Lhistoire de leclairage automobile

Avant lutilisation de leclairage electrique vers 1920, la premiere generation dautomobiles utilisait des bougies, des lampes a huile et des lampes a carbure. De la bougie a la lampe LED, une promenade a travers lhistoire de leclairage automobile.

La bougie et la lampe a huile

Des bougies et des lampes a huile etaient deja utilisees dans les maisons au debut du 19e siecle, mais aussi sur les diligences et les velos. Il allait de soi que ces sources de lumiere furent egalement employees a partir d environ 1890 sur les premieres automobiles. Tant la lampe a bougie que la lampe a huile, avec la lumiere visible a l avant, a l arriere et sur les cotes, avaient principalement pour fonction de rendre le vehicule visible pour les autres. Le phare, destine a mieux eclairer la route, apparut a partir de 1900, lorsque la lampe a carbure fit son apparition et que les vitesses augmenterent. Il devint alors possible de rouler le soir sur des routes non eclairees. La photo ci dessous montre une lampe a bougie sur la Panhard Levassor Phaeton de 1895, visible au musee Louwman.

La bougie se trouve dans un support tubulaire sous la lampe. Un ressort a vis sous la bougie maintient celle ci en place dans la lampe pendant la combustion jusqu a ce qu elle soit entierement consume. Les lampes a huile etaient egalement tres utilisees a cette epoque, elles sont moins sensibles au vent et produisent un peu plus de lumiere que les bougies. La premiere Ford Model T de 1908 etait equipee de lampes a huile comme feu arriere et de lampes a carbure comme phares. Le modele ne recut un eclairage electrique qu a partir de 1915. La photo ci dessous montre la De Dion Bouton Vis a Vis 3HP de 1899, dotee de lampes a huile en cuivre sur les cotes et d une elegante lampe a carbure en cuivre comme phare a l avant.

La lampe a carbure

La lampe a carbure, inventee par Thomas Leopold Willson en 1892, a d abord ete utilisee notamment pour l eclairage interieur (la ou il n y avait pas encore d electricite), dans les phares comme balise en mer, dans les mines de charbon et sur les velos. Son utilisation sur l automobile a commence a partir de 1900. Les lampes a carbure produisent leur vive lumiere blanche en brulant du gaz acetylene, qui se forme par une reaction chimique entre le carbure de calcium et l eau. Dans le carburateur a carbure se trouve une chambre inferieure ou est place le carbure de calcium en grains, maintenu en position au moyen d un couvercle et d un ressort (voir dessin).

Dans la chambre superieure se trouve un reservoir d eau. A l aide d un robinet de reglage, on regule le goutte a goutte de l eau sur le carbure de calcium. Le reglage de la quantite de gouttes d eau determine la production de gaz acetylene et donc aussi la taille de la flamme et la quantite de lumiere dans la lampe. Le gaz acetylene circule par une conduite de gaz jusqu au bruleur dans le bloc lampe. La lampe est allumee a l aide d une allumette ou d un briquet a pierre. Le gazogene et la lampe sont souvent deux unites separees, cependant il existe aussi des lampes a carbure ou le gazogene et la lampe sont regroupes en une seule unite, comme sur la Spyker 60-HP de 1903, visible au Louwman Museum (voir photo).

Les lampes a carbure produisent une lumiere blanche particulierement vive et sont donc adaptees comme phares. Elles sont egalement insensibles au vent et a la pluie. Cependant, ces lampes sont couteuses et exigent un entretien regulier, comme le retrait des cendres apres la combustion, le remplissage frequent en eau et l ajout de carbure de calcium.

L eclairage electrique

Les premieres lampes electriques, inventees par Thomas Edison en 1879, presentaient plusieurs inconvenients. La lampe etait composee d un filament de carbone place dans une ampoule en verre vide d air. Le filament de carbone n avait qu une duree de vie de 40 heures et le rendement lumineux etait tres limite. A partir de 1920, le filament de carbone a ete remplace par un filament en tungstene, ce qui a porte la duree de vie de la lampe a 1500 heures et a ameliore le rendement lumineux d environ 10%.

