Pourquoi nos vaches craignent-elles la foudre ?

Le foudroiement direct d'animaux (ou personnes) est très rare. Cependant lorsque la foudre frappe la terre, les charges électriques se dissipent dans le sol dont le potentiel électrique devient plus ou moins important suivant la nature du sol (sa résistivité) et de la distance à l'impact. La différence de potentiel (tension) entre deux points est d'autant plus importante que l'écart est grand (amplitude d'un «pas»), pour une résistivité donnée. Plus cette tension est importante, plus le courant qui peut alors circuler par les membres inférieurs est important. Ce phénomène est appelé « tension de pas », plus élevée pour une vache orientée dans la direction du rayon d'un cercle dont le centre est l'impact, que pour un homme. Foudre et Tension de pas

Les LED

    Nick Holonvak Jr. (né en 1928) est le premier à avoir créé une LED à spectre visible en 1962. Pendant longtemps, les chercheurs ont cru devoir se limiter aux trois couleurs : rouge, jaune et vert. La diode bleue a été mise au point en 1990 par le Dr. Shuji Nakamura, alors employé par la société Nichia, suivie par la diode blanche, point de départ de nouvelles applications majeures : éclairage, écrans de téléviseurs et d'ordinateurs.

    Une diode électroluminescente, couramment abrégée sous le sigle DEL en français, et de plus en plus souvent sous l'anglicisme LED, est un composant électronique, une diode, capable d'émettre de la lumière lorsqu'il est parcouru par un courant électrique.

    Une LED produit un rayonnement monochromatique incohérent à partir d'une transformation d'énergie. Elle fait partie de la famille des composants optoélectroniques.

Avantages :

• facilité de montage sur un circuit imprimé,
• excellente résistance mécanique (chocs, écrasement, vibrations),
• faible à très faible consommation électrique due à un très bon rendement,
• durée de vie beaucoup plus longue (de 40000 à 140000h),
• taille beaucoup plus petite que les lampes classiques,
• fonctionnement en très basse tension, gage de sécurité et de facilité de transport,
• allumage instantané,
• nombre de commutations illimités.

Inconvénients :

• encombrement du transformateur,
• en 2008, le prix à l'achat des LED reste de deux à quatre fois plus élevé que celui des lampes classiques, à luminosité égale mais devrait baisser rapidement compte-tenu du développement rapide des ventes.

    A terme, le problème du transformateur n'existera plus. En effet, il existe déjà des LED pour les lampes de bureaux ou pour la décoration qui peuvent remplacer nos lampes actuelles (avec un culot E14 ou E27). Il sera donc possible dans un future vraiment très proche de remplacer toutes nos lampes par des LED. Nous ferons donc de réelles économies d'énergie, ce qui est bon pour l'environnement (diminution de la pollution lié au CO2 et au nucléaire) mais surtout pour notre porte monnaie.

    Actuellement, les LED sont utilisées pour décorer, signaler (Feux tricolores),  mais aussi sur les phares de certains modèles voitures (Alfa, Audi, BMW, Citroen, Fiat, Peugeot, Opel, ...) et dans les écrans de télévisions et d'ordinateurs.

Les lampes à décharge iodure métallique

    La lampe à iodure métallique fait partie des lampes à décharges. Son principe de fonctionnement est donc identique.
    La lampe contient de la vapeur de mercure haute pression dans laquelle on a ajouté des halogénures métalliques. Suivant le fabriquant, les iodures métalliques sont différents (dysprosium, scandium, sodium, tallium, indium, ...). La température de couleur dépend des iodures métalliques présents.
    La lumière est émise, en majeur partie sous forme de rayonnements visibles, mais une petite partie est émise sous forme de rayonnements ultraviolets (U.V.) invisibles. Dans les lampes ellipsoïdes, on tente de récupérer ces rayons en tapissant la paroi intérieure de l'ampoule d'une poudre qui absorbe les U.V. et les transforme en rayons visibles de couleur chaude, de manière à obtenir une couleur globale moins froide.

Avantages :

• faible coût d'exploitation et de maintenance,
• efficacité lumineuse comprise entre 110 et 200 lm/W,
• économie d'énergie électrique,
• éclairage très puissant,
• durée de vie comprise entre 12000h et 24000h.

