Brevet FR2011141A1 — publié le 19700227

La présente invention se rapporte d'une façon générale à des dispositifs d'éclairage fluorescent et elle a trait plus particulibrement à un dispositif du type utilisant un rayonnement de décharge gazeuse pour rendre luminescente une matière qui se compose de substances solides inorganiques en suspension dans un milieu formé par des polymères activés organiquement. Les objectifs à atteindre par tout système d'éclairage approprié correspondent évidemment auz résultats que désirent obtenir des techniciens d'éclairage. Un système d'éclairage approprié doit établir des niveaux et des qualités de visibilité appropriés de manière que toutes les tâches humaines puissent être exécutées avec le maximum de vitesse et de précision. Evidemment, ces objectifs doivent être atteints avec le maximum de rendement et de préférence au prix de revient minimal. alheureusement, les systèmes d'éclai rage de types connus n'ont pas permis d'atteindre les les objectifs espérés, comme cela sera précisé dans la suite, du fait qu'ils font appel principalement à des procédés et des tubes d'éclairage iLuorescst courants. L'invention concerne un système d'éclairage d'un type nouveau qui utilise des techniques d' éclairage inconnues jusqu'à maintenant vue d'éliminer les inconvénients des réalisations connues et d'atteindre les objectifs des techniciens de l'éclairage. L'invention a également pour bat de fournir un système d'éclairage dans lequel le rendement, la qualité, la souplesse d'adaptation et la puissance lumineuse fournie atteignent des niveaux qu'il n'avait pas été possible d'obtenir par le passé. Suivant l'invention, on utilise un rayonnement de décharge gazeuse pour rendre luminescentes des substances solides inorgani- ques en suspension dans un milieu ou pellicule formé de polymères activés organiquement, la pellicule qui contient les particules luminescentes étant écartée physiquement de la position relative normale par rapport au front d'onde de rayonnement d9excitation. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la matière luminescente est présentée sous forme d'une feuille ou cruche mince, pliable et portant sur une face un adhésif. De cette manière la matière luminescente peut eAtre placée théoriquement sur n'importe quelle surface à partir de laquelle on désire provoquer une émission de lumière. Par exemple, suivant une caractéristique de l'in- vention, la feuille ou couche luminescente mince est placée sur la ou les surfaces intérieures d'une monture d'éclairage- classique du type normalement utilisé pour des tubes fluorescents classiques. Cependant, les tubes fluorescents sont alors remplacés par un tube à décharge gazeuse ns comportant aucun revêtement luminescent sur ses surfaces intérieures et comportant en outre des parois formées d'une matière vitreuse relativement transparente à un rayonnement ultraviolet ainsi qu'à des rayonnements d'autres fréquences, comme cela sera précisé dans la suite, le rayonnement émis par le tube à décharge étant converti par la feuille ou couche luminescente mince en une lumière visible par l'intermédiaire d'un processus de luminescence engendré par la structure de la substance luminescente proprement dite. La surface sur laquelle la feuille ou couche luminescente mince est placée n'a aucune influence spécifique sur l'invention et cette feuille ou couche peut être mise en place sur toute surface sur laquelle le rayonnement émis par le tube à décharge peut arri- ver. Une caractéristique importante de l'invention est qu'un processus luminescent d'un type nouveau est établi dans la substance luminescente proprement dite de façon à augmenter sensiblement le rendement de conversion d'énergie en lumière visible. L1 invention utilise le principe de la stimulation optique en l'appliquant à des cristaux phosphorescents pour libérer sous forme de lumière visible une énergie créée et emnagasinée dans le cristal et qui serait normalement perdue pour le processus de génération de lumière. Bien que le déroulement exact de cette stimulation optique ne soit pas parfaitement compris, on peut cependant l'expliquer de la ma- nière suivante. Du fait d'imperfections et d'impuretés se trouvant dans un cristal phosphorescent, un certain nombre de "collecteurs" d'énergie ou de niveaux "métastables" sont créés à proximité étroite du niveau d'énergie de la bande de "conduction" du cristal phosphorescent dans la zone "interdite" de ce dernier0 Des électrons excités à partir de la bande de "valence" du cristal peuvent être"collectés" dans ces états métastables et il en résulte qu'ils ne se propagent plus vers des centres de recombinaison ou de luminescence établis à l'intér::Lew de la substance par des impuretés d'activation pour produire de la lumière visible. L'invention sert à libérer les électrons emprisonnés dans l'état métastable à l'in- térieur de la bandé de conduction du cristal phosphorescent de ma- nière que ces électrons libérés se recombinent (avec des-lacllnes} dans --un- centre luminescent en vue d'émettre une lumière visible qui, autrement, ne serait pas immédiatement disponible ou serait perdue. Du point de vue structural, l'invention se rapporte à des matières luminescentes contenant des substances d'activation en com binaisons.- En outre, l'invention consiste à utiliser un tube à décharge gazeuse contenant des mélanges de vapeur de mercure et de gaz rares de manière que le rayonnement émis par le tube à décharge ge contienne des fréquences situées non seulement dans la zone ultraviolette utilisée pour la production primaire de lumière mais également dans la zone visible, ces fréquences servant à stimuler optiquement le cristal pour libérer les électrons emprisonnés dans des niveaux d'énergie métastable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non-limitatifs, divers modesde réalisation de l'invention. Sur ces dessins - la fig.1 est une vue en perspective d'un montage d'éclairage qui utilise des tubes fluorescents de types connus - la fig.2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel les tubes fluorescents de types connus sont remplacés par un tube à décharge gazeuse contenant de la vapeur de mercure et des gaz rares, une mince couche de matière luminescente étant prévue sur la surface intérieure du carter - la fig.3 est une vue en perspective d'un autre mode de réali- sation de l'invention dans lequel une mince feuille ou couche luminescente est déplacée sur un support dans le parcours du rayonnement incident ; ; - la fig.4 est une vue en perspective d'un rouleau ou feuille de matière luminescente selon l'invention - la fig.5 est une vue éclatée donnant des détails structuraux de la feuille ou couche mince luminescente de la fige4, des parties de la vue éclatée étant représentées en vue arrachée et en coupe pour clarifier le dessin - la fig.6 montre schématiquement les caractéristiques d'absorp- tion et d'émission d'une matière luminescente typique - la fig.7 représente schématiquement différents niveaux d'énergie à l'intérieur d'un cristal luminescent et elle met en évidence le mécanisme physique de luminescence par stimulation optique - la fig .8 est un graphique donnant les différentes fréquences spectrales et intensités lumineuses obtenues avec la lampe à décharge selon l'invention. Sur la fig.t, on a représenté un appareil éclairage fluorescent de type classique. Cet appareil d'éclairage comprend un carter 2 comportant une paroi supérieure 4 et des parois latérales 6 formant un réflecteur de lumière. Plusieurs tubes fluorescents 8 sont montés dans le carter dgune manière bien connue. La partie de fond du carter est pourvue d'une surface prismatique 10 qui est transparente, ou tout au moins translucide, à une lumière visible. Chaque tube fluorescent 8 comprend un tube en verre 12 de forme allongée qui est muni d'électrodes, non-représentées, à ses deux extrémités. Le tube 12 est creux et il est normalement rempli d'un gaz tel que de la vapeur de mercure. Un revêtement luminescent 14 est prévu sur la surface intérieure du tube de verre 12.Lorsque le tube fluorescent 8 est amorcé, la décharge électrique produit un rayonnement ultraviolet dans la vapeur de mercure, ce rayonnement ultraviolet étant normalement centre de part et d'autre d'une valeur de