Première partie: les premiers développements

Sans le flair technologique et commercial d’un seul homme – Thomas Edison – le monde serait très différent aujourd’hui. Au 19ème siècle, le voyage dans la lumière était une séquence sombre d’événements.

L’importance de l’ampoule – ou de la lampe, telle qu’elle est connue des ingénieurs – était telle que l’expression est entrée dans le langage comme synonyme d’invention. Pourtant, son chemin vers la suprématie était un combat de rue désordonné dominé par un seul homme – Thomas Alva Edison – qui, malgré toutes ses prouesses visionnaires et son sens aigu des affaires, n’aurait pas pu prédire qu’un siècle plus tard, son développement d’une idée qui éclairait le monde serait rendu pratiquement obsolète par l’émergence de la technologie des diodes électroluminescentes.

Dans l’un des rebondissements les plus nets du destin technologique, la soi-disant « invention » de l’ampoule n’a jamais eu de « moment d’ampoule ». Comme pour tant d’innovations critiques qui ont eu des effets considérables sur le développement commercial et culturel de l’humanité, l’ampoule – ou plus précisément ici, l’ampoule « à incandescence » – est le produit d’une série de percées indépendantes et progressives d’ingénieurs et de scientifiques séparés par le temps et la géographie. Bien que ce soit le grand inventeur et entrepreneur américain Edison qui se voit traditionnellement attribuer les lauriers pour la mise au monde de l’ampoule, Bernard Finn, conservateur émérite de la Smithsonian Institution, affirme que nous peaufinons l’une de nos découvertes les plus importantes depuis que les premiers humains ont appris que le feu contrôlé pouvait produire de la lumière ainsi que de la chaleur.

Le rôle d’Edison dans la mise en lumière du monde moderne a été de développer les idées d’autres ingénieurs qui l’ont précédé au 19ème siècle. ”C’est Thomas Edison qui a trouvé une solution commercialement viable », explique Finn. En 1879, à la veille du Nouvel An, Edison a illuminé son laboratoire de Menlo Park – un écran visible sur plus de 20 miles – et l’ère de l’éclairage électrique a été littéralement activée. Toujours prêt avec une bouchée sonore, Edison a prédit que la lumière électrique deviendrait « si bon marché que seuls les riches brûleraient des bougies”.

La vraie valeur de la réalisation d’Edison était qu’elle marquait la fin d’une phase provisoire de création de lumière à partir de l’électricité en établissant la lampe à incandescence comme technologie de pointe. Dans la Lumière électrique d’Edison: L’Art de l’Invention, les historiens Robert Friedel et Paul Israel citent 22 inventeurs d’incandescentes devant Edison et le placent pourtant fermement à la tête de la famille. Cela est dû à la combinaison de trois facteurs critiques qu’Edison a obtenus simultanément: le matériau incandescent, les niveaux de vide poussé et la résistance élevée.

C’était le dernier de ces trois qu’Edison comprenait vraiment mieux que ses prédécesseurs. Avec une résistance élevée, la chaleur (et donc la lumière) s’accumulerait dans l’élément au lieu des fils d’alimentation provenant de générateurs électriques distants. Après avoir testé des centaines de matériaux, explique Finn, « il s’est installé sur une mince bande – ou filament – de carbone”. Parce que le filament de carbone brûlerait s’il était exposé à l’air, l’enceinte en verre ou « ampoule » devait être évacuée par une pompe à vide. Les premières versions de l’ampoule à incandescence (le mot vient du latin « incandescens », signifiant « incandescent ») ont une « pointe » indiquant l’endroit où la pompe était connectée à l’origine. En 1881, il y avait un connecteur standard à l’extrémité électrique, où l’ampoule pouvait maintenant être vissée dans une prise et pouvait être allumée et éteinte.

