Brevet FR2003574A1 — publié le 19691107

i 2003574 La présente invention concerne une lampe de couleur destinée à émettre des rayons lumineux colorés. Les lampes de couleur ont diverses applications et elles sont fabriquées selon différents procédés. En ce qui concerne les 5 lampes anti-brouillard à faisceau scellé, les faisceaux colorés sont produits par les trois procédés suivants. Le premier procédé consiste à enduire la surface externe de la partie transmettant la lumière, ou lentille frontale de la lampe, avec un colorant organique ou inorganique brun, en utilisant un liant organique. Le second 10 procédé consiste à réaliser la partie transmettant la lumière elle-même avec un verre de couleur. Le troisième consiste à appliquer un produit colorant sur la surface externe de la partie transmettant la lumière. Toutefois ces procédés présentent les inconvénients décrits 15 ci-après. Avec le premier procédé, le film enduit d'un colorant organique ou inorganique est susceptible de se détacher. Quoique, dans ce cas, on puisse envisager d'appliquer un tel revêtement sur la surface interne de la partie transmettant la lumière de la lampe, une telle manière d'opérer provoque une décoloration du 20 liant organique ce qui empêche d'obtenir la couleur recherchée. Le second procédé conduit à des variations importantes dans la fabrication des verres colorés aussi bien que dans la fabrication de la partie transmettant la lumière réalisée à partir d'un tel verre, ce qui empêche de produire des faisceaux colorés ayant des proprié-25 tés uniformes. Le troisième procédé comporte des stades de fabrication complexes et de plus conduit à réaliser une coloration par tache de sorte qu'on le considère comme inapplicable en pratique. Le présente invention a pour objet une lampe de couleur qui est réalisée en choisissant tout d'abord des types de matériaux 30 de revêtement qui ne présentent pas de difficulté en ce qui concerne l'application sur la surface interne d'une lampe électrique, afin d'éliminer les ihconvéiients ci-dessus mentionnés rencontrés avec les lampes fabriquées par les procédés conventionnels, et à appliquer ensuite un tel matériau par dépôt sous vide sur la dite 35 surface interne. Les matériaux de revêtement ci-dessus mentionnés sont constitués par le sulfure de cadmium, le séléniure de cadmium, et les matériaux inorganiques ayant un coefficient de transmission voulu pour les faisceaux lumineux du spectre,tels que le germanium ou le silicium. 40 L'invention sera maintenant décrite sous forme d'un mode 69 06448 2 2003574 de réalisation préférentiel avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels s Figs 1A à 1E sont des courbes illustrant les propriétés de transmission de la lumière, le coefficient de transmission étant 5 en ordonnée et la longueur d'onde en abscisse, figure 1A correspondant à la gamme de la norme définie par la SAE (SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS), figure 1B à la propriété de transmission de la lumière d'un mélange de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium, figure 1C à la propriété de transmission de la lumière ÎO du germanium, figure 1D à la gamme de la propriété de transmission de la lumière que l'on peut obtenir en appliquant le dit mélange et la figure 1E à la gamme de la propriété de transmission de la lumière que l'on peut obtenir par l'application de germanium; Fig. 2 est une vue en élévation avec arrachement partiel 15 d'une lampe anti-brouillard conforme à un mode de réalisation de la présente invention; Fig. 3A représente en coupe la partie principale de la dite lampe anti-brouillard et les figures 3B et 3C, en coupe également, les parties principales correspondant à des modifications de la 20 dite lampe; Fig. 4 est une vue en coupe d'un appareillage pour le dépôt sous vide, utilisé dans la fabrication d'une lampe de couleur conforme à la présente invention; Figs 5A à 5C sont des vues en perspective de réceptacles 25 pour recevoir les matériaux à déposer sous vide en utilisant le dit appareillage de dépôt sous vide, la figure 5A représentant un réceptacle pour mettre en oeuvre un mélange de germanium, de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium, figure 5B un réceptacle pour recevoir séparément du germanium et un mélange de sulfure 30 de cadmium et de séléniure de cadmium et figure 5C une paire de réceptacles destinés au même but que celui de figure 5B, mais complètement indépendants. Figs £A à 6D sont des courbes représentant les énergies relatives des faisceaux lumineux émis par les dites lampes, figure 6A. 35 correspondant à une lampe de la présente invention dont la partie assurant la transmission de la lumière est enduite avec