Brevet FR2011802A1 — publié le 19700306

« 1 « 2011802 L'invention est relative à un dispositif de refroidissement pour des lampes à arc à mercure ou analogue et plus partica-lièfement pour un dispositif de refroidissement à eau pour une source lumineuse linéaire. 5 Une source lumineuse-à haute brillance est nécessaire pour la réalisation de tubes de télévision en couleurs® O'sst pour-cette raison que l'on utilise très largement une lampe à arj à mercure, mais cela nécessite l'utilisation de dispositifs de refroidissement dans le cas où l'on recherche une très forte bi-i.llan.-je» 10 le procédé de refroidissement est généralement soit un refroidisse^ ment à air soit un refroidissement à eau. Le refroidissement à eau, très efficace, présente des problèmes tels qu'une construction comr» pliquée du dispositif, des difficultés pour le remplacement de la source lumineuse et la non uniformité de la densité lumineuse r 15 duite par les bulles d'air dans l'eau de refroidissement„ passant sur la surface de la lampe.à mercure et la vitre de la fenêtre d'éclairage du réservoir d'eau de refroidissement. En particulier; la production de bulles est inévitable car l'eau de refroidissement se réchauffe# 20 De plus, le dispositif de refroidissement nécessite une fenêtre par exemple en verre qui permette le passage de la lumière émise par la lançe à arc à mercure et la réflexion total® de la lumière au niveau de la fenêtre constitue me perte de lainière. De plus, comme la lumière passe au travers de l'eau, du 25 verre et de l'air, ces matières ayant des indjbœde réfraction dif~ ■ férents» la source lumineuse réelle est remplacée par une source lumineuse virtuelle. L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus. Ellle concerne à cet effet un dispositif de 30 refroidissement pour une lampe comprenant un boîtierj, une entrée pour l'introduction d'eau de refroidissement dans le boîtierp taie source lumineuse et une fenêtre transparente pour diriger la lumière de la lampe vers l'extérieur, une sortie pour lsévacuation d'eau de refroidissement hors du boitier, dispositif caractérisé 35 en ce qu'il comporte une conduite reliée avec l'orifice de sortxe et contenant la lampe, tandis qu'un bec communiquant avec- l3entrée est destiné à projeter de l'eau de refroidissement au voisinage de la fenêtre, ce qui permet de balayer les bulles qui auraient tendance à se former» 40 Ainsi la présente invention a pour objet de réaliser 69 22037 2011802 un dispositif de refroidissement pour lampes à mercure ou analogue, qui évite la création de lumière de densité non uniforme® La présente invention a également pour objet de réaliser un dispositif de refroidissement qui permette facilement 5 le remplacement de la lampe de la source lumineuse. la présente invention a enfin pour objet de réaliser un dispositif de refroidissement qui diminue la perte de lumière et ne déplace pas la position effective de la source lumineuse» Un mode de réalisation de l'invention est représenté 10 à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints5 dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement le procédé d'impression optique pour réaliser un écran de couleurs à phosphore,- pour l'explication de l'invention, 15 - la figure 2 est une représentation schématique montrant un dispositif de refroidissement conventionnel pour une lampe à arc, à mercure, destinée aux explications relatives à l'invention, - la figure 3 est une vue de dessus partiellement 20 coupée montrant un exemple d'un dispositif de refroidissement pour une lampe à arc à mercure ou analogue, selon la présente invention, - la figure 4 est une vue de côté du dispositif de refroidissement selon la figure 3, 25 - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe le long des lignes V-V et VI-VI de la figure 3» Sur les tubes à images en couleurs,commercialisésr du type chromatron