C’est en se tenant sur les épaules de ceux qui l’ont précédé qu’Edison a pu voir si loin dans le futur de la lumière électrique. Il affina sans relâche les innovations d’autres scientifiques tels que Humphry Davy, James Bowman Lindsay, Moses G Farmer, William E Sawyer, Joseph Swan et Heinrich Göbel, dont les idées étaient commercialement peu pratiques. Réalisant que le platine était un produit trop cher pour être utilisé dans l’éclairage électrique, il a poursuivi l’avenue d’un filament de bambou recouvert de carbone (pour l’anecdote, il a eu l’idée d’utiliser du bambou en observant sa canne à pêche lors d’une excursion sur le terrain pour observer une éclipse).

Il a également roulé et travaillé, ramassant des brevets d’autres ingénieurs, tout en nouant des alliances stratégiques, en particulier avec son concurrent britannique, Joseph Swan (qui, à bien des égards, était un acteur d’égale importance, dont la maison a été la première à être éclairée par une ampoule). Edison a obtenu un soutien financier substantiel de la famille Vanderbilt – la plus riche d’Amérique, ayant gagné de l’argent dans le transport maritime et le chemin de fer – ainsi que du financier d’entreprise J.P. Morgan. Pourtant, c’est surtout par pure ingéniosité visionnaire que l’homme avec plus de mille brevets à son nom est devenu le moteur de l’éclairage du 20e siècle.

Deuxième partie: domination du marché

Pendant une grande partie du 20e siècle, il semblait que l’ampoule à incandescence n’avait pas de challenger sérieux. Pourtant, avec la pression croissante pour améliorer l’efficacité énergétique, au cours des dernières décennies, l’écriture était sur le mur.

En 1835, l’inventeur écossais James Bowman Lindsay a démontré sa première version de la lumière électrique constante en affirmant qu’en utilisant une telle technologie, il était capable de « lire un livre à une distance d’un pied et demi”. Il ne pouvait guère s’attendre à ce que, dans un siècle, l’ampoule à incandescence à laquelle il avait tant contribué transforme la nuit en jour. Cela illuminerait nos vies, prolongerait les heures de bureau et ferait briller les stades de football dans le noir. Il assurerait la sécurité et l’éclairage des bâtiments publics et des projecteurs pour guider l’armement antiaérien en temps de guerre. Les routes seraient éclairées pour s’adapter à l’essor incessant de l’automobile et les aéroports prêts pour la nuit révolutionneraient le fret international.

À l’aube du 20ème siècle, une opportunité sans précédent s’est présentée pour les développeurs de l’ampoule à incandescence nouvellement créée. Les applications étaient illimitées, allant des très modestes (comme les phares pour vélos) aux infrastructures nationales (comme l’éclairage routier). Le champ était ouvert et le marché était bientôt inondé de fabricants espérant profiter de la ruée vers l’or dans l’éclairage artificiel.

Pourtant, à Noël 1924, des noms familiers tels qu’Osram, Philips et General Electric devenaient nerveux. En effet, le marché, tout en étant en plein essor, devenait imprévisible. Après avoir vu ses ventes chuter de plus de moitié de 63 millions d’unités en 1922-23 l’année suivante, le directeur d’Osram, William Meinhardt, lui proposa de rencontrer ses concurrents pour s’entendre sur des principes commerciaux qui préserveraient leur avenir. Alors que les lumières des sapins de Noël ont festonné dans la ville suisse de Genève, le 23 décembre 1924, les principaux acteurs de la communauté mondiale de la fabrication d’incandescentes se sont concertés pour former le Cartel Phoebus afin d’établir des quotas et des territoires, de partager des connaissances et de s’entendre sur des normes (comme le connecteur à vis Edison).

Pourtant, l’agenda caché était la protection des revenus dans un marché où les fabricants devenaient victimes de leur propre succès. Même dans la troisième décennie du 20e siècle, la fabrication des ampoules était si avancée que les unités avaient une durée de vie opérationnelle de 2 500 heures, ce qui signifie qu’il fallait des années avant de les remplacer. L’un des résultats majeurs (et pourtant moins diffusés) de la « Convention pour le développement et le progrès de l’Industrie internationale des Lampes électriques à Incandescence » était que l’espérance de vie devait être ramenée à 1 000 heures. Pour s’assurer que les entreprises se conforment à la nouvelle réglementation sur l’obsolescence, elles ont été obligées d’envoyer leurs produits pour des tests indépendants en Suisse. Si les produits affichaient une longévité indésirable, les fabricants s’exposaient à de lourdes amendes.