crête de 2.537 angstroms, qui correspond à la raie de résonance du mercure. le rayonnement ultraviolet produit dans le tube 12 arrive sur le revetement luminescent 14 situé sur sa face intérieure et ce revtement luminescent 14, comme cela est bien connu, sert à convertir le rayonnement ultraviolet incident en lumière visible, le processus de conversion s'effectuant en accord avec les mécanismes de luminescence classiques et pour certains niveaux de rendement déterminés.Ainsi, des quanta de lumière visi -b2e représentés schématiquement par les lignes 16 sont émis au travers de la paroi du tube de verre 12 et traversent directement la surface prismatique 10 de l'appareil d'éclairage 2 ou bien sont réfléchis de façons diverses par la surface supérieure 4 des parois 6 du carter. Cependant, cette structure de type connu présente plusieurs inconvénients. Une très grande quantité de chaleur est produite par chacun des tubes fluorescents 8 sur les parois des tubes de verre 12 respectifs et par conséquent dans la zone du revêtement lumines-- cent 14. Cet échauffement a un effet perturbateur à la fois sur la qualité et la durée de service des particules luminescentes du revêtement 14 et par consequent sur la qualité de la lumière émise par chaque tube 8.En outre, la zone de production de lumière et la forme d2une telle structure sont limites à la zone et à la forme de la surface intérieure du tube de verre 12 puisque c'est seulé ment sur cette surface qu'un revetement luminescent est déposé. En conséquence, le rendement de génération de lumière de cette structure connue par rapport à une puissance d'entrée donnée est faible. Puisque le revêtement luminescent 14 placé sur la surface intérieure du tube de verre 12 est en contact direct avec les vapeurs chaudes de mercure se trouvant dans le tube, il se produit une certaine altération des particules luminescentes par absorption de mercure, ce qui réduit encore le rendement et la durée de service du tube; en outre, la structure de type connu est basée sur un processus de luminescence se déroulant classiquement à l'intérieur de la subs- tance luminescente proprement dite et elle est par conséquent limitée intrinsèquement en ce qui concerne le rendement de production de lumière. Sur la fig.2, on a représenté un mode de réalisation préféré de l'invention qui est appliqué à un carter d'appareil d'éclairage plus ou moins classique. De la meme façon que pour le montage d'éclairage de la fig.1, le montage d'éclairage de la fig.2 comprend également un carter 18 comportant une paroi supérieure 20 et des parois latérales 22 formant un réflecteur de lumière. Une surface prismatique 24 est à nouveau prévue au fond du carter 18, cette surface prismatique 24 étant transparente ou tout au moins translucide. Plusieurs tubes à décharge 26 sont également placés en positions espacées à l'intérieur du carter 18. Cependant, les tues à décharge 26 ne sont pas des tubes fluorescents classiques comme ceux de la fiv.1, bien que l'aspect physique extérieur des tubes soit très similaire.Les tubes à décharge comprennent chacun un tube en verre 28 creux, de profil allongé et contenant des vapeurs de mercure ainsi que des gaz rares, comme cela sera précisé dans la suite. Cependant, il n'est prévu aucun revêtement lun111155- cent sur la surface intérieure des tubes 28 et en outre ceux-ci sont formés d'une matière telle que du "Vycortl, du :1yrex ou un verre approprié dans lequel environ 60 0 de l'oxyde de magnésium ont été enlevés et remplacés par de la silice pure de façon que le rayonnement ultraviolet produit par la décharge dans la vapeur de mercure ainsi que d'autres rayonnements présentant des longueurs d'ondes supérieures traversent la paroi du tube.Cette structure est donc différente de telle du tube fluorescent de type connu qui utilise un tube de verre transparent à la lumière visible mais présentant de très faibles caractéristiques de transmission de rayonnement ultraviolet. Une mince couche de matière luminescente 27 est placée sur la surface intérieure du carter 18, à la fois sur la surface intérieure des parois supérieures 20 et des parois latérales 22 ainsi que sur la surface intérieure du couvercle prismatique 24. La structure physique de la couche luminescente 27 sera précisée dans la suite. Dans la structure de la fig.2, la lumière est produite en ce que la décharge gazeuse amorcée dans les tubes 26 engendre des rayonnements prédéterminés qui traversent les parois 28 de chaque tube de verre 26, comme le montrent schématiquement les lignes 30. Chaque quantum de rayonnement arrive sur une zone du revêtement luminescent 27 où ce revêtement convertit le quantum d'énergie in-cidente 30 en rayons lumineux désignés par les lignes 32. Cependant, comme cela sera précisé dans la suite, l'invention se rapporte à une modification du principe fondamental de production de lumière dans le revêtement luminescent qui a été décrit plus haut. la structure de la fig.2 présente de nombreux avantages par rapport à celle de type connu représentée sur la fig.1. Ainsi, la couche mince luminescente 27 n'est plus placée sur la surface intérieure du tube 28 et n'est plus en contact avec les vapeurs de mercure et les gaz chauds se trouvant dans ce dernier. En conséquence, avec l'invention, il ne se pose plus de problèmes d'absorption de vapeurs de mercure par la substance luminescente. En outre, du fait que les particules luminescentes sont séparées des parois 28 des tubes, elles ne sont plus soumises à un fort échauffement.Au contraire, la chaleur produite dans les particules luminescentes par la conversion d'énergie ultraviolette en lumière visible rayonnante est engendrée sur une zone bien plus grande et par conséquent chaque particule luminescente individuelle est soumise à un niveau dgechauffement inferieur. En outre, la zone effec- tive de production de lumière de ia lampe de la fig.2 est fortement augme-ntee par rapport à celle du montage de la fig.1 puisqu'elle ntest plus limitée à la surface intérieure de la paroi en verre de chaque tube fluorescent mais peut au contraire comprendre toute la surface intérieure du carter 18. En conséquence, la structure selon l'invention de la fig.2 présente un rendement d1é-clairage bien meilleur, pour la meme énergie d'entrée, que la structure de la fig,l. Il est à noter que la mince feuille ou couche luminescente 27 est également tranhsparente à la lumière et test pour cette raison que la feuille 27 peut également être placée sur la surface de fond, c'est à dire le couvercle prismatique 24 du carter d'éclairage 18, du fait que toute la lumière visible engendrée par les autres zones de l'intérieur du carter 18 est transmise au travers de la mince couche luminescente placée sur la plaque prismatique 24 en étant ensuite rayonnée dans la pièce. En conséquence, on obtient un rendement d'éclairage supérieur. Comme indiqué plus haut, l'agencement de la mince feuille ou couche luminescente 27 par rapport à la source de rayonnement incident 26 n'a aucune influence critique sur l'invention puisque le seul impératif est que la couche luminescente soit placée sur une surface située dans le parcours du dit rayonnement. Un autre mode de réalisation de l'invention a été représenté sur la fig.3. Dans ce cas, la feuille ou couche luminescente mince selon l'invention est placée sur un support portant un symbole et éclairé par l'arrière. La feuille ou couche mince luminescente 27 est fixée à l'aide d'un adhésif sur l'arrière d'un support formé par un panneau transparent, ou tout au moins translucide, désigné par 36 et sur une face duquel ont été formées plusieurs lettres constituant un symbole désigné dans son ensemble par la référence 38. Une source de rayonnement, principalement mais non-exclusivement ultraviolet, est désignée par 26 et est placée de manière à éclairer de l'arrière le symbole, cette source comprenant le tube de verre 28 creux, de forme allongée, rempli de vapeur de mercure et de gaz rares et muni d'électrodes 34 à ses deux extrémités.Le tube 26 est du type à cathode chaude et la vapeur de mercure se trouve à une pression relativement faible car on a trouvé que le rendement de génération de longueurs d'ondes d'un rayonnement ultraviolet diminuait lorsque la pression de vapeur augmentait. La paroi 