ou trinitron, un certain nombre d'éléments de grilles parallèles en fil métallique ou en bandes sont disposés 30 dans une direction, à intervalles réguliers, devant un écrpn à phosphore. Un faisceau électronique dirigé sur l'écran phosphoré au travers des grilles touche l'écran à un endroit prédéterminé correspondant à une couleur particulière» L'écran phosphoréfdans cette constructionyest réa-35 lisé avec un grand nombre de bandes de phosphore émettant respectivement des lumières rouges, vertes, et. bleues, qui sont dans un ordre séquentiel, c'est-à-dire une répétition cyclique, dans une direction coupant perpendiculairement leur direction longitudinale. Pour réaliser un tel écran phosphoré constitué de 40,bandes de phosphore comme décrit ci-dessus il est préférable d'utiliser un procédé d'impression optique de façon à ce que les 69 22037 _ 3 - 2011802 éléments de phosphore soient disposés séquentiellement par l'utilisation d'un masque optique ou d'une grille ayant elle-même une forme prédéterminée» On décrira rapidement le procédé d'impression optique 5 en se reportant à la figure 1. Une pâte de phosphore 2 est constituée par exemple d'un mélange de phosphore à émission de couleui-rouge et d'un liant photosensible. Ce mélange recouvre toute la surface intérieure du panneau 1 de l'enveloppe du tube cathodique sur lequel on veut former un écran coloré au phosphore. Un masque 10 optique 3 qui présente un modèle optique correspondant au modèle des bandes de phosphore rouges mentionnées ci-dessus de l'écran phosphoré que l'on veut réaliser en définitive, est diposé du même côté du panneau 1 et une source lumineuse 4 est mise derrière le masque optique 3« 15 Puis la pâte de phosphore 2 recouvrant la surface intérieure du panneau 1 est exposée au rayonnement lumineux provenant de la source lumineuse 4, au travers du masque optique 3, de façon à réaliser dans la pâte une image latente du modèle optique du pasque 3| ensuite, on procède à une opération de développé" 20 ment de façon à obtenir les bandes de phosphore de couleur rouge selon le modèle prédéterminé* Ces opérations sont répétées de façon analogue pour les bandes de phosphore d'autres couleurs, par exemple le vert et le bleu, jusqu'à ce que tout l'écran à phosphore soit réalisé 25 sur le panneau 1 • Dans ee cas, la source lumineuse 4 est généralement une lampe à arc à mercure, la source lumineuse 4 est de préférence une source lumineuse linéraire, disposée dans la direction longitudinale des bandes de phosphore que l'on veut réaliser, de façon 30 à obtenir une exposition uniforme des bandes de phosphore à cette . lumière, sur toute leur longueur. Comme cette lampe à mercure, qui possède une portion lumineuse linéaire et une brillance très élevée est évidemment disposée dans un tube de petit diamètre, celà entraîne une augmen-35 tation du chauffage par unité de surface de ce tube et nécessite une évacuation efficace de la chaleur sur la surface du tube. Dans le procédé par refroidissement à eau,cependant de l'air est généralement contenu dans l'eau de refroidissement et cet air crée des bulles qui restent à la surface de la lampe à 40 arc de mercure ou sur le verre de la fenêtre d'éclairage du dispo 69 22037 - 4 - 2011802 sitif de refroidissement# Comme l'air de l'eau de refroidissement se dilate lorsqu'il est réchauffé par la lampe à arc de mercurev les bulles se réunissent et augmentent de volume. Ainsi, il n'y a pas de refroidissement efficace dans 5 ces zones de la surface de la lampe où existent des bulles et où le rayonnement de chaleur est gêne par l'air des bulles. Il en résulte que la chaleur créée par la lampe à arc de mercure n'est pas efficacement rayonnée et le tube de la lampe s'échauffe localement à une température élevée# La distors îor du tube entraîne 10 finalement son explosion. De plus,* dans le cas où les bulles sont contre le verre de la fenêtre destinée au passage de la lumière de la lampe à arc vers l'extérieur, la lumière de cette lampeest réfractée par les bulles et cela produit une densité lumineuse non uniforme. 