Le premier feu arriere electrique est apparu en 1915 et, a partir de 1919, des phares electriques ont ete disponibles pour remplacer la lampe a carbure. Des 1920, les dynamos pour l eclairage electrique sur les automobiles a moteur a essence sont devenues courantes. Les phares electriques et les ornements de feux arrieres etaient au depart montes comme unites separees sur la carrosserie, comme c etait aussi le cas pour le phare a carbure et les lampes a huile (voir photo).

Cest a partir des annees 30 que les phares, feux arriere et clignotants ont ete integres a la carrosserie par les concepteurs. Il y a parfois eu des modeles exceptionnels, comme pour les clignotants lateraux de la Volkswagen Coccinelle par exemple (voir photo) et de la Ford Anglia de 1953.

Lorsque l on actionnait le clignotant, un bras en forme de fleche equipe d un eclairage electrique sortait du montant central pour indiquer que l on allait tourner dans cette direction. Un signal on ne peut plus clair, aussi bien pour les vehicules venant en sens inverse que pour ceux qui suivaient. Plus tard, cette construction a toutefois ete interdite, en raison du risque de blessures causees par le bras saillant, et de petits feux de clignotant lateraux ont ete integres dans les ailes avant. Dans la pratique, cet emplacement ne s est cependant pas revele ideal, car a partir de 2010 les clignotants lateraux des voitures neuves ont massivement migre des ailes avant vers les retroviseurs exterieurs gauche et droit. Cela a ete rendu possible par l exigence legale que le retroviseur exterieur se replie en cas de choc afin de prevenir les blessures. On en est finalement revenu a une conception ou le clignotant depasse a nouveau de la carrosserie, comme sur la Volkswagen Coccinelle et d autres modeles des annees 50 !

Tout comme les lampes a carbure, les premiers phares electriques avaient l inconvenient d eblouir les conducteurs venant en sens inverse. Ce probleme a ete partiellement resolu par l utilisation d un reflecteur parabolique et d une lentille. En 1924, cela a ete ameliore par l invention de l ampoule Bilux ou Duplo avec 2 filaments, l un pour le feu de croisement et l autre pour le feu de route. Le filament pour le feu de croisement est a moitie masque et produit un faisceau lumineux dirige vers la chaussee sur une distance d environ 80 metres. Le trafic venant en sens inverse n est alors pas gene par la lumiere. Le filament pour le feu de route eclaire toute la chaussee et les environs sur une distance d environ 150 metres devant la voiture, mais dans ce cas le trafic venant en sens inverse subit un eblouissement genant. Il est donc interdit d utiliser les feux de route lorsqu un vehicule arrive en sens inverse. L eclairage public sur les routes permet de rouler uniquement avec les feux de croisement. Sur les routes non eclairees, cependant, les feux de route sont souvent indispensables et le passage manuel aux feux de croisement lorsqu un vehicule arrive en face reste une manoeuvre que l on oublie encore frequemment. Le passage automatique des feux de route aux feux de croisement et inversement a deja ete developpe, mais il est peu applique en production. En revanche, le retroviseur interieur a anti-eblouissement automatique est deja devenu monnaie courante.

Des phares scelles aux halogenes

En 1940, le phare rond scelle de type sealed beam fut introduit aux Etats Unis afin d etablir un phare standard identique pour toutes les voitures particulières. L ampoule avec lentille, reflecteur et filament etait integree dans une seule unite fermee et possedait des dimensions standard. Aux Etats Unis, cette unite de phare standard fut rendue obligatoire par la loi.

A partir de 1960, ce bloc optique standard fut adopte par presque tous les constructeurs automobiles en Europe et au Japon. Cependant, avec l arrivee de l ampoule halogene interchangeable en Europe dans les annees soixante-dix, la situation changea rapidement. La lampe halogene H4 Duplo interchangeable, avec deux filaments pour le feu de croisement et le feu de route, etait tres prisee en Europe en raison de sa duree de vie plus longue et de son flux lumineux plus eleve par rapport a l ampoule a incandescence traditionnelle (voir photo lampe halogene H4).