28 du tube 26 est formée d'un verre qui est transparent à un rayonnement ultraviolet et à des rayonnements présentant des longueurs d'ondes supérieures Comme verres de ce type général, on peut citer le quartz, des substances connues dans le commerce sous le nom de "Vycor", de "Pyrex" ou similaires.Lorsque le rayonnement 30 arrive sur les particules luminescentes contenues dans la feuille ou écran luminescent mince 27, 11 énergie rayonnante est convertie en lumière visible qui traverse alors le revêtement adhésif reliant la couche mince 27 au panneau 26 portant le symbole de façon à éclairer par l'arrière- les lettres 38 du symbole. te rayonnement ultraviolet nocif ntest pas transmis au travers du panneau 36 du fait de la structure de ce dernier et également du fait que adhésif utilisé, bien qu'étant transparent à la lumière visible, ne présente pas un pouvoir élevé de transmission d'une énergie ultraviolette. Il est évident que les possibilités d'utilisation de la feuille ou couche luminescente mince 27 dans des environnements divers et suivant des considérations différentes sont pratiquement illi- mitées. Des murs ou des plafonds d'une pièce ou d'un bâtiment peuvent être éclairés intégralement et aisément d'une manière estrê- mement efficace et sure en plaçant la mince couche luminescente sur leurs surfaces et en prévoyant une source rayonnante externe. Les fig.4 et 5 représentent un mode de réalisation préféré de la feuille ou couche luminescente mince selon l'invention. Comme le montre la fig. 4, la feuille mince est assez flexible pour faciliter sa manipulation et elle peut Aetre fournie en rouleau et dévidée sur une longueur appropriée par l'utilisateur et qui est sectionnée en fonction de ses besoins. La fig.5 est une vue an perspective avec coupe partielle et à échelle grossie de la partie de feuille entourée par un cercle sur la fig.4. La feuille luminescente mince selon l'invention comprend plu- sieurs couches et elle a une épaisseur globale d'environ 0,125 mm. Il est prévu une couche centrale 40 qui se compose de préférence de fluorure de polyvinyle, tel qu'une substance connue dans le commerce sous le nom de "Tedlar" et/ou une pellicule d'alcool polyvinylique utilisée comme support pour des particules luminescentes 42 noyées dedans. La couche de fluorure de polyvinyle est utilisée comme matière-support puisqu'elle est transparente à la fois à la lumière visible et à un rayonnement ultraviolet et, en outre et ce qui constitue une caractéristique plus importante, elle n'est structuralement pas affectée par l'incidence d'un rayonnementul- traviolet. L'épaisseur de la couche centrale 40 est comprise entre 10 et 100 microns. La pellicule dialcool polyvinylique utilisée comme support de particules luminescentes, bien qu'ayant la propriété d'entre transparente à un rayonnement visible et à un rayonnement ultraviolet et de ne pas etre affectée par un rayonnement ultraviolet, présente la propriété d'entre facilement soluble dans l'eau. Meme la couche de fluorure de polyvinle doit astre protégée physiquement.En consequence, on depose un re-vètement hydrofuge sur les deux Races du support 40. tomme indiqué sur la fig.5, les revêtements 44 et 46 sont situés de chaque côté de la couche de fluorure ou d'alcool polyvinylique et ils sont également constitués de fluorure de polyvinyle. Les revêtements 44 et 46 de fluorure de polyvinyle servent à protéger la pellicule-support 40 en évitant spécifiquement une attaque par l'eaux Le fluorure et l'alcool polyvinylique sont transparents à la fois à la lumière visible et à un rayonnement ultraviolet et ils sont également chimiquement inertes ppur un rayonnement ultraviolet incident.L'épaisseur des revêtements 44 et 46 est comprise de préférence entre 0,025 et 0,075 mm mais il va de soi que cette épaisseur peut être modifiée à volonté. Dans un mode de réalisation de la feuille luminescente mince selon l'invention, il est prévu une autre couche 48 entre le support 40 et la couche hydrofuge supérieure 44 en fluorure de polyvinyle. Ce revêtement additionnel 48 est constitué par une couche d'aLuminium déposée sous vide et présentant une très faible épaisseur, de tordre de 200 à 500 angstroms. Cette pellicule mince d'aluminium est prévue de façon à constituer éventuellement un réflecteur extr8mement efficace d'un rayonnement ultraviolet inci- dent.En conséquence, un rayonnement ultraviolet traversant le re vêtement de fluorure polyvinylique 46 pour pénétrer dans le support de particules luminescentes excitera certaines des particules 42 et sera réfléchi par la mince pellicule d'aluminium au travers du support en vue d'exciter d'autres particules luminescentes 42. En conséquence, la prévision de la pellicule d'aluminium sert égale ment à augmenter la puissance lumineuse de sortie mais, comme indiqué plus haut, cette couche supplémentaire n'a pas une influence critique sur l'invention. On pourrait également utiliser le cas échéant à la place de l'aluminium de 1 'oxyde de magnésium et du bioxyde de titane. La mince feuille luminescente est placée, comme indiqué plus haut, sur toute surface interceptant un rayonnement ultraviolet0 Pour cette raison, il est prévu une couche d'adhésif 50 sur un côté de la feuille luminescente. La couche d'adhésif 50 est de préférence formée d'un adhésif acrylique, qui laisse passer la lumière visible mais qui présente un faible pouvoir de trananissio-a d'un rayonnement ultraviolet. L'adhésif particulier utilisé a seulement besoin d'être transparent à la lumière visible, sauf lorsqu'on utilise un réflecteur en alllrrinim qui est collé sur la couche 44 de fluorure poly@inylique. A cet égard, on peut utiliser comme substances acryliques de noEreux silicones et ravines époxydes. Un mode d'utilisation particulièrement approprié de l'adhésif constituant la couche 50 consiste à le déposer sous forme de microcapsules qui ne sont écrasées que lorsque l'utilisateur applique la feuille luminescente sur la surface désirée. Il existe un certain nombre de procédés différents qui peuvent être utilisés selon l'invention pour produire la feuille luminescente mince des fig.4 et 5. Ainsi, une pellicule 40 d'alcool polyvinylique est d'abord produite en coulant de l'alcool polyvinylique contenant les particules luminescentes 42 sur un tambour poli par exemple, suivant des techniques bien connues. Après que la couche d'alcool polyvinylique a été ainsi formée, cette couche est laminée sur des pellicules de fluorure de polyvinyle, qui sont disponibles dans le commerce sous la marque "Dedlar" comme indiqué plus haut, en utilisant tout adhésif approprié pour coller les couches entre elles. La couche de fluorure de polyvinyle est fabriquée de préférence par un procédé d'extrusion ou de coulée. Le cas échéant, la pellicule ou couche d'aluminium 48 pourrait être déposée sous vide sur la pellicule 44 de fluorure de polyviny- le avant l'application de la pellicule 44 sur le support 40 en alcool polyvinylique. La couche 50 d'adhésif acrylique d'autre part peut être déposée sur la surface de la pellicule 44 de fluo rure de polyvinyle par un pro cédé de dépôt au rouleau, bien que cette couche d'adhésif puisse être également déposée par pulvérisation. Un autre procédé pour fabriquer la feuille luminescente mince selon l'invention consiste à former d'abord une couche 44 de fluo- rure de polyvinyle puis à pulvériser l'alcool polyvinylique 40 contenant les particules luminescentes 42 sur la couche 44. En variante, l'alcool polyvinylique peut être déposé au rouleau sur la couche de fluorure de polyvinyle. Un autre procédé de fabrication fait intervenir des techniques d' extrusion On peut employer de nombreuses matières différentes pour former les particules luminescentes 42 incorporées à la couche de base 40 en alcool ou fluorure polyvinylique. Ces matières peuvent être choisies en fonction de leurs propriétés de production de couleur et de leur sensibilité à un rayonnement ultraviolet incident ainsi qu'en fonction d'autres caractéristiques. Le tableau t donne certaines matières utilisables avantageusement dans l'invention mais il va de soi que d'autres matières peuvent être employées et seront précisées en détail dans la suite dans 11 explication du mécanisme modifié de luminescence de la structure selon