Inconvénients :

• coût d'investissement élevé (de 26,6€ à 100€ pour les lampes, de 13,3€ à 266€ pour les ballasts et de 10€ à 66,6€ pour les amorceurs),
• temps d'allumage long voire très long (de 2 à 10 minutes),
• IRC est compris entre 35 et 60.

Ces lampes sont utilisées dans les vitrines commerciales, les terrains de sport, les grands espaces, les halls de grandes hauteurs…

Les lampes à décharge à vapeur de mercure haute pression

    Ces lampes sont apparues après la seconde guerre mondiale. Ce type de lampe est le type de lampe haute pression le plus ancien. Il a été remplacé dans la majeure partie des utilisations par des lampes à vapeur de sodium haute pression et, parfois, par des lampes aux halogénures métalliques.
    Les lampes au mercure haute pression ont été les premières lampes à décharge utilisées à grande échelle. La lumière est produite par le passage d'un arc électrique à travers un petit tube remplit d'une vapeur de mercure à haute pression (entre 2 et 4 atmosphères soit environ 500 fois supérieure à celle des tubes fluorescents). La décharge est produite dans une ampoule en quartz ou en céramique à des pressions supérieures à 100 kPa. Ces lampes sont appelées « ballons fluorescents ». Elles émettent une lumière de couleur blanche bleutée caractéristique. Un ballast est nécessaire pour faire fonctionner la lampe, et la puissance maximale n'est atteinte qu'après plusieurs minutes de fonctionnement.

Avantages :

• faible coût d'exploitation et de maintenance,
• efficacité lumineuse comprise entre 110 et 200 lm/W,
• économie d'énergie électrique,
• éclairage très puissant,
• durée de vie comprise entre 12000h et 24000h.

Inconvénients :

• coût d'investissement élevé (de 26,6€ à 100€ pour les lampes, de 13,3€ à 266€ pour les ballasts et de 10€ à 66,6€ pour les amorceurs),
• temps d'allumage long voire très long (de 2 à 10 minutes),
• IRC est compris entre 35 et 60.

    Les lampes à décharge à vapeur de mercure haute pression sont utilisées dans les parkings, les hypermarchés, les entrepôts.

Les lampes à décharge sodium haute pression

    Les lampes à vapeur de sodium sous haute pression utilisent d'autres composés chimiques comme le mercure pour des raisons pratiques; cependant seul le sodium est responsable de l'émission lumineuse, le xénon et le mercure ne servant qu'à permettre à la lampe de démarrer, et à fixer les bonnes propriétés électriques de l'arc.

Avantages :

• faible coût d'exploitation et de maintenance,
• efficacité lumineuse comprise entre 110 et 200 lm/W,
• économie d'énergie électrique,
• éclairage très puissant,
• durée de vie comprise entre 10000h et 22000h,
• fonctionnement jusqu'à -25°C en dégageant peu de chaleur.

Inconvénients :

• coût d'investissement élevé (de 13,3€ à 60€ pour les lampes, de 13,3€ à 266€ pour les ballasts et de 10€ à 66,6€ pour les amorceurs),
• temps d'allumage long voire très long (de 2 à 10 minutes),
• IRC médiocre.

    Les lampes à décharge sodium haute pression sont utilisée pour l'éclairage urbain et pour éclairer les monuments.

Les lampes à décharge sodium basse pression

    Les lampes à vapeur de sodium sous basse pression sont composées d'un tube à décharge plié en forme de U et enclos dans une ampoule externe tirée sous vide. Le tube à décharge est rempli d'un mélange néon (99%) argon (1%) sous basse pression permettant l'amorçage de la décharge et l'échauffement du sodium jusqu'à 260°C. Le tube est fabriqué à base de verre sodocalcique (Verre élaboré à partir d'oxydes de sodium Na2O et de calcium CaO) recouvert d'une couche mince de verre au borate (sel de l'acide borique), résistant à la vapeur du métal alcalin. Ce tube est pourvu à ses extrémités d'électrodes recouvertes d'oxydes de terres rares pour une bonne émission électronique.

        L'ampoule externe a un vide dont la qualité est maintenue grâce à des miroirs de baryum situés près de la douille. Une pastille de zirconium est souvent employée pour craquer les vapeurs d'hydrocarbures qui peuvent être présentes. Un film d'oxyde d'indium et d'étain, d'une épaisseur de 0,3 micromètre recouvre l'intérieur de l'ampoule externe. Ce revêtement est conçu pour réfléchir les rayonnements infrarouges vers le tube à décharge.