15 l'utilisation d'une telle lampe à arc à mercure pour l'impression optique d'écrans de couleurs à phosphore entraînera une impression non uniforme. Dans le cas où la fenêtre est située sur le côté supérieur du réservoir de refroidissement, les bulles réchauffées s'élèvent et séjournent contre la fenêtre si bien que les incon-20 vénients mentionnés ci-dessus deviennent encore plus importants# Dans les dispositifs de refroidissement connus, un réservoir de refroidissement 8 qui contient une lampe à arc de mercure 4 et qui est destiné à faire passer de l'eau de refroidissement autour de la lampe, comporte une fenêtre 9 avec une plaque 25 de verre, comme représenté dans la figure 2. De cette façonP les rayons lumineux 10 de la lampe a arc de mercure 4 sont réfractés par la plaque de verre 9 comme cela est indiqué en traits pleins si bien que la source lumineuse virtuelle 12 est située en avant de la source lumineuse 4 si l'oi}. regarde à partir de la plaque 11 30 frappée par la lumière. Ainsi dans le cas de l'impression optique pour la fabrication d'écrans de couleurs à phosphore, la source lumineuse 4 est disposée par exemple à l'endroit du centre d'émission d'un faisceau d'électrons et par conséquent l'utilisation d'une 35 source lumineuse munie d'un dispositif de refroidissement comme décrit ci-dessus en relation avec la figure 2 a des inconvénients tels que la difficulté du positionnement de la source lumineuse et la non uniformité de la densité lumineuse. De plus, il se produit une réflexion totale sur la 40 surface intérieure de la plaque de verre 9 dans la zone où l'angle 69 22037 m 5 2011802 d'incidence de la lumière issue de la source lwaineuse est grand, ce qui entraîne une diminution de la lumière effectivement envoyée sur la plaque 11 • les figures 3 à 6 montrent un exemple du dispositif 5 selon l'invention, et qui ne comporte pas les inconvénients de l'art antérieur® la référence 20 se rapporte au réservoir de refroidissement qui comporte une chambre tubulaire 20c dont l3axe X-X est essentiellement disposé dans une direction horizontale, une source lumineuse, par exemple une lampe à mercure 4 étant 10 disposée dans cette chambre. Essentiellement au centre de la chambre 20c du réservoir de refroidissement 20 se trouve le lôEg de lfaxe X-X un conduit d'eau de refroidissement 21, cylindrique, réalisé e.n line matière transparente telle que du quartz, d'une épaisseur 15 uniforme, et dans lequel se trouve la source lumineuse 4o Une fenêtre d'éclairage 22 est réalisée sur le côté supérieur du réservoir de refroidissement 20 du côté opposé de la source lumineuse 4 et une fenêtre en verre 23, transparente, cylindrique qui est réalisée par exemple en quartz ou analogue et qui a une 20 épaisseur uniforme, est scellée sur la fenêtre 22 autour de l'axe X-X de façon étanche à l'eau par l'utilisation de garnitures 24® La référence 25 se rapporte au support du verre 23 de la fenêtre. Dans le réservoir 20 on a réalisé une entrée 26 pour l'introduction d'eau de refroidissement dans la chambre 20ç 25 et une sortie 27 pour l'évacuation de l'eau de refroidissement hors du réservoir 20. Il est préférable de disposer l'entrée 26 et la sortie 27 sur un côté 20a du réservoir 20 de plus la sortie 27 est située du côté inférieur du réservoir 20s notamment en-dessous de la conduite 21, 30 Au voisinage du sommet de la surface cylindrique de la fenêtre 23 en verre transparent, on a réalisé sur le côté 20a de la chambre 20c du réservoir 20, un bec 28 qui est ouvert dans la direction de l'axe X-X en communication avec l'entrée d'eau de refroidissement 26 et ce bac envoie cette eau 35 de refroidissement en provenance de lfentrée 26 en jets le