l'invention. TABLEAU 1 Substance Plage Sensibilité Plage Pointe lumi- Couleur d'excita- maximale normale normale nescente tion nor- normale d'émission d'émission male (angstroms) (angstroms) (angstroms) (angstroms) t I I I Il I 1 Tungstate de bleu 2200-3000 2720 3100-7000 4400 calcium Tungstate bleude 2200-3200 2850 3600-2700 4800 magnésium Silicate jaune de 2200-3200 2400 4800-7400 5950 @@@@ cadmium rose I I, Borate j de ' rose |2200-3600 ' 2500 |5200-7500 , 6150 cadmium | | I I Phosphate bleu de 2200-3200 2500-2800 3200-4500 3600 (ultra) calcium Halophosblanc 1800-3200 2500 3500-7500 5800 phate I I Dans des systèmes fluorescents tels que décrits plus haut où les parties luminescentes sont physiquement écartées de la position relative normale par rapport au front d'ondes du rayonnement d'excitation, on obtient un avantage essentiel par rapport aux systèmes classiques. Le rendement d'un tel système d'éclairage est fortement accru.En outre, la prévision de la feuille luminescente mince du type décrit plus haut permet à l'utilisateur du système dtéclairage de convertir théoriquement n'importe quelle surface sur laquelle un rayonnement arrive en une surface qui émet une lumière visible Cependant, ces différences structurales par rapport aux système mes connus ne constituent pas une fin en soi puisque tout système qui est basé sur un processus connu de conversion d'énergie à l'in- térieur de la substance luminescente proprement dite est intrinsè quement limité en ce qui concerne son rendement d'éclairage.En conséquence, l'invention concerne en outre uns modification du mé canisne de luminescence du processus de conversion d'énergie et elle a trait plus spécifiquement à un procédé de stimulation optique permettant de libérer efficacement sous forme d'une lumière visible une énergie engendrée à l'intérieur du cristal par le rayonnement incident mais normalement emprisonné e dans l'état d'énergie dit- 11métastabie. Pour mieux comprendre le processus de stimulation optique selon l'invention, on va brièvement décrire dans la suite le mécanisme de luminescence. Fondamentalement, un cristal luminescent absorbe des quanta d'énergie à partir du front d'ondes d'excitation incident et il absorbe en patticulier des quanta d'énergie ultraviolette engendrée par un tube à décharge gazeuse. L'absorption de cette énergie provoque le passage d'un électron de la ban-de de valence du cristal luminescent dans un état excité situé dans la bande de conduction du cristal. L'électron, lorsqu'il est excité et se déplace à un niveau d'énergie supérieur, s'échappe en arrière d'une lacune existant dans la bande de conduction du cristal.L'électron excité est capable de se propager dans tout le réseau du cristal, comme c'est le cas lorsqu'une "lacune" ou une absence d'électron est laissée en arrière. Lorsque l'électron excite en migration atteint un centre de luminescence ou de recombinaison établi par des activateurs situés à l'intérieur du cristal luminescent, l'électron libère son énergie sous forme d'un photon visible et se recombine avec la lacune. Be cristal luminescent produit alors une luminescence. Cepehdant, du fait de défauts tels que des espaces interstitiels et d'impuretés chimiques, plusieurs"collecteurs" d'énergie électronique sont créés à proximité du centre luminescent et de la bande de conduction du cristal. Ces "collecteurs" comprennent l'état d'énergie "métastable" du cristal. Beur présence à l'intérieur du cristal a un effet de dégradation sur les qualités et propriétés de luminescence de ce cristal et elle limite intrinsèquement le ren aement quantique du mécanisme de génération de lumière. Par exemple un électron en provenance de la bande de valence du cristal luminescent et qui a ét initialement excité par un rayonnement incident peut ne pas se propager jusqu un centre de luminescence où une lumière visible serait émise mais il tombe au contraire dans un état d'énergie "métastable" ou "collecteur". Le rayonnement incident normal, qui comprend classiquement des fréquences ultraviolettes, n'est pas approprié pour fournir aux électrons "collectés" l'énergie correcte pour ramener l'électron dans la bande de conduction à partir de laquelle il électron pourrait à nouveau essayer d'arriver à un centre luminescent. Eventuellement, des effets de vibration du cristal et une agitation thermique pourraient provoquer une libération de ces électrons.Cependant, ces électrons "collectés" ou'remprisonnés" ne contribuent pas sensiblement à la production de lumière au moment de l'impact du rayonnement d'excitation incident et' liniM;ent; ainsi intrinsèquement le rendement quantique du cristal luminescent puisque lténer- gie incidente nécessaire pour faire passer ces électrons dans l'état "métastable't est effectivement perdue. L'excitation d'un électron dans le cristal luminescent est couramment appelée "absorption" et la libération résultante déner- gie visible à partir de l'électron excité est couramment appelée "émission" pour le cristal. Le processus physique se déroulant à l'intérieur du cristal entre l'absorption de l'énergie incidente et l'émission ultérieure ou libération d'énergie sous forme de lumière visible constituent le mécanisme de luminescence qui a été décrit plus haut d'une manière générale et succincte. On va se référer à la fig.6 qui représente une courbe caractéris tique "absorption-émission" d'un cristal luminescent tel que du sulfure de zinc. La courbe caractéristique d'absorption, désignée par 54, et plus particulièrement les fréquences intervenant dans cette courbe d'absorption sont fonction de la structure moléculaire du sulfure de zinc et elles dépendent directement de la quantité d'énergie nécessaire pour faire passer un électron-de la bande de vaLence à la bande de conduction du cristal luminescent. Par exemple, la différence d'énergie entre les bandes de valence et de conduction du cristal en sulfure de zinc est de 3,7 eV.En utilisant l'équation de Planck E = hv pour l'inconnue v, v représentant la fréquence d'un quantum de rayonnement, h la constante de Planck et E étant égal à 3,7 eV, on voit qu'un quantum de rayonnement incident présentant une frequence d'environ 3300 angstroms contient l'énergie nécessaire pour exciter le cristal.En corroborant ce calcul par des résultats expérimentaux, la courbe d'absorption dfun cristal en sulfure de zinc1 représentée sur la fig.69 indique que ce cristal absorbe de l'énergie, généralement dans la plage ultraviolette, présentant des longueurs d'ondes comprises entre environ 3000 et 3600 angstroms, avec une pointe d'absorption se produisant pour environ 3300 angströms, ce résultat étant confirmé par le calcul. Pour toutes les autres fréquences du rayonnement incident, le cristal en sulfure de zinc est généralement transparent. Par des calculs similaires, on peut déterminer la fréquence d'excitation ou d'absorption primaire de toute substance luminescente. Lorsqu'un électron en provenance du cristal luminescent a été excité par le quantum de rayonnement incident absorbé, cet électron, comme décrit plus haut, se propage dans la bande. de conduction du cristal jusqu'à ce qu'il soit emprisonné dans un état d'énergie "métastable" ou bien jusqu'à ce qu'il arrive à un centre luminescent. Ces centres luminescents peuvent être formés par des dislocations ou d'autres défauts se produisant intrinsèquement dans des cristaux, comme cela est le cas pour des tungstates de calcium et de magnésium, mais ils sont normalement établis par addition de petites quantités d'impuretés chimiques dans le cristal.Ces impuretés chimiques sont ajouts suivant des pourcentages nominaux et la quantité requise varie dans de larges limites en fonction des caractéristiques désirées de la lumière émise, les dites impuretés étant appelées "activateurs". Par exemple, le sulfure de calcium nécessite comme activateur de petites traces de bismuth tandis que les substances luminescentes à base de silicate de zinc-béryllium et à base de borate de cadmium nécessitent de très faibles quantités de manganèse. D'autre part, le sulfure de zinc nScessite comme activateurs du cuivre, de l'argent, du manganèse, etc ..., la quantité de cuivre étant par exemple de l'ordre de 0,01 %.Le borate de cadmium par exemple est activé avec 0,1 % de manganèse tandis que