un film mince constitué par du germanium, du sulfure de cadmium et du sélé-nure de cadmium, les figures 6B et 6C correspondant à des lampes dont la partie assurant la transmission de la lumière est enduite 40 avec un film mince constitué par du sulfure de cadmium et du sélé~ 69 06448 3 2003574 niure de cadmium et figure 6D à une lampe électrique dont la partie de transmission de la lumière n'est enduite avec aucun film destiné à assurer une coloration; Fig. 7 est une courbe de chromaticité normalisée préparée 5 par la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage), la zone hachurée délimitée par une courbe R désignant la gamme de la norme établie par la SAE; Figs 8A à 8C sont des vues en élévation avec arrachement partiel de différents types de lampes de couleur conformes à la pré-ÎO sente invention, figure 8A étant une lampe décorative, figure 8B une lampe incandescente pour l'usage domestique général et figure 8C une lampe miniature pour automobiles et Fig. 8D est une illustration schématique d'un filtre portant un film mince assurant la coloration et d'une source de lu-15 mière utilisés dans une variante supplémentaire de la présente invention. On décrira maintenant le procédé par lequel les matériaux assurant la coloration, objet de la présente invention, pour une lampe électrique,ont été mis au point. Les figures 1A à 1E repré-20 sentent la transmission spectrale. Dans la figure 1A, la zone hachurée délimitée par deux courbes correspond à la gamme de la norme établie par la SAE en ce qui- concerne une lampe anti-brouillard. La figure 1B représente un groupe de courbes correspondant au spectre de transmission donné par un film mince assurant la coloration 25 constitué par du sulfure de cadmium,pour la couleur jaune, et par. du séléniure de cadmium,pour la couleur rouge. Lorsque le film contient des quantités relativement importantes de sulfure de cadmium ou lorsque le film a une épaisseur faible, la dite courbe est décalée vers la région des courtes longueurs d'ondes. Comme on le 30 voit clairement d'après cette figure, ce film assurant la coloration, formé de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium, a un spectre qui est représenté par des courbes à pente rapide de sorte que quelles que soient les proportions du sulfure de cadmium et du séléniure de cadmium, le film ne satisfait pas à la norme SAE pour 35 une lampe anti-brouillard. En conséquence, on a ajouté au surfure de cadmium et au séléniure de cadmium différentes proportions d*un matériau inorganique afin d'essayer de trouver une composition qui satisfasse à la norme SAE. On a trouvé que le matériau inorganique qui convenait le mieux est un matériau qui, comme représenté dans 40 la figure lCj présente une propriété de transmission spectrale qui COPY 69 06448 4 2003574 peut être représentée par une courbe s'élevant progressivement vers la région des grandes longueurs d'ondes. Il s'est également avéré que de nombreux types de matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium ou le germanium, présentent une telle propriété» La cour» 5 be de la figure 1C correspond à une courbe représentant le taux de transmission spectrale d'un film mince de germanium, le dit taux de transmission s'élevant à 70 % pour une longueur d'onde de 4 La raison pour laquelle le troisième composant ci-dessus a été choisi dans le groupe des matériaux inorganiques est que lors» 35 qu'il est enduit sur la surface interne de la partie assurant la transmission de la lumière d'une lampe électrique, un tel matériau inorganique est tel qu'il ne se détache pas de celle-ci, alors que des matériaux organiques enduits sur la surface interne sont sujets à une décoloration ou à une modification chimique et provoquent une 40 émission de gaz inutiles, ce qui dégrade de façon marquée les pro 69 06448 5 2003574 priétés de la lampe» De plus, la présente invention utilise un procédé de dépôt sous vide pour enduire le troisième constituant inorganique sur la surface interne de la lampe électrique. Ceci a pour but de permet-5 tre de distribuer parfaitement les particules du dit troisième composant inorganique. Par le terme "distribution parfaite" on entend une distribution des particules qui permette au flux lumineux venant de la source lumineuse d'être réfléchi uniformément sur chacune des particules, ÎO On décrira maintenant une lampe antibrouillard à faisceau scellé selon un mode de réalisation de la présente invention avec référence à la figure 2 et aux figures 3A à 3C, Dans la partie centrale arrière d'une enceinte en forme de coupe 20, ouverte à 1* avant et formée de verre au boro-silicate, est montée une partie 15 métallique 21 pour adapter la lampe sur un objet, par