Avantages :

• faible coût d'exploitation et de maintenance,
• efficacité lumineuse comprise entre 110 et 200 lm/W,
• économie d'énergie électrique,
• durée de vie comprise entre 12000h et 24000h,
• seul ce type de lampe est autorisé près des observatoires car leur rayonnement peut être filtré facilement.

Inconvénients :

• coût d'investissement élevé (de 26,7€ à 100€ pour les lampes, de 13,3€ à 266€ pour les ballasts et de 10€ à 66,6€ pour les amorceurs),
• temps d'allumage long voire très long (de 2 à 10 minutes),
• IRC médiocre.

    Les lampes à décharge sodium basse tension sont utilisée près des observatoires afin de pouvoir filtrer facilement leur rayonnement. Mais ces lampes sont aussi utilisés pour l'éclairage d’autoroutes et dans les tunnels.

Les lampes fluocompactes

    Comme leur nom l'indique, ces lampes sont compactes grâce au pliage en deux, trois, quatre ou six d'un tube fluorescent dont le diamètre est compris entre 7 et 20 mm. En raison du faible diamètre du tube, seules des poudres fluorescentes à trois bandes sont employées. La forme compacte du tube à décharge pose aussi un problème de dissipation thermique et plusieurs moyens sont employés pour limiter la pression de vapeur saturante de mercure afin de rester au régime optimum de fonctionnement. Certaines lampes emploient des amalgames de mercure-étain ou mercure-bismuth, alors que d'autres sont pourvues d'appendices froids où le mercure se condense.
    Ces lampes fluocompactes fonctionnent comme les tubes fluorescents. Par contre, contrairement aux tubes fluorescents, elles se substituent avantageusement aux lampes à incandescence.

Avantages :

• faible coût d'exploitation et de maintenance,
• se substituent avantageusement aux lampes à incandescence,
• durée de vie (de 5000 à 20000h),
• efficacité lumineuse (45 à 90 lm/W),
• économie d'énergie électrique.

Inconvénients :

• coût d'investissement élevé (1,3€ à 33€ pour les tubes, de 4,7€ à 133€ pour les ballasts électroniques ou ferromagnétique et de 0,3 à 10€ pour les starter),
• pas de commutation fréquente possible,
• un effet stroboscopique existe (Cette effet peut être un réel danger avec les machines tournantes et peut provoquer des troubles oculaires).

Les lampes fluocompactes sont utilisées pour un usage domestique, pour remplacer les lampes à incandescence et dans les bureaux.

Les tubes fluorescents

    Les lampes fluorescentes contiennent un mélange d'argon et de vapeur de mercure à basse pression et pas forcément de néon comme le langage populaire le laisserait croire. La lumière visible est produite par deux processus successifs :

    L'ionisation du mélange gazeux sous l'effet d'un courant électrique génère une lumière dans la gamme des ultraviolets, donc invisible mais très énergétique. Les conditions de décharge sont optimisées pour qu'un maximum (60-70%) de la puissance consommée soit rayonnée dans les deux raies de résonance du mercure à 184,9nm et 253,7nm.

    Ce premier rayonnement est ensuite converti en lumière visible, moins énergétique (la différence donnant de la chaleur), à la surface interne du tube par un mélange binaire ou ternaire de poudres fluorescentes.

    Les tubes fluorescents sont très utilisés pour l'éclairage industriel, l'éclairage extérieur, les magasins, grandes surfaces et les bureaux. C'est-à-dire en tout lieu où l'on a besoin d'un éclairage continu, sans discontinuité.

Avantages :

• faible coût d'exploitation et de maintenance,
• durée de vie (de 7500 à 20000h),
• efficacité lumineuse (40 à 100 lm/W),
• économie d'énergie électrique.

Inconvénients :

• coût à l'achat (1,3€ à 20€ pour les tubes, de 4,7€ à 133€ pour les ballasts électroniques ou ferromagnétique et de 0,3€ à 10€ pour les starter),
• encombrement,
• nombreux luminaires nécessaires,
• pas de commutation fréquente possible,
• un effet stroboscopique existe (cet effet peut être un réel danger avec les machines tournantes et peut provoquer des troubles oculaires).