Malgré la stagnation délibérée du développement technologique du cartel, l’ampoule à incandescence s’est imposée comme l’une des grandes innovations de l’époque. À la fin de la Première Guerre mondiale, avec la chute du coût de l’électricité, il présentait également une alternative sérieuse à l’éclairage au gaz.

Edison ne s’était pas trompé en disant que seuls les riches brûleraient des bougies. Selon les données de recherche publiées par Fouquet et Pearson, le coût de la lumière artificielle est passé au fil des siècles de milliers de livres par heure de lumière à des fractions de centime à mesure que nous passions de l’utilisation de bougies faites à la main à des ampoules produites en série. Cette baisse des coûts a entraîné une consommation de lumière artificielle 100 000 fois plus importante au 20e siècle qu’au 18e siècle.

L’énergie et la lumière étaient si abondantes que le marché pouvait se permettre et devenait complaisant. Le filament de tungstène pourrait absorber le coup de la technologie fluorescente émergente de « bande lumineuse » apparue dans les usines et les bureaux. Le coût de l’alimentation en lumière artificielle était tel qu’il n’y avait pas de pression réelle pour changer le statu quo jusqu’à la crise pétrolière du milieu des années 1970. Cela a déclenché l’émergence de l’ampoule fluorescente compacte (CFL), qui avec une efficacité énergétique cinq fois supérieure à la technologie à incandescence en faisait un challenger sérieux. Avec Philips et Osram les mettant sur le marché au début des années 1980, les premières fissures de la suprématie incandescente sont apparues.

L’efficacité est devenue le mot à la mode. Les nouvelles technologies faisaient la queue pour être la prochaine grande chose. L’impensable commençait à se produire: les gouvernements adoptaient des lois pour éliminer progressivement l’ampoule à incandescence.

Troisième partie: la révolution des LED

Avec l’ampoule à incandescence devenue un dinosaure et tous les yeux rivés sur la technologie LED émergente en tant que panacée environnementale, la prochaine phase évolutive de l’éclairage est une question d’efficacité et de législation.

Selon le fabricant d’ampoules Philips, l’éclairage représente aujourd’hui 19 % de la consommation mondiale d’électricité. Étant donné que les ampoules à incandescence gaspillent effectivement jusqu’à 95% de leur énergie produisant de la chaleur plutôt que de la lumière, il existe un potentiel énorme d’économie d’énergie dans un monde où la réduction de la demande de ressources est de plus en plus légiférée. En regardant le marché américain des ampoules en 2010 – à l’époque où la législation sur l’élimination progressive des lampes à incandescence a été rédigée dans le monde entier -, il y avait huit milliards de lampes vendues, dont la moitié étaient des lampes à incandescence, avec à peine 10% de LED.

À l’époque, les consommateurs semblaient ne pas être préparés à la révolution des LED malgré des recherches de l’Université de Cambridge qui prédisaient que les économies d’énergie potentielles pour passer aux LED étaient « énormes ». En reprenant les chiffres d’économie d’énergie de base, le document de recherche, intitulé « L’éclairage pour le 21e siècle », indique qu’au Royaume-Uni, l’éclairage consomme plus d’un cinquième de toute l’électricité produite dans les centrales électriques et que les LED pourraient réduire ce chiffre d’au moins 50%. Les statistiques du département américain de l’Énergie concordent, estimant que d’ici 2025, « l’éclairage à semi-conducteurs tel que les LED pourrait réduire la quantité mondiale d’électricité utilisée pour l’éclairage de 50% et pourrait éliminer 258 millions de tonnes métriques d’émissions de carbone, atténuer le besoin de 133 nouvelles centrales et entraîner des économies financières cumulées de plus de cent milliards de dollars”.