exemple une automobile. Sur la surface interne de la paroi latérale de 1"enceinte 20, à savoir la partie parabolique de révolution de celle-ci, est fixé un film réflecteur ou couche 22, par exemple une couche d'aluminium déposée sous vide. Au centre de 1'enceinte 20 est 20 positionné un filament 23 utilisé comme source lumineuse» Sur la partie frontale ouverte de l'enceinte 20 est fixée par fusion une lentille frontale 24 réalisée en un verre dur, de manière à fermer complètement la dite partie ouverte» Cette lentille 24 a pour but de distribuer les intensités des faisceaux lumineux selon un tra-25 jet unique et sa surface interne, à savoir son côté faisant face au filament 23, est enduite avec un film 25 assurant la coloration comme décrit ci-après» Le film 25 assurant la coloration est constitué par du sulfure de cadmium, du séléniure de cadmium et du germanium et est 30 formé de la manière suivante. Comme représenté dans la figure 3A, une couche 26 d'un mélange de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium, est déposée sous vide sur une face de la lentille 24 et sur la dite couche est déposée sous vide,de façon semblable,une couche 27 de germanium. Ainsi est préparé le film 25 assurant la 35 coloration» Il est également possible de former, comme représenté dans la figure 3B, tout d'abord la couche de germanium 27 et de rapporter sur celle-ci une couche 26 constituée par un mélange de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium» De plus, comme représenté dans la figure 3C, du germanium, du, sulfure de cadmium et 40 du séléniure de cadmium mélangés à l'avance peuvent être déposés 69 06448 6 2003574 sous vide pour former en une seule fois un film composite 28 assurant la coloration. Le germanium peut être remplacé par du silicium ou d'autres matériaux inorganiques ayant une gamme de transmission de la couleur telle que celle représentée dans la figure 1C. Lors-5 que le germanium est utilisé comme troisième composant, le taux en _ poids des trois constituants c'est-à-dire Ge, Cds et GdSe est de 1:30 à 200:2 à 50 et, dans le cas où du silicium est ajouté au lieu du germanium, le rapport est Si:Cds:CdSe = 1:30 à 600 : 2 à 200. ÎO On décrira maintenant, avec référence aux figures 4 et 5} le procédé pour produire une lampe de couleur, en particulier le procédé pour préparer le film assurant la coloration ci«dessus mentionné. Dans l'ouverture centrale de la paroi supérieure d'une clo-15 che 31 est disposée la lentille 24 sur laquelle doit être déposé sous vide le dit film 25 assurant la coloration, de manière à fer« mer entièrement la dite ouverture. Immédiatement en dessous de la lentille 24 et dans la cloche 31 est positionnée une source 32 de matériau à déposer sous vide, à savoir le sulfure de cadmium, le 20 séléniure de cadmium et le germanium, et un moyen 33 pour chauffer la dite source. Quoique le moyen de chauffage 33 et la source 32 des matériaux à déposer sous vide peuvent être disposés de diffé*» rentes manières, ils sont, dans le cas de la figure 4, mis en place de la manière décrite ci-après, 25 Le germanium, le sulfure de cadmium et le séléniure de cadmium sont parfaitement mélangés et.durcis pour former des grains. Ces grains sont placés dans le fond d'un réceptacle formant boîte 34, réalisé en tantale,comme illustré dans la figure 5A. L* ouverture supérieure du réceptacle est munie de flasques pour empê« 30 cher les grains de s'échapper. Le réceptacle 34 contenant les grains est porté, comme représenté dans la figure 4, par un moyen de chauffage 33 agissant concuremment comme un support. Ce moyen de chauffage et de support 33 comprend une colonne support 35 renfermant un fil conducteur, un dispositif de serrage 36 constitué 35 par deux plaques métalliques faisant saillie vers l'extérieur à partir de la colonne support 35 et connectées au conducteur et un autre dispositif de serrage 37 connecté électriquement à un autre conducteur. Le réceptacle 34 maintenu par une paire de tels dispositifs de serrage 36 et 38 est amené à engendrer par lui-même de 40 la chaleur lorsque les conducteurs sont mis sous tension. COPY 69 06448 7 2003574 Lorsqu'elle est ainsi disposée, la cloche 31 est miss sous vide par un orifice 38 et la source de matériaux à déposer sous vide est chauffée par le moyen de chauffage 33 ci-dessus mentionné pour former un film assurant la coloration constitué par un mélan-5 ge de germanium, de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium, sur un côté" de la lentille 24. Alternativement, on peut utiliser un autre type de réceptacle 39 tel que celui représenté dans la figure 5B, réalisé avec le même matériau que le réceptacle 34 ci-dessus mentionné. Le ré-ÎO ceptacle 39 des-figures 5B comporte deux réceptacles 40 et 41 dont l'un,40,est utilisé pour contenir le germanium et 1'autre,41,reçoit un mélange de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium,, Lorsque l'on désire préparer, comme représenté dans la figure 3B, deux couches séparées, l'une constituée par du germanium et l'au-15 tre par un mélange de sulfure de cadmiumet cfe séléniure de cadmium, on utilise une paire de réceptacles 42 et 43 comme illustré dans la figure 5C, le réceptacle 42 recevant le germanium et l'autre,43, un mélange de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium. Dans ce cas, les réceptacles 42 et 43 sont chauffés l'un après l'autre. 