le silicate de zinc-béryîlium nécessite un pourcentage nominal de manganèse compris entre 2 et 2,5 p. L'"activateur" ou impureté chimique particulier qu'il est nécessaire d'utiliser pour une substance luminescente donnée pour former des centres lumines- cents a fait l'objet de nombreuses recherches et il faut citer en partieu:Lier le document "Luminescence in drystals" (Luminescence dans des cristaux) - do D. Curie, Methuen and Co Ltd. grande Bretagne, 1963. L@activateur" ajouté à un cristal luminescent donné produit des centres luminescents, comme décrit plus haut, et il fixe en outre la couleur ou la fréquence de l'énergie visible émise. Ainsi, comme le montre la fig.6, on obtient une caurbe caractéristique d"'émission' pour un cristal de sulfure de zinc activé par du cuivre, de l'argent ou du manganèse. il est à noter qu'un processus de conversion énergie s'effectue à l'intérieur du cristal puisque la fréquence du rayonnement incident, qui est normalement ultraviolet, est convertie en un rayonnement visible de couleurs diffé- rentes en fonction de l'activateur particulier ajouté d'une manière connue. Dans le mécanisme de luminescence classique, le rendement optimal est obtenu lorsque le rayonnement incident est con trôlé de manière à présenter des fréquences primaires qui tombent à l'intérieur de la courbe d'absorption particulière de la substance luminescente en question.En outre, un choix de l'activateur ou impureté établissant un centre luminescent classique dans une substance luminescente donnée définit l'intensité et la couleur de la lumière émise par le cristal et convertie à partir de l'énergie absorbée. Il est à noter que, dans la plupart des processus de luminescerce, la fréquence du rayonnement émis est inférieure à la fréquence du rayonnement incident, comme cela est établi par la loi de Stoke. Ce à quoi on peut s'attendre au mieux en ce qui concerne le rendement du mécanisme de luminescence est que pour chaque quantum de rayonnement incident, on obtienne un quantum de rayonnement émis.Cependant, même si on obtient un rendement quantique de 100% (un rendement quantique d'environ 80 o' est seulement atteint pour la plupart des substances luminescentes et avec les processus classiques de luminescence, du fait des pertes thermiques, des états métastables et de facteurs similaires), le rendement réel de conversion d'énergie correspondant à la loi de Stoke et à l'éqlla- tion de Pianck est encore considérablement inférieur et il peut être représenté par la formule Rendement = (1 - L1/l2) x j00 où L2 désigne la longueur d'onde du rayonnement émis et L1 la lon- gueur d'onde du rayonnement incident. Par exemple, si le rayonnement incident, de nature ultraviolette, a une longueur d'onde de 2537 angstroms, ce qui correspond à la raie de résonance primaire du mercure, et si le rayonnement produit a une longueur d'onde de 5790 angströms, en donnant une couleur visible orange-rouge, le rendement maximal du processus de conversion d'énergie sera dans ce cas seulement d'environ~60 0. Puisque le rendement quantique du processus de luminescence est d'environ 80 % en pratique au lieu des 100 % théoriques, les pourcentages de rendement pour une con version donnée de fréquences seront en réalité bien inférieurs. L'invention a pour but d'augnenter le rendement quantique de conversion d'énergie dans la substance luminescente au delà des valeurs obtenues à l'heure actuelle par modification du mécanisme de luminescence proprement dit en récupérant sous forme d'une lumière visible l'énergie emmagasinée et emprisonnée dans l'état métastable. Coume indiqué plus haut, certains électrons du cristal luminescent sont emprisonnés dans des états métastables et ils ne peuvent pas contribuer au processus immédiat de génération de lumière. En conséquence, lorsqu'on utilise une substance luminescente donnée contenant des "activateurs" ou impuretés chimiques normales, aucun mécanisme interne ne se produit pour1,libérer" ces électrons emprisonnés dans l'état d'énergie métastable de sorte que ces électrons emprisonné s ne peuvent pas participer simultanément au processus de luminescence. Puisque de l'énergie est prise au front d'onde d'excitation incident en vue de porter ces électrons dans un état d'énergie métastable et puisque ces électrons ne contribuent pas au processus de génération de lumière, cette énergie est pratiquement perdue.Il en résulte que le rondement Qtiantique du mécanisme de luminescence est linité, comme indiqué plus haut, à une valeur bien inférieure à celle qui serait obtenue si tous les électrons excités participaient directement au processus de production de lumière. Par stimulation optique, l'invention permet de libérer ces électrons emprisonnés de façon qu ils contribuent simultanément à a génération de lumière. Sur la fig.7, on a indiqué Schématiquement différents niveaux d'énergie dans un cristal luminescent. Le cristal a été représenté comme comportant une bande de valence 58 et une bande de conduction 60. Un rayonnement incident désigné par o2 est fourni par une source externe et il est utilisé pour exciter un électron 65 de façon à le faire passer de la bande de valence 58 dans la bande de conduction 60, comme indiqué schématiquement par la flèche 64.La lon- buveur d'onde du rayonnement incident 62 pour produire la luminescence est déterminée par les caractéristiques d'absorption du système particulier cristal-activateur, comme durit plus haut en référence à la fig.6 et normalement, pour des substances luminescentes classiques, cette longueur d'onde est comprise dans la plage de rayonnement ultraviolet Un quantum de -ayonnement incident 62, présentant une fréquence fixe déterminée dans la plage des ultra violets, contient suffisamment d'énergie pour faire passer l'élec- tron 65 de la bande de valence à la bande de conduction. En d'au- tres termes, l'énergie d'un qssntum de rayonnement incident 62 est approximativement égale à la différence énergie entre la base de la bande de conduction 60 et la partie supérieure de la bande de valence 58, cette différence énergie étant seulement située à intérieur de la plage des ultraviolets. Une fois L'activateur proprement dit présente une bande de valence ou un niveau d'énergie de base désigné par 72 et une bande de conduction ou niveau d'énergie d'excitation désigné par 74, comme cela est bien connu. L@électron 65, lorsqu'il se rapproche du centre lu minescent désigné par 70, tombe dans l'état excité 74 du centre luminescent 70. Ensuite, l'électron passe de l'état excité 74 à l'état de base 72 du centre luminescent et il cède un quantum ou photon d'énergie désigné par 76. Cette énergie libérée 76 a une longueur d'onde normalement supérieure à 4000 sngstroms et elle se présente scms forme d'un quantum ou photon de lumière visible.L'énergie du photon émis est approximativement égale à la différence d'énergie entre le niveau d'excitation 74 et le niveau de base 72 de l'acti- vapeur ayant formé le centre luminescent 70, Si chaque quazitun incident de rayonnement 62 produit diteete- ment un photon ou un qusntum de lumière visible 76 par le processus décrit plus haut, le rendement quantique maximal de l'opération de conversion d'énergie dans la substance luminescente est approché. Cependant, certains électrons n'atteignent pas un centre lumines- cent ou de recombinaison 70. Au contraire, ces électrons peuvent être "emprisonnés" dans différents états d'énergie métastable, représentés par les références 78 et 80 par exemple Egalement, il est à rappeler que les"collecteurs" ou états métastabies sont géné- ralement produits par des imperfections physiques ou des impuretés existant dans le cristal luminescent et que les niveaux d' énergie des états métastables pour un cristal donné @ont connus ou peuvent être calculés et/ou déterminés (se reporter au document 11Lumines- cence in Crystals"@cité plus haut et au document "luminescence of Inorganic Solidsn de Goldberg). ainsi, on va supposer que l'élec- tron 65 excité par le rayonnement incident 62 de façon à passer dans la bande de conduction 60 du cristal n'a pas abouti au centre luminescent 70 mais est au contraire tombé dans un collecteur ou état énergie métastable 80. Cette condition est représentée par la ligne en tirets 78. Une fois dans l'état