de nuire à l’environnement (vous pouvez retrouver tous ces chiffres en images dans ces infographies qui opposent l’ampoule LED à l’ampoule à incandescence de nos ancêtres) !
Alors pourquoi diable l’ampoule à filaments revient-elle sur le tapis alors qu’elle est morte et enterrée ?
La faute au MIT (Massachusetts Institute of Technology) et son gang de chercheurs fous qui se sont alliés à un autre gang de cerveaux, celui de la Purdue University. Et quand autant d’intellectuels se rencontrent, cela fait des étincelles, et des innovations du genre de celle que nous allons vous présenter aujourd’hui !
Mais revenons sur un petit cours de physique pour commencer.
Comment fonctionne une ampoule à incandescence ?
Allez, on fouille dans ses petits souvenirs d’école et on se souvient que le principe même repose sur l’échauffement d’un filament de tungstène à quelques 2700°C, pas vrai ?
Cet échauffement va être la condition sine qua non pour émettre un rayonnement de corps noir (la lumière sommes toutes). Mais voilà, c’est au maximum 5% de l’énergie électrique absorbée par le filament qui sera au final convertie en lumière « visible ».
Le reste ? Pfiou…dissipation sous forme de chaleur, perte cruelle énergétique…
Et Peter Bermel, professeur adjoint à la Purdue University de le confirmer : « Lorsque 20 photons sont émis par une lampe à incandescence, 1 seul est visible à l’œil humain et les 19 autres sont gaspillés en chaleur ».
Un nouveau type d’ampoule incandescente
Seulement voilà, dans le nouveau système que ce bon vieux Peter a imaginé avec ses collègues, ces 19 photons gaspillés sont désormais recyclés !
Leur innovation n’est donc autre qu’une ampoule incandescente nouvelle génération équipée d’un filtre de plusieurs couches de matériaux comme le dioxyde de silicium et le dioxyde de tantale. Pour mieux vous représenter, ce genre de couche possède une épaisseur inférieure à 1/100 de l’épaisseur d’un cheveu humain, pas bien gros quoi !
Toujours est il que ce filtre composé de très fines couches de matériaux autorise le passage du photon de lumière visible ET renvoie les 19 autres photons de rayonnement infrarouge participer à l’échauffement du filament.
Avec ces 19 photons qui chauffent désormais le filament, l’efficacité de l’ampoule se voit améliorée drastiquement.
OK, on recycle la perte énergétique, mais est-ce pour autant plus efficace que les ampoules Leds ?
Le tout 1er prototype de cette ampoule nouvelle génération atteignait les 6,6% de rendement lumineux, mais ça, c’était avant, et les chercheurs auraient désormais atteint les 40% via leurs simulations numériques.
Pour comparaison, voici le rendement lumineux de tous les autres types d’ampoules :
- Ampoules à incandescentes classiques : 3%
- Ampoules basse consommation ou fluocompactes : 15%
- Ampoules Led les plus performantes : 29% (i.e : pas celles qui sont dans vos chaussures lumineuses)
- Ampoules à incandescente nouvelle génération : 40% (pour l’instant)
Bon, ce n’est pas encore complètement parfait, les chercheurs planchent encore sur l’amélioration du fameux filtre et la stabilisation des performances à long terme, afin d’optimiser la durée de vie de ces ampoules révolutionnaires.
Restera ensuite à parler « cout de production », environnement, etc. Les ampoules LED ont donc encore un peu de temps devant elles, mais leurs jours sont peut être comptés à l’heure où une nième étude de l’inserm relance encore le débat : « ampoules LED VS Santé »
Mais les inventeurs, optimistes, se tournent déjà vers l’avenir et s’amusent à imaginer d’autres champs applicatifs pour leurs filtres :
« Dans le thermophotovoltaïque, une source de chaleur rayonnante brille, un peu comme un filament incandescent. Orientée vers une cellule photovoltaïque, cette lumière est ensuite utilisée pour produire de l’électricité. Notre filtre peut permettre de sélectionner uniquement les photons ayant des niveaux d’énergie correspondant à la bande interdite du semi-conducteur constituant la cellule solaire. De quoi obtenir un maximum d’efficacité. » conclut Peter Bermel