Le tube au néon, une invention qui a changé le XX° siècle

L’idée d’employer la fluorescence pour l’éclairage remonte à la deuxième moitié du XIXe siècle avec Edmond Becquerel qui recouvrit l’intérieur des tubes à décharge avec différentes poudres fluorescentes. Ces lampes fluorescentes primitives ne trouveront pas d’application pratique du fait de leur intensité lumineuse insuffisante.
Ce n’est qu’en 1895 que Thomas Edison inventera une lampe fluorescente à partir d’un tube à rayon X dont la surface interne de l’ampoule est enduite de tungstate de calcium. Cette substance convertit une partie des rayonnements X en lumière blanche bleutée avec une efficacité lumineuse trois fois supérieure à celle des lampes à filament de carbone de l’époque, ce pour une durée de vie bien plus longue. Ces performances auraient pu propulser cette lampe sur le marché de l’éclairage mais le rayonnement X qu’elle produisait, provoquera la mort d’un employé d’Edison.
Ce n’est qu’en 1910 que le tube au néon ou tube fluorescent est inventé par un Français, George Claude, physicien et chimiste. Il travaille sur les gaz rares lorsqu’il met au point le premier tube au néon. L’objet renferme un ou plusieurs gaz et sa surface est recouverte d’une poudre fluorescente. Lorsqu’un courant électrique le parcourt, la poudre fluorescente se transforme en lumière. Présentée à l’Exposition universelle de la même année, l’invention fait sensation. Enseignes commerciales, panneaux publicitaires… Le néon trouve rapidement de larges utilisations.
Il faudra attendre 1927, et les travaux de Ruttenauer et Pirani (Osram) pour le développement d’électrodes en oxydes d’alcalins. Cette innovation permit de réduire les pertes d’énergie au niveau des électrodes pour l’extraction des électrons. Ceci accroît ainsi énormément le rendement des lampes. Ce n’est que dans les années 1930 que des tubes à vapeur de mercure sous basse pression seront employés en conjonction avec un revêtement fluorescent afin de générer une lumière blanche. La conception de ces tubes était similaire aux tubes de Claude, avec des cathodes creuses froides et une alimentation sous haute tension. Malgré une efficacité de l’ordre de 15-20 lm/W, de nombreuses installations de tubes à haute tension se feront dans les magasins, restaurants et autres lieux publics.
La disponibilité réelle des tubes fluorescents ne s’est amorcée qu’avec l’introduction en 1936, par Osram, à l’Exposition spécialisée de 1937 de Paris, de tubes à cathode chaude dont l’efficacité lumineuse est portée à 30-40 lm/W du fait de l’emploi d’électrodes moins dissipatrices en énergie. General Electric aux États-Unis, GEC en Angleterre et Philips aux Pays-Bas suivront en 1937-1938. Toujours chez Osram, le développement des poudres fluorescentes adéquates permit le lancement du premier tube fluorescent en 1936 à l’exposition universelle de Paris (Osram), suivi en 1938 par GE à New York puis par Philips (1938) et GEC (UK). Si ce changement crucial dans la conception a permis des rendements plus élevés, la durée de vie de ces sources était cependant limitée à 2 000 heures du fait de la détérioration rapide des électrodes et de la poudre fluorescente.
Il faudra attendre la fin de la Seconde Guerre mondiale pour voir l’introduction, par GEC, de mélanges binaires d’halo phosphates de strontium et de bismuth propulsant l’efficacité lumineuse vers les 50-60 lm/W tout en améliorant la qualité de la lumière émise.
Depuis les années 1950, l’amélioration de la qualité des composants a aussi permis l’accroissement de la durée de vie de ces sources et un meilleur maintien de l’efficacité lumineuse. À cet égard, le diamètre des tubes n’était pas inférieur à 38 mm afin de limiter les dommages causés par le plasma de mercure sur le revêtement fluorescent.
Nouvelles poudres fluorescentes
Une innovation majeure verra le jour en 1973 avec l’introduction par Philips de mélanges ternaires de silicates et d’aluminate dont les propriétés générales sont bien supérieures à celles des halo phosphates. En plus d’une efficacité lumineuse pouvant dépasser les 80 lm/W avec une qualité de lumière grandement accrue, la résistance de ce type de matériaux à la décharge électrique permit la réduction du diamètre des tubes de 38 mm à 26 mm (T8) puis à 16 mm (T5) et même moins. Cette réduction des dimensions des lampes permit la conception de luminaires plus compacts avec un meilleur contrôle optique de la lumière émise.
Apparition du néon souple (la révolution décorative)
Aujourd’hui, il existe des tubes sans gaz comme les tubes néon flexibles ou encore des tubes dits écologiques avec des LEDs à l’intérieur pour consommer moins d’énergie. Le néon souple, ou néon électroluminescent, est une source lumineuse très particulière. Il émet une lumière constante sur toute sa longueur et est totalement flexible, il ne dégage aucune chaleur. Sa consommation très faible (0,5W par mètre), son alimentation basse tension, et la possibilité de le couper, en font actuellement l’outil de décoration à la mode, idéal pour laisser libre court à son imagination aussi bien en intérieur qu’en extérieur.

Informations recueillies sur Internet par Yves Maretheu

1. C’est par une généralisation abusive qu’on dénomme néons tous les tubes fluorescents et notamment ceux des enseignes lumineuses. Seul le rouge est en effet possible avec le néon.