long de la fenêtre transparente 23. La sortie 27 est en liaison avec la conduite 21 à l'une de ses extrémités 21a. Pour réaliser la liaison d® l'entrée 26 avec le bec 28 et l'une des extrémités 21a de la conduite 21 40 avec la sortie 27 on a prévu un organe tubulaire creux 29 qui a BAO ORIGINE 69 22037 " 5 " 2011802 un passage 29a en liaison avec 18 extrémité 21 a & la conduits 21, de façon étanche, cet organe 29 étant monté à l'extrémité 20a du réservoir 20 dans la direction de l'axe X-X % des gorges circulai--» res 30 et 31 sont réalisées aux côtés opposés de l'entrée 26 et 5 de la sortie 27 à la périphérie de l'organe tubulaire 29. Les gorges circulaires 30 et 31 sont isolées l'une de l'autre de façon étanche à l'eau, en liaison avec la paroi intérieure du réservoir de refroidissement 20 et ces gorges sont isolées de la chambre 20a du réservoir 20. 10 Les références 32 et 33 se rapportent à des garnitares circulaires pour l'isolation des gorges circulaires 30 et 31 l'une de l'autre et de l'isolation de la gorge circulaire 31 de la chambre 20c du réservoir 20, de façon étanche à l'eau. De plus, la gorge circulaire 30 communiqué avec l'orifice de l'entrée d'eau 2.6 et le 15 bec 28. Une ouverture 34 est perçée dans le corps tubulaire 29, radialement, et eette ouverture communique avec la gorge circulaire 31. L'autre extrémité 21b de la conduite 21 s'ouvre sur la chambre 20c du réservoir de refroidissement 20. Une source lumineuse c'est-à-dire une lampe à arc 20 4 à mercure, que l'on veut refroidir est disposée dans la conduite 21 le long de l'axe X-X de cette conduite. Les extrémités des éleo-trodes 4a et 4b des deux extrémités de la lampe à arc de mercure 4 sont reliées électriquement aux deux extrémités 20a et 20b du réservoir et il est prévu des moyens pour supporter mécaniquement 25 la lampe à arc 4. Pour supporter cette lampe à arc 4 on a introduit une tige conductrice 35 dans l'organe tubulaire creux 29 de façon à ce que son extrémité supérieure touche l'extrémité 4a et une vis de pression 37; conductrice est vissée dans la tête de la tige conductrice 35 au travers d'un ressort conducteur 36, afin de 30 maintenir la tige 35 en appui élastique contre l'extrémité 4a à tout moment, et la vis de pression 37 sert d'extrémité extérieure, du côté de la base. L'autre extrémité 4b de la lampe à arc 4 passe à l'extérieur au travers d'une ouverture 40 percée dans l'extrémité 20b 35 du réservoir 20 et cette extrémité set reliée à une prise 38 pour relier la borne 4b à l'extérieur du réservoir 20. La borne 4b de la lampe à arc 4 ôst recouverte d'un tube isolant 39 au moias dans la portion qui est logée dans le réservoir 20. Le tube isolant 39 comporte une bride 39a qui coopère avec un épaulement 40 réalisé 40 dans l'ouverture 40 par l'intermédiaire d5une garniture circtilaire BAD ORIGINAL 69 22037 - 7 — 2011802 41 J un organe cylindrique 42 est vissé dans l'ouverture 40 et cet organe comporte des filets pour maintenir la lampe à arc 4 dans sa position. Grâce au dispositif décrit ci-dessus, l,eau de refroi-5 dissement passe au travers de l'entrée 26'. Ainsi, cette eau de re=-. froidissement passant au travers de l'entrée 26 est projetée par le "bec 28 au travers de la gorge circulaire 30 comme indiqué par les flèches dans la figure 5 ; cette eau s'écoule le long de la surface intérieure de la fenêtre 23 à partir du côté 20a du réservoir 20 vers le côté opposé 2Oh si "bien que même s'il y a des "bulles con-l tre la fenêtre 23 celles-ci sont balayées par le jet. Ainsi l'eau de refroidissement s'écoule dans la conduite 21 au travers de son extrémité ouverte 21b,passe sur la lame à arc 4 à mercure puis est évacuée au travers de l'organe tu-15 bulaire creux 29 de l'orifice 34 de la sortie 27. Grâce au dispositif mentionné ci-dessus, la fenêtre transparente 23 a la forme d'un panneau circulaire d'épaisseur essentiellement