20 Dans le mode de réalisation précédent,du germanium, du sulfure de cadmium et du séléniure de cadmium ont été utilisés dans le rapport en poids 1:2 à 50:30 à 200 et le film en résultant avait une épaisseur de 10 à 50 microns. Le rapport de 1:1 à 80:20 à 400 a donné un film d'environ 5 à ÎOO microns d'épaisseur qui donnait 25 encore de bons résultats. Lorsque le silicium a été substitué au germanium, le rapport Si:CdS:CdSe = 1:30 à 600:20 à 200 a donné un bon film d'environ 5 à ÎOO microns d'épaisseur. Dans ce cas, la meilleure condition a été obtenue lorsque le silicium, le sulfure de cadmium et 30 le séléniure de cadmium ont été utilisés à raison de l,2mg, 155mg et 17mg respectivement, c'est-à-dire dans le rapport de 1:130:14, en formant un film de 30 à 40 microns d'épaisseur. La figure 6A représente la distribution de l'énergie relative des faisceaux lumineux produits par une lampe anti-brouillard 35 à faisceau scellé (de 12,8 volts, 36 watts) en utilisant une lentille enduite avec un film assurant la coloration prgjaré de la manière ci-dessus mentionnée à partir de germanium, de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium ou de silicium,de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium. La figure 6D représente la 40 distribution de l'énergie relative de la transmission des rayons COPV 69 06448 8 2003574 lumineux d'une lampe dont la lentille n'est pas enduite avec un film assurant la coloration,conformément à la présente invention. Les figures 6B et 6C représentent la dite distribution lorsque la lentille d'une lampe électrique est enduite avec un film assurant 5 la coloration préparé à partir de sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium. Lorsque des proportions relativement importantes de séléniure de cadmium sont utilisées dans le dernier cas mentionné, la distribution peut être représentée par une courbe telle que celle de la figure 6C, ÎO Si les énergies relatives des faisceaux lumineux associées avec les figures 6A, 6B et 6C sont exprimées en fonction du dia-gramme de chromaticité standard de la CIE, elles donnent des courbes telles que celle représentée dans la figure 7, La zone hachurée en forme de rhombe R de la figure 7 correspond. à la gamme 15 de la norme SAE, Comme on le voit d'après la figure 7, la chroaa-ticité A de l'énergie relative telle que représentée dans la figure 6A, tombe dans la gamme de la norme SAE, tandis que les chromati-cités B et C des courbes défigures 6B et 6C sont seulement placées quelque part sur une ligne droite connectant B et C, à savoir à 20 l'extérieur de la dite gamme, quelles que soient les proportions variables du sulfure de cadmium et du séléniure de cadmium, La présente invention permet l'utilisation de non seulement le germanium mais également d'autres éléments y compris le silicium ou des composés de celui-ci ayant une propriété de transmission 25 spectrale qui peut être représentée par une courbe s'élevant progressivement vers la région des grandes longueurs d'ondes. Dans le cas où le silicium est utilisé, la courbe représentant la dite transmission part en s'élevant d'un point plus proche de la région des ondes courtes que lorsque le germanium est mis en oeuvre, 30 Toutefois, on obtient encore les mêmes résultats que dans le cas du germanium. Comme mentionné ci-dessus, la présente invention donne une lampe de couleur dont la lentille par exemple est enduite avec un film assurant la coloration constitué par du sulfure de cadmium, di 35 séléniure de cadmium et d'autres matériaux inorganiques ayant une propriété de transmission spectrale de la lumière qui peut être représentée par une courbe s'élevant progressivement dans la région des ondes longues, de sorte que la lampe est utilisable sous une condition très stable et dépourvue de toute variation notable en 40 ce qui concerne la chromaticité des faisceaux lumineux radiés. De 69 06448 9 2003574 plus, le film assurant la coloration présente un pouvoir de liaison extrêmement puissant avec l'objet, par exemple la lentille, sur