Les ampoules à incandescence standard fonctionnent essentiellement de la même manière aujourd’hui qu’au moment de leur invention il y a plus de cent ans. Thomas Edison est généralement crédité d’avoir inventé l’ampoule électrique en 1879, bien que Sir Joseph Swan d’Angleterre en ait eu l’idée en 1878. De nombreux inventeurs de l’époque tentaient de créer une source lumineuse pour remplacer les bougies et les lampes à huile qui n’étaient pas seulement dangereuses, mais sale. Au tournant du siècle, des millions de foyers avaient remplacé le feu et l’huile par l’humble ampoule électrique.
Au niveau le plus élémentaire, les ampoules fonctionnent en excitant des atomes qui libèrent des photons de lumière. Cependant, tous les photons n’émettent pas de lumière visible. En fait, la majeure partie du rayonnement est émise sous forme de chaleur plutôt que de lumière visible. Pour cette raison, les ampoules ne sont pas des générateurs de lumière très efficaces selon les normes actuelles.
L’ampoule moderne est une fine chambre en verre remplie de gaz inerte, généralement de l’argon. Deux tiges métalliques s’étendent vers le haut dans la chambre à partir de contacts à la base de l’ampoule. Un filament de tungstène relie les tiges. Le tungstène est un élément clé des ampoules électriques car il a une température de fusion très élevée. Lorsque l’électricité est appliquée à l’ampoule, elle passe à travers les contacts, les tiges et le filament de connexion, excitant les atomes du tungstène qui génèrent des photons.
Les atomes excités vibrent. Au fil du temps, le filament de tungstène s’affaiblit à mesure que les atomes individuels vibrent sans le filament. C’est un domaine où une amélioration a été apportée au fonctionnement des ampoules. Les ampoules ne contenaient pas de gaz inertes à l’origine, mais du vide qui n’a rien fait pour empêcher le filament de perdre des atomes. Les gaz inertes aident à prolonger la durée de vie du filament en fournissant des atomes « pare-chocs » pour aider à repousser les atomes dans le filament lorsqu’ils s’échappent. La façon dont les ampoules fonctionnent maintenant est légèrement plus efficace que la conception à vide d’origine.
Les lampes fluorescentes ont une conception différente qui est plus efficace que la façon dont fonctionnent les ampoules. L’électricité charge la vapeur de mercure à l’intérieur de l’ampoule tubulaire, qui à son tour excite les atomes de phosphore qui émettent de la lumière blanche. Les lampes fluorescentes sont plus froides, consomment moins d’énergie et durent plus longtemps que les ampoules à incandescence. Cependant, certaines personnes trouvent l’éclairage fluorescent dur. Un éclairage fluorescent scintillant peut également potentiellement déclencher des crises chez les épileptiques.