uniforme, d'axe X-X c'est-à-dire autour de la lampe à arc 4 si bien que la lumière émise par oette lampe à arc 4 n'est 20 pas réfractée pgr le verre de la fenêtre 23 mais passe en faisceaux •' pour frapper l'écran ; on évLte ainsi une source de lumière virtuelle et une densité non uniforme de lumière. Comme le bec 28 est logé du côté opposé de la fenêtre de verre 23, les bulles peuvent être balayées de cette fenêtre 25 23 et même dans le cas oïl la fenêtre d'éclairage est réalisée sur la surface supérieure du réservoir, il est possible d'enlever les bulles de cette fenêtre si bien que l'on évite une densité non uniforme de la lumière rayonnée mentionnée au début de la descrip-. tion. 30 De plus, comme la lamjB à arc 4 à mercure qu'il faut •refroidir, est disposée dans le conduit 21, l'eau de refroidissement peut être entraînée si bien que la radiation de la surface de la lampe à arc 4 peut être réalisée efficacement et qu'il soit possible de balayer de façon efficace les bulles situées sur la 35 surface de la lampe 4. Ceci évite l'explosion de la lampe à arc de mercure, explosion due à une augmentation locale de température et à la non uniformité de l'intensité d'éclairage, produite par les bulles. De plus comme la sortie 27 est réalisée dans une 40position plus basse que la conduite 21, le remplacement de la lampe 69 22037 2011802 à arc de merctare 4 peut être réalisé facilement comme cela sera décrit ci-dessous. Ainsi, l'eau de refroidissement est complètement évacuée du conduit 21 lorsqu'on arrête l'introduction d'eau de refroidissement ai niveau de l'entrée 26 et par l'évacuation de 5 l'eau de refroidissement dans le réservoir 20 à partir de la sortie 27 si "bien que l'enlèvement de l'organe tubulaire 42 permet le remplacement de lampes à arc 4 sans produire aucune fuite pour l'eau de refroidissement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux 10 exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. \ BAD ORIGINAL 69 22037 - 9 - 2011802 RETBUD I GA H OIS 1°/ Dispositif de refroidissement pour une lampe comprenant un "boîtier,, une entrée pour l'introduction d'eau de refroidissement dans le boîtier, une source lumineuse-, et une 5 fenêtre transparente pour diriger la lumière de la lampe vers l'extérieur, une sortie pour l'évacuation d'eau de refroidissement hors du boîtier, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une conduite reliée avec l'orifice de sortie et contenant la lampe, tandis qu'un bec communiquant avec l'entrée est destiné à projeter de l'eau de refroidissement au voisinage de la fenêtre, ce qui permet de balayer 10 les bulles qui auraient tendance à se former, 2°/ Dispositif de refroidissement selon la•revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins orne partie de la conduite est transparente. 3°/ Dispositif de refroidissement selon la revendica-15 tion 1, caractérisé en ce que la fenêtre est disposée sur la face supérieure du boîtier. 4°/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bec occupe une position supérieure à la sortie. 20 5°/ Dispositif de refroidissement selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que la lampe constituant la source lumineuse est une lampe à arc à mercure. 6°/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 5,^ caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour supporter 25 la lampe à mercure des deux côtés de la lampe. 7°/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une vis pour fixer l'un des moyens de support au boîtier. 8°/ Dispositif de refroidissement selon la revendica-30 tion 7, caractérisé en ce que l'enlèvement d'im des moyens de support permet 1'enlèvement de la lampe à arc à mercure 0 9°/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fenêtre a une forme cylindrique et est disposée parallèlement à la longueur de la lampe constituant 35 la source lumineuse. BAD ORIGINAL'