d'énergie métastable 80, électron emprisonné ne peut pas à nouveau atteindre la bande de conduction 60 tant qu'il n'a pas absorbé une quantité d'énergie ev' égale à la différence d'énergie entre le niveau d'énergie métastable 80 et la base de la bande de conduction 60 du cristal.Cet électron emprisonné pourrait acquérir la quantité d'énergie néces- saire ev' par agitation thermique ou vibratoire du cristal lumines- cent et il serait alors libéré au bout d'un certain temps. En consé- quence,en pratique, un électron une fois emprisonné dans un état d'énergie métastable tel que 8Q ne contribue pas au processus de luminescence. Comme indiqué sur la fig.7, on peut trouveur de nombreux états d'énergie métastable différents dans un cristal donné. L'invention permet, par un processus de stimulation optique, de libérer des électrons emprisonnés dans des états métastables tels que 80 en fournissant à ces électrons une quantité suffisante d'énergie ev', qui est produite non pas par agitation thermique ou vibratoire du cristal mais par le rayonnement incident 62 aux dif- férentes fréquences. Les électrons ainsi libérés participent au processus de luminescence en même temps que les autres rayons incidents et ils augmentent ainsi le rendement quantique de conversion d'énergie à l'intérieur du cristal. 33n référence à la fig. 6, pour "libérer" un électron dans l'état métastable ou collecteur 80 par exemple, on doit lui fournir une énergie égale à evl. Egalement, pour libérer un électron emprisonné dans l'état métastable 78 pas exemple, on doit lui fournir un quan- tnm énergie égal à ev. les memes considérations sont valables en ce qui concerne la libération d'électrons situés dans d'autres états métastables 1un cristal donné, deux états seulement ayant été représentés pour simplifier le dessin. la question est mainte- nant de savoir quelle quantité d'énergie peut Are introduite dans le cristal en me de son transfert aux électrons emprisonnés dans ce dernier. Il est à noter que les niveaux d'énergie ev' et ev sont bien inférieurs au niveau d1énergie défini par l'intervalle entre la bande de valence 58 et la bande de conduction 60 du cristal. Comme cela a déjà été précisé, la longueur d'onde correspondante du rayonnement incident nécessaire pour fournir un quantum d'éner- gie égal à l'intervaLle principal d'énergie existant entre les bandes de conduction et de valence de la plupart des substances luminescentes est comprise dans la plage ultraviolette. Sn correspondance, le rayonnement incident nécessaire pour fournir les niveaux d'énergie moindres ev' et ev devra nécessairement avoir des longueurs d'ondes supérieures à l'nitraviolet. En d'autres termes, la longueur d'onde du rayonnement incident nécessaire pour fournir un quantum d'énergie ev' ou ev doit etre plus grande que l'ultraviolet et en réalité elle tombe à l'intérieur du spectre visible ou du spectre proche du visible et par fois à proximité de la plage des infrarouges. En conséquence, on va supposer que, si le rayonnement incident arrivant sur un cristal luminescent tel que du sulfure de zinc pré sente des fréquences comprises dans les plages prchese du visible, visible et infrarouge, une énergie suffisante est transmise aux électrons emprisonnés dans l'état métastable pour faire passer ces électrons dans la bande de conduction 60 de la substance luminescente.En référence à la fig.6, on a montré que le sulfure de zinc, comme cela est généralement le cas pour toutes les substances luminescentes, est transparent aux fréquences des plages visible, proche du visible et infrarouge et qu'il n'absorbe qu'un rayonnement incident présentant des fréquences comprises dans la plage ultraviolette, comme cela est mis en évidence par la courbe d'absorption 54 Il est évident que, à moins que le rayonnement incident soit légèrement absorbé, il n'a théoriquement aucun effet sur le cristal de sorte qu'il ne peut pas exciter des électrons emprisonnés dans ce dernier. En conséquence, il est nécessaire de mettre au point un procédé permettant de fournir à une substance luminescente la possibilité d'absorber lds fréquences des plages visible, proche du visible et infrarougte en vue d'exciter les électrons emprisonnés dans les états métastables de façon à les ramener dans la bande de-conduc- tion du cristal. A cet égard, il est proposé selon l'invention d'employer des techniques de stimulation optique ou d'excitation en cascade qui donnent à un cristal luminescent la possibilité d'absorber les énergies nécessaires pour libérer les électrons em- emprisonnés. En référence à la fig.6, il est à noter que le sulfure de zinc par exemple n'absorbe normalement que des longueurs d'ondes compri- ses entre 3000 et 3600 angstroms et qui sont nettement situées dans la zone ultraviolette On a trouvé que, par addition d'arsenic par exemple, on obtenait pour le sulfure de zinc une zone supplé- mentaire d'absorption correspondant à des longueurs d'ondes plus grandes et nécessaires pour fournir l'énergie de libération des électrons emprisonnés. La courbe 80 de la fig.6 montre comment la courbe d'absorption du sulfure de zinc est prolongée lorsqu'on utilise de l'arsenic comme activateur additionnel.D'autres activa- teurs tels que de l'aluminium et du cobalt servent également à pro longer la plage d'absorption du sulfure de zinc, comme cela est mis en évidence par les courbes 81 et 83. I1 va de soi que ces activateurs additionnels ne créent pas eux-même des centres luminescents à l'intérieur d'une substance luminescente donnée. Ces activé vateurs additionnels, appelés "activateur3 d'excitation", sont utilisés pour introduire plusieurs bandes additionnelles d'absorbe tion dans la plage spectrales comme cela est nécessaire pour l'ex- citation correcte des électrons emprisonnés dans des niveaux d'énergie métastable.Il va de soi que ces activateurs additionnels ne doivent pas être confondus avec les "sensibilisateurs" qui ne déplacent pas les caractéristiques d'absorption d'un cristal comme le font les "activateurs d'excitation" selon l'invention. Une partie de l'énergie d'excitation absorbée par les activateurs additionnels et qui est comprise dans les longueurs d'ondes plus grandes du rayonnement incident est transférée à l'activateur établissant le centre principal de luminescence, qui peut être du cuivre, de l'argent ou du manganese dans le cas d'un cristal de sulfure de zinc, cette énergie ré apparais eau t sous forme de lumière dans la bande d'émission caractéristique de l'activateur prinoi- pal combiné au cristal En d'autres termes, la fluorescence de la substance est d'une nature composite et elle comprend les bandes d'émission de la substance luminescente et de l'activateur à des intensités relatives qui sont fonction de leur concentration. On suppose que la transmission d'énergie entre un activateur et un autre s'effectue par uul processus de résonance. En. résumé, il est par consequent propose que l'énergie d'excitation d'un activateur puisse être transférée à un autre activateur ou centre luminescent de deux manières différentes, à savoir par un transfert direct ou bien, lorsque le second activateur est trop éloigné, par un transfert échelonné à l'aide d'activateurs, de défauts ou de centres d'impuretés intermédiaires. T1 se pose alors la question de savoir quelles sont les pertes en énergie d'excitation pendant ces phases de transfert et en outre quelle est l'importance des pertes en fonction des concentrations relatives des activateurs.Des résultats ont été obtenus dans ce domaine et ils ont mis en évidence un gain net de rendement quantique du processus de conversion de lumière d'environ 20 ss par rapport à la normale lorsqu'on prévoir des activateurs additionnels ou d"'excitation" qui fonctionnent chacun non pas comme des centres luminescents mais comme des éléments qui absorbent une quantité additionnelle de rayonnement présentant des longueurs d'ondes spécifiques, ce qui permet de transférer cette énergie à l'activateur principal en vue de produire une lumière visible par accumulation de toutes les énergies rayonnantes absorbées. Sur la fig.7, on a représenté schématiquement ce processus d'activation en cascade ou de stimulation optique. Comme indiqué plus haut, des activateurs additionnels ou d'excitation ont été introduits