#7a.   La Lampe Fluorescente :
      Application courante d'un plasma

    Vous avez pu remarquer dans le schéma (reproduit ici) que le circuit de montage de la lumière fluorescente comprenait une "bobine de ballast," De même vous avez peut être repéré de telles bobines chez vous, souvent enfermée dans une boîte rectangulaire. Les ampoules habituelles–avec filaments incandescents–sont directement branchées aux lignes électriques, mais les lampes fluorescentes reçoivent toujours leur courant par l'intermédiaire d'un ballast. Pourquoi?

    Bonne question. Si vous avez étudié l'électricité, vous connaissez sûrement la loi d' Ohm, qui dit que le courant traversant un circuit est inversement proportionnel à la résistance R. Doublez celle-ci et seule la moitié du courant passe, multipliez la par 10 fois et seulement 1/10 du courant passe. C'est comparable à un écoulement d'eau passant dans un tube -- si vous rétrécissez de 10 fois celui-ci, alors (toutes choses étant égales) seulement 1/10 d'eau ne passe.

  Eh bien, si vous pensiez que la loi d'Ohm était une loi universelle de l'électricité - sachez qu'elle ne l'est pas. Avec des fils de métal elle est assez fidèle, bien que leur résistivité varie avec la température : le filament froid d'une ampoule n'a que 1/5 de la résistance du même réchauffé, de sorte qu'au départ il faut à la lampe un courant 5 fois plus fort. Mais ce n'est pas du tout vrai avec les plasmas. La résistance de votre lampe fluorescente n'est pas fixe, elle dépend de l'intensité du courant: plus le courant est grand, plus la résistance est petite.

  Autrement dit, le plasma est un conducteur avide d'électricité. Supposez qu'il y a juste assez d'électrons libres pour démarrer le courant autorisant le déplacement rapide et le heurt brutal des ions et des électrons. Ces collisions déshabillent les atomes du gaz de leurs électrons additionnels. Ces derniers intensifient le courant, ce qui entraîne d'avantage de collisions et donc d'électrons libres, qui continuent à augmenter le courant, de plus en plus... Ainsi, si une lampe fluorescente était directement branchée sur le courant, non protégée, celui-ci augmenterait rapidement jusqu'à ce que ...problème! Le tube est susceptible de s'échauffer et d'éclater, le câblage pourrait fondre... ou plus probablement, le fusible ou le disjoncteur de protection du montage couperait le courant.

  Pourquoi une bobine et non une résistance ? Parce que le tube est alimenté par une tension alternative, qui monte et descend 120 fois par seconde (aux Etats-Unis ; 100 fois en Europe). Son courant électrique s'inverse, 60 fois par seconde dans une direction, 60 fois dans l'autre. La tension tombe à zéro et le tube s'éteint, puisque les plasmas réagissent très rapidement.

  Une bobine de ballast peut pallier à cela. Dans un courant alternatif, elle agit un peu comme une résistance. Lors le courant s'élève, elle lui enlève de l'énergie au profit de son champ magnétique, freinant donc son accroissement. Puis, lorsque la tension chute à zéro l'énergie magnétique emmagasinée entraîne une montée immédiate de tension qui rallume le tube. Vous ne verrez pas habituellement un clignotement rapide de la lumière, sauf peut-être si vous la regardez à travers un ventilateur tournant, qui (à la bonne vitesse) semblera alors s'arrêter . (Note: Il y a maintenant des lampes fluorescentes compactes dont le ballast est remplacé par un circuit électronique plus sophistiqué. Le flux du courant électrique est alors limité par des transistors.)

  Et que dire de la "fluorescence" ? Les atomes de mercure dans le plasma générent très efficacement de la lumière, mais surtout des ultra-violets (UV), non percus par l'œil et dangereux (s'ils n'étaient pas absorbé par le verre). La solution consiste à recouvrir l'intérieur du tube par une peinture rouge foncé (fluorescente), qui absorbe les UV et re-émet son énergie en lumière visible.

  Il faut aussi des ballasts avec les autres lampes fonctionnant au plasma -- lampadaires au sodium et au mercure, lampes au néon etc. ... Récemment, des petites lampes fluorescentes sont apparues sur le marché, que l'on place dans la douille d'une ampoule courante. Elles ont des transistors pour remplacer la bobine, et bien qu'elles soient plus chères que les lampes avec filament, elles sont (comme d'autres lampes fluorescentes) beaucoup efficaces.

(Et si vous pensez la loi de l'ohm est malmenée par les plasmas des lampe fluorescente -- attendez de connaître le courant annulaire, le courant électrique transporté autour de la terre par les ions captifs et les électrons de la ceinture de rayonnement. Ce courant ne nécessite aucun voltage, il ne circule qu'en raison de la capture du plasma !)

  Un bourdonnement de faible-intensité n' est en principe pas alarmant, mais peut être gênant. S'il est vraiment fort, il est plus sûr de remplacer l'enroulement ou le montage. Certains transformateurs électriques sont également construits autour de fers plats empilés et sont sujets au même problème.