Avec l’accord universel selon lequel il y a d’énormes économies d’énergie à réaliser, le monde semble prêt pour un changement spontané dans la façon dont nous l’illuminons. Pourtant, cette révolution du marché annoncée a été lente et réticente, obligeant les gouvernements à intervenir pour accélérer le changement de nos modèles de fabrication et de consommation. L’UE a progressivement interdit divers types de produits à incandescence au cours de la dernière décennie, avec en septembre l’élimination progressive des lampes halogènes et fluorescentes compactes (LFC) – en fait la fin de l’ampoule à incandescence telle que nous la connaissons.

L’Energy Saving Trust utilise des tons plus mesurés, affirmant que, bien qu’historiquement, nous ayons pu avoir « peu de soucis » sur le fait que « les ampoules n’étaient efficaces que de 10%… une attitude très différente à l’égard de l’éclairage a émergé ces dernières années ”. Dans son livre blanc « La bonne lumière”, le Trust indique que cette nouvelle attitude n’est qu’en partie motivée par la législation, la bonne volonté de « l’appréciation croissante du public du rôle qu’un bon éclairage peut jouer dans l’amélioration de leurs maisons » alimentant le reste du changement de marché.

La réalité est que l’industrie et le secteur domestique commencent à peine à subir un changement radical, poussé par la volonté d’intégrer progressivement des technologies émergentes écoénergétiques telles que les LED au détriment des incandescentes et, maintenant, des halogènes et des fluorescents compacts.

Aujourd’hui, malgré son bras de fer prolongé sur les négociations du Brexit, la Grande-Bretagne est toujours membre de l’Union européenne et nous sommes confrontés à ce que les médias ont choisi de qualifier d‘ »interdiction des ampoules », les quotidiens les plus excitants rapportant régulièrement le stock public (largement inexistant) d’ampoules à incandescence pour se prémunir d’un avenir éclairé par des LED. L’objection à cela n’est pas claire, à part un vague sentiment que l’éclairage LED n’est pas aussi « chaud » qu’incandescent. Cette « interdiction des ampoules » est en fait un ensemble de projets de réglementations européennes sur l’efficacité qui verront l’élimination des halogènes au tungstène et des LFC comme sources lumineuses d’ici 2020.

Dans le cadre de son examen de ses lois sur l’écoconception, l’UE a publié la nécessité pour les sources lumineuses de remplacement d’avoir une exigence d’efficacité minimale de 85 lumens par watt et une puissance de veille maximale de 0,5 W. Les exigences d’écoconception sont obligatoires pour toutes les ampoules, lampes fluorescentes et projecteurs standard vendus dans l’UE. Ces règlements fixent des exigences en matière d’efficacité énergétique et d’autres facteurs tels que la durée de vie de l’ampoule, le temps de préchauffage et l’étiquetage énergétique. Selon l’UE, « avec un éclairage économe en énergie, les factures d’électricité des ménages pourraient baisser de 25 € par an. En remplaçant une lampe halogène par une LED, vous pouvez économiser jusqu’à 100 € sur la durée de vie du produit d’environ 20 ans. Un éclairage économe en énergie pourrait permettre d’économiser suffisamment d’énergie pour alimenter 11 millions de foyers pendant un an et éviter l’émission de 12 millions de tonnes de CO2 en Europe. »

Pourtant, tout le monde n’est pas aussi enthousiaste quant aux avantages de la technologie de remplacement des LED ou aux exigences en matière d’écoconception, l’industrie du divertissement affirmant que la directive de l’UE sonnera le glas de l’éclairage spectaculaire. Le PDG de la société allemande d’éclairage de scène GLP, Udo Künzler, prédit « l’extinction des théâtres, des salles de concert et d’autres sections des arts de la scène, car aucun luminaire en tungstène et de nombreux luminaires de divertissement à LED ne semblent pas répondre à ces exigences”.

Afin de protéger l’industrie professionnelle de l’éclairage de scène, il espère « réussir à convaincre la Commission européenne de ratifier une exception pour notre industrie. Il n’y a pas de temps à perdre. Nous devons agir en tant qu’industrie unie pour éviter que ces propositions ne soient inscrites dans la loi ”.