dans le cristal, ces activateurs ne constituant pas et ne créant pas par eux-même de centres luminescents mais étant simplement prévus pour absorber les longueurs d'ondes supérieures du rayonnement incident que le cristal laisserait normalement passer s'il n' était prévu que ltactivateur principal. On a désigné par la référence 82 sur la fig.7 un activateur additionnel ou d'excitation constitué par de l'arsenic dans le cas du sulfure de zinc. L'activateur additionnel ou d'excitation présente lui-mee un état excité 84 et un état de;base 86. Lorsqu'un rayonnement incident 63, présentant des fréquences correspondant aux plages-visible, proche du visible et infrarouge du spectre, arrive sur l'activateur dtex- citation 82, cette énergie est absorbée par ce dernier Dans le cas où l'activateur d'excitation est constitué par de l'arsenic, une énergie présentant une longueur d'onde d'environ 3600 angstroms est absorbée. S'il n'était pas prévu d'activateur additionnel 82, cette énergie, qui présente une longueur d'onde supérieure, traverserait normalement le cristal. Un électron 88 correspondant à l'état de base 86 de l' l'activateur d'excitation 82 est excité par le rayonnement incident 63 d1une longueur d'onde supérieure et est porté à irétat d'excitation 84 de l'activateur. L'électron 88 retombe ensuite à ltétat de~base ou de désexcitation 88 de l'activateur 82 et, au eours-de ce processus, il émet un photon ou un quantum d'énergie 90.-:Egalement, dans le cas où l'activateur additionnel ou d'excitation est constitué par de l'arsenic, le quantum de rayonnement 90 produit intérieurement a une énergie d'environ 0,86 eV.La quantité d'énergie contenue dans le quantum ou photon 90 peut être considérée comme pratiquement égale à ev', c'est à dire le niveau d'énergie d'au moins un des états métastables connus du sulfure de zinc, et il est égal à la quantité d'énergie nécessaire pour faire passer un électron emprisonné dans l'état métastable 80 par exemple dans la bande de conduction 60 du cristal. En conséquence, lorsque le quantum ou photon 90 tombe sur un électron emprisonné en 80 par exemple, cet électron reçoit une quantité additionnelle d'énergie égale à ev' et il est par conséquent porté dans la bande de conduction 60 du cristal, en trouvant ensuite un chemin jusqu'au centre luminescent 70 et en produisant un photon 76 de lumière visible. Pour chaque état métastable différent rencontré dans un cristal donné, les plages d'états métastables étant connues et pouvant être déterminées expérimentalement, un activateur additionnel ou d'exci- tation 82 sera intmduit dans le cristal de manière que celui-ci absorbe un rayonnement présentant des longueurs d'ondes supérieures requises en vue de fournir, par ce processus de stimulation optique ou d'excitation en cascade, une énergie suffisante aux électrons emprisonnés pour les libérer et les faire pénétrer dans la bande de conduction du cristal.Dans le cas d'ure substance luminescente à base de sulfure de zinc, l'addition d'activateurs d'excitation du type aluminium et cobalt sert à libérer des électrons emprisonnés dans d'autres états métastables connus des cristaux présentant des niveaux d'énergie différents Bien que différents activateurs d'e=- citation soient utilisés pour chaque état métastable différent du cristal il est à noter que la pourcentage d'un activateur d'excité tation donné est proportionnel à la quantité d'états métastables se trouvant au meme niveau d d'énergie dans le cristal. Pour une substance luminescente à bas@ de sulfure de zinc et normalement activée par du cuivres de l'argent ou dv manganèse, il s'est avéré approprié d'utiliser pou forme les centres luminescents par exem- ple de 0,05 à 0,8 % d'arsenic, de 0,1 à 2 % d'aluminium et de 0,2 à 4 % de cobalt mais on a trouvé encore préférable d'utiliser 0,4 % d'arsenic, 1 1 d'aluminium et 2 o de cobalt Pour un cristal formé d'un pyrophosphate de baryum-calcium normalement activé avec du zinc par exemple, une addition de 0,2 à 1,8 % de magnésium, de manganèse, destrontium et d'étain a permis de libérer des électrons à partir d'états métastables, une concentration de 1 c0 des substances précitées correspondant à la solution préférée Avec un cristal constitué de pyrophosphate de baryum et normalement activé avec de l'étain, on a ajouté des activateurs d'excitation constitués par de l'antimoine et du lanthane en concentrations comprises entre 0,2 et 1,8 5S, la valeur de 1 % étant préférée. En appliquant les principes de l'invention, on peut aisément déterminer les activateurs d'excitation pour une substance luminescente donnée en vue d'augmenter son rendement de conversion d'énerK gie. En conséquence, du point de vue structural, l'invention diffè- re des réalisations de types connus du fait qu'on ajoute à des subs- tances luminescentes connues des activateurs additionnels ou d'excitation qui n'étaient pas employés jusqu'à maintenant. On va maintenant considérer la fig.8 qui représente les intensités spectrales produites par un tube à décharge gazeuse utilisé comme source de rayonnement dans l'invention. Cette source de rayonnement comprend un tube à décharge du type mentionné plus haut et duquel les matières luminescentes normalement situées sur la surface intérieure ont été enlevées et physiquement séparées du front d'onE de d'excitation, comme décrit plus haut.La source de rayonnement produit non seulement un rayonnement dans le domaine ultraviolet mais également un- rayonnement suffisant dans les plages visible, proche du visible et infrarouge, en vue de stimuler ou d'exciter optiquement, suivant un mode en cascade, les activateurs additionnels ou d'excitation incorporés à un cristal donné. Â cet égard, il est à noter que le tube à décharge utilisé contient principalement de la vapeur de mercure pour produire le rayonnement principal ultraviolet mais qu'il contient également un mélange de gaz rares tels que de l'hélium, du néon et de l'argon en quantités comprises entre t et 3 fo pour l'hélium et le néon et d'environ 94 fo pour l'art gon. En correspondance, les fréquences spectrales du rayonnement de sortie du tube à décharge selon l'invention correspondent à l'accumulation des rayonnements de raies spectrales produits par chacun des gaz et pas la vapeur situés à l'intérieur du tube, les dites fréquences spectrales et les intensités particulières de chaque gaz ou de chaque vapeur étant indiquées sur la fig.8. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples. REVEt-IDICATIONS lo Dispositif d'éclairage, caractérisé en ce qu'il comprend un élément rayonnant pour produire un rayonnement présentant des longueurs d'ondes ultraviolette, visible et proche du visible, ainsi qu'une mince feuille de matière luminescente physiquement séparee de l'élément rayonnant et répondant simultanément à des parties prédéterminées des dites longueurs d'ondes du rayonnement engendré pour émettre une lumière visible. 2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément rayonnant comprend un tube à décharge gazeuse contenant de la vapeur de mercure et un mélange de gaz rares 3. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mélange de gaz rares placé dans le tube à décharge ge contient de l'hélium et du néon en quantités comprises entre 1 et 3 % ainsi que de liargon en quantité supérieure à 90 ?jo. 4 Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un carter dans lequel est disposé le tube à décharge gazeuse, la dite feuille mince de matière luminescente étant placée à l'intérieur du carter. 5. Dispositif d'éclairage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le carter délimite un compartiment pratiquement ferme qui comporte au moins ule surface qui est au moins translucide à la lumière visible et en ce que la dite feuille mince de matière luminescente est placee à l'intérieur du carter sur la dite surface. 6. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque d'une matière au moins translucide et en ce que la dite feuille mince de matière luminescente est disposée sur la plaque dans le parcours suivi par le rayonnement à partir du tube à décharge gazeuse. 