De plus, pour des raisons de style, les constructeurs automobiles et les fabricants de phares en Europe preferaient une conception de phare a la forme aerodynamique integree a la carrosserie du vehicule. Ce concept a ete interdit en Amerique principalement en raison de la complexite de lhomologation dun grand nombre de conceptions differentes de phares. Cela a conduit a des designs de face avant differents pour les voitures en Amerique et en Europe, comme en temoigne lutilisation de phares escamotables sur les voitures destinees au marche americain. Finalement, a partir de 1983, lAmerique est egalement passee completement du phare sealed beam a lunite de phare aerodynamique europeenne avec une lampe halogene remplaçable.

L eclairage LED

La technologie de la lampe LED (Light Emitting Diode) a ete inventee au debut des annees 60. Les premieres lampes LED dans la production automobile ont ete utilisees a partir de 1993, initialement uniquement pour les feux arriere et le troisieme feu stop. Ce n est qu a partir de 2004 que la LED a ete introduite comme phare et comme eclairage diurne (Daytime Running Lamp).

Les lampes LED modernes garantissent une duree de vie plus longue (> 50 000 heures) et un meilleur rendement lumineux (> 300 lumens par Watt) par rapport aux ampoules a incandescence et aux lampes halogenes traditionnelles. Elles sont egalement insensibles aux chocs et leurs couts sont relativement faibles. De plus, l eclairage LED presente un avantage particulier en n ayant pratiquement aucun temps de montee en luminosite. Pour la securite, cela constitue un avantage considerable. L ampoule a incandescence traditionnelle a besoin de 0,3 seconde pour atteindre sa pleine luminosite, alors qu avec l eclairage LED cela se fait en moins d une microseconde. En cas de freinage d urgence sur l autoroute a 100 km/h, vous voyez donc le vehicule qui vous precede equipe de feux stop LED 0,3 seconde plus tot, ce qui represente un gain d environ 10 metres de distance de freinage. C est aussi pour cette raison que l eclairage LED a ete rendu obligatoire pour le troisieme feu stop.

Eclairage pour la securite

Progressivement, de plus en plus de lois ont ete adoptees concernant l eclairage et la signalisation, dans le but d ameliorer la securite. Il s agit aussi bien de mieux voir que d etre mieux vu. L intensite lumineuse, la couleur de la lumiere, la taille et l emplacement des differents dispositifs lumineux sur le vehicule ont ete fixes par la loi afin d obtenir une certaine uniformite. Les constructeurs automobiles et l industrie de l eclairage ont egalement formule de nombreuses propositions d amelioration, comme l arret automatique des clignotants lors du redressement du volant et l orientation des phares dans le sens de la courbe pendant la prise de virages.

On a egalement introduit le reglage de niveau des phares, qui a ensuite ete rendu obligatoire. Lorsque la voiture est chargee de bagages et de passagers supplementaires, elle se retrouve incline vers l arriere et eblouit les vehicules venant en sens inverse avec les feux de croisement. La premiere voiture dotee d un reglage automatique du niveau des phares etait la Panhard Dyna Z de 1954. Dans les annees soixante dix, on a developpe pour le conducteur une commande manuelle sur le tableau de bord permettant de regler electriquement le niveau des phares en fonction de la charge. Finalement, des systemes avec reglage de niveau des phares entierement automatique ont egalement fait leur apparition.

Les chercheurs travaillent en permanence a lamelioration de leclairage automobile. Dans cet article, toutes les sources lumineuses utilisees pour la voiture ne sont pas abordeess, comme leclairage Xenon et Laser, ainsi que les systemes intelligents qui adaptent la lumiere aux conditions de conduite et meteorologiques. Ce qui est certain, cest que lon recherche constamment des sources lumineuses capables de nous offrir une lumiere meilleure, plus economique en energie et plus sure dans lobscurite.