Comment optimiser la durée de vie des tubes de son amplificateur ?

Contrairement aux idées reçues, la durée de vie des tubes d’un amplificateur hi-fi est très longue. Celle-ci peut aisément atteindre plus de 10 000 heures pour un tube de pré-amplification et 4 000 heures pour un tube de puissance. Cette durée de vie peut cependant être impactée par trois facteurs différents : la qualité de conception du tube, l’amplificateur associé et les conditions dans lesquelles le tube a été utilisé. Voici donc comment correctement utiliser votre amplificateur à tubes pour optimiser la durée de vie des lampes.

Comment fonctionne un tube ? 

Pour optimiser la durée de vie des tubes, il est dans un premier temps nécessaire de bien comprendre comment ils fonctionnent. Chaque lampe est constituée de différentes électrodes placées sous vide dans un tube en verre dans lequel est inséré un filament chauffant, une grille de commande, ainsi qu’une anode et une cathode constituée d’un métal entouré d’oxydes pour optimiser le dégagement d’électrons. Le fonctionnement de cet ensemble consiste alors à alimenter électriquement le filament pour le faire chauffer et engendrer un dégagement massif d’électrons de la cathode. Ce nuage d’électrons ne demande qu’à rejoindre la cathode, mais une tension inverse est appliquée à l’anode pour que les électrons se dirigent vers cette dernière. Cependant, entre la cathode et l’anode se trouve une grille métallique polarisée négativement par rapport à la cathode. Celle-ci a pour rôle de repousser les électrons, comme le font deux pôles identiques de deux aimants. La tension électrique de cette grille fluctue proportionnellement à la musique. Plus la négativité de cette tension est faible, plus le flux d’électrons capté par l’anode est important. Cet échange d'électrons varie ainsi constamment à la même fréquence que la musique diffusée par la source reliée à l’ampli à tubes. C’est de cette manière que les lampes amplifient le signal sonore.

Optimiser la durée de vie d'un tube

Un tube amplifie le signal par un échange d'électrons entre la cathode et l’anode.

Les différents types de tubes 

Il existe d’innombrables modèles de lampes avec des caractéristiques, des emplois et une durée de vie différents. Le nombre d’électrodes définit le type de tube : 2 électrodes pour la diode, 3 électrodes pour la triode, 5 électrodes pour la pentode, etc. Les possibilités sont donc nombreuses, mais la grande majorité des amplificateurs à tubes utilisent principalement des diodes, des triodes et/ou des pentodes.

Une diode est composée d’un filament chauffant jouant directement le rôle de la cathode. Un cylindre métallique constituant l’anode est placé autour de ce filament. Sur les amplis à lampes, les diodes sont employées pour convertir un courant alternatif en courant continu pour le transmettre vers un transformateur dont le rôle est d’adapter la tension. Pour cela, les fabricants d’amplis à tubes utilisent soit deux diodes différentes, soit une unique sous la forme d’un double tube. Les modèles les plus courants sont les 5U4, EZ80, EZ81 ou encore 5Y3. Ces références peuvent cependant varier suivant la marque et le pays de fabrication.

La triode est la lampe la plus souvent utilisée en hi-fi. Elle est composée de 3 électrodes et d’un filament chauffant. Lorsque la cathode est au potentiel de la masse, c’est alors l’anode qui présente une charge positive. La grille est toujours polarisée négativement par rapport à la cathode. Plus la tension de la grille est négative, plus le courant est bloqué. La variation de la tension de la grille est plus faible que celle induite par l’anode. Les modèles de triodes les plus courants sont les 12AU7, 6SN7 et 12AX7. Ces modèles sont souvent utilisés pour la section de préamplification du signal.

Optimiser la durée de vie d'un tube

Tube de préamplification 12AX7 de l’amplificateur hybride McIntosh MA252.

La pentode est une version optimisée de la triode. Elle met en oeuvre un filament de chauffage associé à 5 électrodes et 3 grilles : une première grille de commande, une seconde grille-écran polarisée à une tension nettement supérieure à celle de commande et une troisième grille suppressor ou anti-parasite dont le rôle est de réduire le bruit et la perte de gain. Cette dernière est reliée au même potentiel que la cathode. Les pentodes les plus courantes sont les EL34 et EL84. Elles sont très souvent utilisées comme lampes de puissance.

Optimiser la durée de vie d'un tube

L’ampli à tubes Taga Harmony TTA-550 intègre quatre pentodes EL34 associées à deux triodes 6SN7.

Optimiser la durée de vie d’un tube : le temps de préchauffage 

La première précaution à prendre pour optimiser la durée de vie des tubes de votre amplificateur est de toujours laisser chauffer les lampes avant d’envoyer le signal sonore. En effet, comme nous l’avons précédemment vu, le chauffage du tube va permettre à la cathode de dégager un nuage d'électrons. C’est dans celui-ci que sont puisés les électrons permettant le débit établi entre la plaque et la grille du tube. Par conséquent, si le nuage d’électrons n’a pas eu suffisamment de temps pour se former, les électrons nécessaires à l’amplification du signal sont directement arrachés au métal constituant la cathode. Pire encore, lorsque le courant demandé est important (volume sonore élevé), un arc électrique peut être formé par des ions gazeux qui ne sont alors pas repoussés par le nuage d’électrons. Il est donc indispensable de toujours laisser chauffer au minimum 10 à 15 minutes les tubes pour qu’ils atteignent une température de fonctionnement optimale avant d’envoyer le signal sonore. Ces quelques minutes d’attente permettent alors de grandement prolonger la durée de vie des tubes.