lequel il est déposé sous vide et il ne risque nullement d'être détaché de celui-ci. En outre, la lampe de couleur de la présente in-5 vention peut être fabriquée très facilement sans qu'il soit nécessaire d'utiliser aucun appareil spécial et,en conséquence ,à un prix réduit# Etant donné que l'un des matériaux déposés sous vide, qui a une propriété de transmission de la lumière spectrale repré-sentée par une courbe s'élevant progressivement vers la région des 10 ondes longues, peut être mis en oeuvre à volonté soit simultanément avec soit indépendamment des autres matériaux déposés sous vide, sulfure de cadmium et séléniure de cadmium, le procédé de fabrication est très simple et présente l'avantage que l'on peut choisir le procédé qui convient le mieux selon les autres condi« 15 tions. Lorsqu'elle est appliquée à une automobile, la présente invention présente l'avantage de fournir facilement une lampe antibrouillard radiant des faisceaux lumineux spectraux ayant une dis-tribution des énergies relatives qui coïncide exactement avec la 20 norme SAE désirée. La présente invention n'est pas limitée à une lampe antibrouillard à faisceau scellé, conformément au mode de réalisation ci-dessus. Il est évident que l'invention peut être appliquée très largement pour former un film 25 assurant la coloration, comme re-25 présenté dans les figures 8A à 8D, dans une lampe décorative (figure 8A), une lampe incandescente pour application générale (figure 8B), une lampe miniature pour automobile (figure 8C) ou sur la surface interne ou externe d'un filtre (figure 8D) combiné avec une source lumineuse indépendante. Dans toutes les figures 30 8A à 8D, la référence 51 désigne une enveloppe, par exemple une ampoule en verre, 52 un culot et 53 un élément formant source lumineuse. De plus, la présente invention est applicable non seulement aux lampes électriques mais également aux différentes sources lumineuses pour 1'éclairement* 69 06448 10 2003574 REVENDICATIONS la« Une lampe de couleur comprenant une enveloppe dont au moins une partie est réalisée en un matériau transmettant la lumière, une source lumineuse positionnée dans la dite enveloppe et 5 un film assurant la coloration déposé sous vide sur la surface in»* terne de la partie de l'enveloppe assurant la transmission lumi-neuse caractérisée en ce que le dit film est constitué par du sulfure de cadmium, du séléniure de cadmium et des matériaux inorga-niques ayant une transmission spectrale représentée par une courbe ÎO s'élevant progressivement vers la région des ondes longues# 2#« Une lampe de couleur selon la revendication 1 caracté-risée en ce que le film assurant la coloration est constitué par du sulfure de cadmium, du séléniure de cadmium et les dits matériaux inorganiques mélangés simultanément ensemble. 15 3Une lampe de couleur selon la revendication 1 caracté- risée en ce que le film assurant la coloration est préparé en dé» posant de façon superposée une couche des dits matériaux inorgani-ques et une couche constituée par du sulfure de cadmium et du séléniure de cadmium mélangés à l'avance. 20 4.- Une lampe de couleur selon la revendication 1 caracté risée en ce que le matériau organique est du germanium. 5«- Une lampe de couleur selon la revendication 1 caractérisée en ce que le matériau inorganique est du silicium. 6.- Une lampe anti-brouillard à faisceaux scellés compor-25 tant une enveloppe en forme de coupe ouverte à une extrémité et réalisée en un verre dur, une lentille scellée par fusion sur 1* ouverture de manière à fermer la dite ouverture, une couche réflectrice déposée sur la surface périphérique interne de l'enveloppe et un filament logé dans la dite enveloppe caractérisée en ce qu* 30 elle comporte un film assurant la coloration, de 5 à lOO microns d'épaisseur, déposé sous vide sur la surface interne de la lentille, le dit film assurant la coloration étant constitué par du sulfure de cadmium, du séléniure de cadmium et des matériaux inor» ganiques ayant une transmission spectrale représentée par une cour-35 be s'élevant progressivement vers la région des ondes longues. 7 Une lampe anti-brouillard selon la revendication 6 caractérisée en ce que le matériau inorganique compris dans le film assurant la coloration est du germanium et par le fait que le rap« port en poids du germanium, du sulfure de cadmium et du séléniure 69 06448 ii 2003574 de cadmium est de : lsl à 80:2 à 400. 8,- Une lampe anti-brouillard selon la revendication 6 ca~ ractérisée en ce que le matériau organique rentrant dans le film assurant la coloration est du silicium et en ce que le rapport en 5 poids du silicium, du sulfure de cadmium et du séléniure de cadmium est de 1:2 à 200:30 à 600.