7. Dispositif d'éclairage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la dite feuille mince de matière luminescente comprend une couche de fluorure de polyvinyle contenant des particules luminescentes, des couches protectrices de fluorure de polyvinyle placées de chaque cote de la couche de fluorure de polyvinyle et une couche d'adhésif placée sur une des couches de fluorure de polyvinyle. 8. Dispositif decaairage selon la revendication 1, caractérisé an ce que la matière luminescente comprend des substances solides luminescentes inorganiques en suspension dans un milieu formé de polymères activés organiquement, un activateur prévu dans les substances solides luminescentes pour établir des centres luminescents et un activateur d'excitation séparé prévu dans les dites substances solides luminescentes pour absorber au moins des parties prédéterminées du rayonnement engendré présentant des longueurs d'ondes correspondant à un rayonnement visible et proche du visible. 9. Système de production de lumière, caractérisé en ce qu'il comprend une source de rayonnement ultraviolet, de rayonnement proche du visible et de rayonnement visible ainsi qu'un élément luminescent répondant simultanément à au moins des parties prédéterminées du rayonnement spectral pour entrer en luminescence. 10. Système de production de lumière selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément luminescent comprend un cristal de sulfure de zinc, contenant au moins un activateur chimique et des impuretés chimiques choisis dans le groupe comprenant l'arsenic, l'aluminium, le cobalt et des combinaisons de ces substances. 11. Système de production de lumière selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément luminescent comprend un cristal formé de pyrophosphate de baryum-calcium, contenant au moins un activateur chimique et des impuretés chimiques choisis dans le gmupe comprenant le magnésium, le manganèse, le strontium l'étain et des combinaisons de ces substances. 12. Système de production de lumière selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément luminescent comprend un cristal formé de pyrophosphate de baryum et contenant au moins un activa tqur chimique et des impuretés chimiques choisis dans le groupe comprenant l'antimoine, le lanthane et des combinaisons de ces substances. 13. Système de production de lumière selon les revendications 9, 10, 11 et 12, caractérisé en ce que la source de rayonnement comprend un tube à décharge gazeuse contenant de la vapeur de mercure et un mélange d'hélium et de néon en quantités comprises entre 1 et 3 Sfo et d'argon en quantité supérieure à 90 zou 14. Système de production de lumière selon les revendications 9, 10, 11 et 12, caractérisé en ce que le dit élément Jummescent est physiquement séparé du tXe à décharge gazeuse 15.Composition, caractérisée en ce qu'elle comprend un cris tal de sulfure de zinc, contenant au moins un activateur chimique et des impuretés chimiques choisis dans le groupe comprenant i 'ar- senic, l'aluminium, le cobalt et des combinaisons de ces substances. 16. Composition suivant la revendication-15, caractérisée en ce que les compositions des impuretés chimiques correspondent à 0,05 à 0,8 C/o pour l'arsenic, à 0,1 à 2 ss pour l'aluminium et à 0,2 à 4 5S pour le cobalt. 17. Composition selon la revendication 16, caractérisée en ce que l'activateur chimique est choisi dans le groupe comprenant le cuivre, l'argent et le manganèse. 18. Composition, caractérisée en ce qu'elle comprend un cristal de pyrophosphate de baryum-calcium cohtenant au moins un activateur chimique et des impuretés chimiques choisies dans le groupe comprenant le magnésium, le manganèse, le strontiumet des combinai- sons de ces substances. 19. Composition, selon la revendication 18, caractérisée en ce que les concentrations des impuretés chimiques correspondent à 0,2 à 1,8 % pour le magnésium, à 0,2 à 1,8 % pour la manganèse, à 0,2 à 1,8 % pour le strontiu. 20. Composition selon la revendication 19, caractérisée en ce que l'activateur chimique est constitué par du zinc. 21. Composition, caractérisée en ce qu'elle comprend un cristal de pyrophosphate de baryum contenant au moins un activateur chimique et des impuretés chimiques choisies dans le groupe comprenant l'antimoine, le lanthane et des combinaisons de ces substances. 22. Composition selon la revendication 21, caractérisée en ce que les concentrations des impuretés chimiques correspondent à 0,2 à 1,8 % d'antimoine et à 0,2 à 1,8 % de lanthane. 23. Composition selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'activateur chimique est constitué diétain. 24. Cristal luminescent, caractérisé en ce qu il contient des impuretés chimiques et des défauts physiques créant des états d'énergie métastable, des activateurs pour former des centres luminescents ainsi que des activateurs diexcitation répondant à des parties prédéterminées d'un rayonnement spectral proche du visible et visible pour produire à l@intérieur du cristal des quanta d'enter gie pratiquement égaux à la différence entre les niveaux d'énergie d'au moins un des dits etats métastabies et le niveau d'énergie correspondant à la bande de conductioll du dit cristal. 25. Cristal luminescent capable d'absorber un rayonnement spectral incident présentant des longueurs sondes comprises dans des parties prédéterminees des plages de rayonnement proche du vi sible et visible. 2611 Procédé pour augmenter le rendement quantique de conver sion d'énergie dans un cristal luminescent présentant des caractéristiques prédéterminées d'absorption dans la plage ultraviolette, procédé caractérisé en ce qu'on prolonge la caractéristique d'ab sorption du cristal de manière à inclure cumulativement des parties prédéterminées des longueurs d'ondes proches du visible et visibles. 27. Tube à décharge gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe tubulaire creuse en verre, des électrodes situées à chaque extrémité de l'enveloppe et un gaz situé dans l'enveloppe et produisant, lorsqu'il est excité, un rayonnement spectral présen tant des fréquences ultraviolettes, proches du visible- et visibles. 28. Tube à décharge gazeuse selon la revendication 27, carac térisé en ce que l'enveloppe est formée d'un verre choisi dans le groupe comprenant le "Vycor", le "Pyrex", le verre calcique et des combinaisons de ces substances. 29. Tube à décharge gazeuse selon la revendication 27, carac térisé en ce que l'enveloppe est formée de verre calcique-dans le quel environ 60 20 de l'oxyde de magnésium sont remplacés par de la silice pratiquement pure. 32. Tube à décharge gazeuse selon la revendication 27, carac térisé en ce que le gaz contient de la vapeur de mercure et un mélange d'hélium et de néon en quantités comprises entre 1 et 3 20 et d'argon en quantité supérieure à 90 %. 31. Bystème d'éclairage comprenant une source de rayonnement ultraviolet et une mince feuille de matière luminescente physiquement séparée de la source de rayonnement ultraviolet. 32. Pellicule de fluorure de polyvinyle présentant une épais seur comprise entre 10 et 100 microns et contenant des particules luminescentes. 33. Feuille mince de matière luminescente, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche d'alcool polyvinylique contenant des particules luminescentes, une couche de fluorure polyvinylique déposée sur au moins une face de la couche d'alcool polyvinylique et une couche d'adhésif déposée sur la couche de fluorure polyvinylique. 34. Feuille selon la revendi cation 33, caractérisée en ce qu'elle comprend des couches fluorure polyvinylique déposées sur les deux faces de la couche d'alcool polyvinylique. 35. Feuille selon la revendication 34, caractérisée en ce que la couche d'alcool polyvinylique a une épaisseur comprise entre 10 et 100 microns et en ce que chaque couche de fluorure polyviny- lique a une épaisseur comprise entre 0,025 et 0,075 ma. 36. Feuille selon la revendication 35, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une couche d'aluminium présentant une épaisseur comprise entre 200 et 500 angstroms et disposée entre la couche de fluorure polyvinylique sur laquelle est placée la couche d'adhésif et la couche dialcool polyvinylique. 37. Feuille selon la revendication 35, caractérisée en ce que la couche d'adhési1 est constituée d'un revêtement d'un adhésif acrylique place dans des micro capsules qui peuvent être écrasées sous l'effet d'une pression exercée sur la feuille.