Optimiser la durée de vie d'un tube

Les tubes de l'amplificateur hybride McIntosh MA352 sont éclairés en vert lorsque l'ampli pré-chauffe et en orange lorsqu'ils sont opérationnels.

Optimiser la durée de vie d’un tube : la mise sous tension 

Outre le temps de préchauffage, vous pouvez également grandement prolonger la durée de vie des lampes en évitant d’allumer et d’éteindre l’amplificateur à intervalles trop réguliers. Chaque mise sous tension engendre en effet un choc électrique et thermique aux tubes. Il est par conséquent nécessaire de laisser l’ampli allumé (sans signal entrant) durant un minimum d’une à deux heures avant de l’éteindre. De plus, si vous devez interrompre votre écoute pour une durée inférieure ou légèrement supérieure à une heure, il est également moins néfaste pour les tubes de laisser l’ampli allumé que de l’éteindre. En revanche, au delà de 2 heures sans écoute, il est préférable d’éteindre l’ampli pour limiter l’usure. Un ampli à tubes ne peut donc pas être continuellement laissé sous tension comme certains audiophiles le font avec les électroniques à transistors.

Optimiser la durée de vie d'un tube

Il est nécessaire de laisser tourner au minimum une à deux heures l'ampli avant de l'éteindre pour limiter l'usure des tubes.

Optimiser la durée de vie d’un tube : les chocs et vibrations

Lorsque les tubes d’un amplificateur sont chauds, ils sont particulièrement fragiles et sensibles aux chocs et vibrations. Le déplacement, la manipulation ou même l’ajout ou le retrait d’une connectique sur un amplificateur hi-fi à lampes doivent donc toujours s’effectuer lorsque les tubes sont à température ambiante. Si ces derniers sont chauds, un choc est susceptible d’entraîner la rupture de certains éléments du tube et de grandement réduire sa durée de vie. Des chocs trop réguliers à chaud sont en effet une source très fréquente de l’usure prématurée d’un tube. 

Les tubes des amplificateurs sont également très sensibles aux vibrations transmises par le sol ou engendrées par une platine vinyle ou un caisson de basses placé à proximité. Lorsque ces dernières sont de faible amplitude, cela va principalement avoir une incidence sur la restitution sonore en étant amplifiées et retransmises dans les enceintes. En revanche, lorsqu’elles sont trop fortes et trop régulières, la durée de vie des tubes peut être grandement réduite. Il est par conséquent recommandé de placer un ampli à lampes sur une surface parfaitement stable et limitant la transmission des diverses vibrations. Idéalement, un ampli à lampes doit être placé sur ou dans un meuble hi-fi ajouré pour assurer une parfaite dispersion thermique et dont la structure est étudiée pour absorber les vibrations. Enfin, il est préférable de ne pas placer ce meuble à proximité d’une fenêtre ou de laisser celle-ci fermée en hiver durant toute la session d’écoute. En effet, si la différence de température est trop importante, un choc thermique risque de se produire et d'endommager les tubes.

Placer un amplificateur à tubes sur un meuble stable permet de prolonger la durée de vie des lampes en les isolant des vibrations.

Quand faut-il remplacer les tubes ?

Malgré toutes les précautions, il arrive forcément un moment où il est nécessaire de changer les tubes de l’amplificateur. Si vous avez appliqué tous les conseils précédemment mentionnés, vous devrez effectuer ce changement après environ 4 000 heures pour les tubes de puissance et 10 000 heures pour les modèles de pré-amplification. Cela peut bien évidemment changer en fonction de votre ampli et de la qualité des tubes. Lorsque ces derniers sont en fin de vie, ils peuvent générer divers dysfonctionnements dont voici les principaux : 

  • Bruits de crépitement 
  • Sifflements 
  • Perte de dynamique 
  • Volume plus faible
  • Absence de certaines fréquences 
  • Son brouillon 
  • Effets microphoniques accentués 

 Lorsqu’un de ces dysfonctionnements se manifeste, il est alors temps de remplacer le ou les tubes concernés. Les lampes de puissance et de pré-amplification se changent toujours par paires, tandis que les tubes de redressement et de contrôle tombent rarement en panne simultanément et peuvent se changer à l’unité. La meilleure solution pour identifier un tube en fin de vie est de mesurer sa tension à l’aide d’un lampemètre. À défaut, divers signes peuvent aider à identifier la lampe défaillante. On peut notamment observer de faibles décharges électriques dans les tubes de puissance, une couleur mauve dans le tube lorsque ce dernier est mis sous tension ou encore une usure du getter. Celui-ci doit en temps normal être totalement noir ou brillant. Si vous rencontrez un problème de microphonie, il est possible d’identifier le tube responsable en tapotant délicatement sur chaque tube. Lorsque le bruit est fortement répercuté dans les enceintes, c’est que le tube doit être changé. 

Attention ! Le changement des lampes de puissance nécessite de réaliser un réglage du bias de l’ampli pour accorder la polarisation de chaque tube afin que la paire puisse fonctionner en parfaite cohérence. Certains amplificateurs à tubes comme le Cayin CS-55A KT88 disposent d’une interface de commande permettant d’effectuer simplement ce réglage. En revanche, lorsque ces réglages ne sont pas disponibles, il est nécessaire de démonter l’ampli, ce qui peut être très dangereux en raison des tensions mortelles stockées dans les condensateurs. L’intervention d’un professionnel ou l’achat de tubes déjà appairés sont alors préférables.

Optimiser durée de vie d'un tube

L’amplificateur à tubes Cayin CS-55A KT88 intègre une interface de commande pour facilement régler le bias.


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