Brevet FR2042501A1 — publié le 19710212

La présente invention concerne des lampes électriques à incandescence. Plus particulièrement, l'invention concerne une lampe électrique à incandescence qui contient un gaz inerte, un gaz transporteur réactif et de l'hydrogène sous ampoule, le gaz trans-5 porteur étant du chlore est placé sous ampoule sous la forme d'un éLément ou d'un composé, la quantité de chlore introduite dans n —(5 l'ampoule étant de' 2,5 s 10 à 2,5 x 10 atomes grammes par cm du'volume de l'ampoule, et la quantité d1hydrogène contenue dans l'ampoule étant telle que le report des quantités de chlore 10 et d'hydrogène en atomes grammes soit de 4:5 à 4:10. Dans une lampe électrique à incandescence contenant un gaz transporteur réactif ajouté à un gaz inerte renfermé dans une ampoule, ou est placé un filament de tungstène, le tungstène se vaporise lorsque la lampe s'allume, et la vapeur de tungstène 15 produite réagit avec le gaz transporteur réactif pour donner des composés volatils. Lesdits composés se décomposent au voisinage du filament en tungstène métallique qui se dépose sur le filament de tungstène. 0e processus se renouvelle, de telle sorte que les parois de 20 l'ampoule sont protégées d'un éventuel noircissement, et en même temps, on évite la perte de poids du filament. On doit noter en outre, que si le processus de vaporisation et de régénération du tungstène doit se renouveler comme nous l'avons mentionné ci-dessus, les parois de lsampoule doivent être maintenues à une 25 température supérieure à celle à laquelle la réaction démarre, et celle-ci peut varier selon la sorte de gaz transporteur réactif utilisé.Si la température des parois de l'ampoule est inférieure à la température de démarrage de la réaction du 'gaz transporteur particulier, alors il est impossible d'éviter le noircissement des 30 parois. La lampe électrique à incandescence à halogènes ainsi appelée, qui contient de l'iode, du brome, du chlore, ou d'autres halogènes comme gaz transporteur réactif, a jusqu'ici été très utilisée. Les températures T auxquelles les halogènes commencent à 35 réagir avec le tungstène vaporisé lorsque la température du filament est de 3000°C, sont les suivantes: 2'50°C environ pour l'iode, 180°C environ pour le brome, et 100°C environ pour le chlore. 69 30067 2 2042501 Généralement cela nécessite un temps considérable pour que les parois cfe l'ampoule d'une telle lampe électrique à incandescence atteignent le niveau de température sus-mentionné, c'est-à-dire, lesstempératures d'initiation des réactions après avoir effectué 5 l'allumage. Par conséquent, les parois de l'ampoule noircissent durant cet intervalle de temps. Si la lampe est allumée et éteinte avec intermittence, de telle sorte que la lampe reste allumée tant que la température des parois de l'ampoule n'a pas atteint une température suffisante, pour permettre la réaction de démarrage 10 de l'halogène, les caractéristiques de la lampe se dégradent, et la durée de mise en service est considérablement réduite. la présente invention pallie les inconvénients précités de l'art antérieur des lampes électriques à incandescence à halogènes. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractérisai 1 5 ques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: - la figure 1 est une section longitudinale avant d'un mode 20 de réalisation de la lampe électrique à incandescence selon la présente invention; et, -= la figure 2 est une section longitudinale d.'un autre mode.de réalisation de la lampe électrique à incandescence selon la présente invention. 25 Dans les figures 1 et 2, on trouve une ampoule de transmission de lumière cylindrique, 1, et un filament de tungstène 2. 3 représente des pla ues en molybdène scellées par des parties en forme de pieds de biche et reliées au filament 2. 4 représente des éléments de support établis sur l'ampoule pour maintenir le filament 2. 30 5 représente des fils de construction dont chacun dest relié au filament 2 par une des plaques en molybdène 3- 6 représente des tiges de court-circuitage pour court-circuiter partiellement, le filament 2 afin de supprimer l'émission de lumière du filament 2 en vue d'obtenir une illumination uniforme eh direction axiale de 35 l'ampoule ce qui est nécessaire lorsque la lampe est utilisée' comme source lumineuse dans les appareils de reproduction électroniques. 69 30067 3 2042501 Selon 1!invention, le chlore est placé sous ampoule scellée comme gaz transporteur et actif dans une proportion allant de —7 —6 ^ 3 2,5 x 10 à 2,5 atomes grammes par cm de volume de l'ampoule, afin de provoquer la régénération du tungstène du filament, et 5 on met également de l'hydrogène dans 13ampoule, dans une proportion telle que le rapport des quantités de chlore et d'hydrogène en atomes grammes soit 4:5 à.4:10, ces gaz sont additionnés à du krypton ou de argon qui jouent die rôle de gaz inerte dans l'ampoule scellée. 10 Puisque la lampe électrique à incandescence selon la présente invention, est construite suivant la description ci-dessus, la température des parois de l'ampoule croît'rapidement lorsque la lampe est allumée en raison de la haute conductivité thermique de l'hydrogène. La température T à laquelle le chlore placé comme 15 gaz transporteur réactif sous ampoule, commence à réagir avec le tungstène vaporisé, n'est pas supérieure à 100°C environ, de telle sorte que la température des parois cfe l'ampoule atteint la valeur T à laquelle le chlore commence à rentrer vraiment en réaction bien avant que ne survienne la vaporisation du tungstène du filament 20 Par conséquent, le cycle de vaporisation et de régénération du tungstène démarre aussitôt que la vaporisation du tungstène survient évitant- ainsi le noircissement des parois de l'ampoule. En outre, la présence d'hydrogène dans l'ampoule a pour conséquence une rapide élévation de température de toute la partie de paroi de 25 l'ampoule qui ne dépend pas de la configuration géométrique de la lampe. L'hydrogène placé sous ampoule n'interfère jamais avec le cycle de vaporisation et de régénération du tungstène. Lorsque le chlore et l'hydrogène sont enfermés dans l'ampoule, ils peuvent être introduis dans l'ampoule sous la forme d éléments. '0 Alternativement, du chlorure d'hydrogène et de l'hydrogène peuvent être introduite dans l'ampoule, ou bien on peux utiliser un chlorure de carbone ou davantage, qui représente un composé volatil chimiquement s~able produisant du chlore lors dé la décomposition, tel que le tétrachlorure de carbone, le tétrachloroéthylène, l'hexa-5- chloroéthane ou analogue, et 1'hydrogène. Si on le désire, on peut emplo3rer un hydrocarbure chlore ou davantage qui représente un composé volatil chimiquement stable dégageant du chlore ou du 69 30067 4 2042501 carbone lors de la décomposition, tel que le chloroforme, le trichlorométhane, le trichloroéthylène, le dichloroéthane, le trichloroéthane, le tétrachloroéthane, et l'hexachloroéthane ou analogue, et de 1' hydrogène si nécessaire, le carbone produit lors 5 de la décomposition du chlorure de carbone ou de l'hydrocarbure chloré enfermé dans l'ampoule, joue le rôle d'absorbant vis-à-vis de l'oxygène libre présent dans l'ampoule et constituant une impureté. la pression variable du chlore et de l'hydrogène, renfermés 10 dans l'ampoule scellée 1 dépend de la température du filament; 2, de la configuration géométrique de la lampe, et de la pression du gaz inerte utilisée. Afin d'éviter le dépôt du tungstène vaporisé à partir du filament 2, sous forme de chlorure de tungstène sur les parois de l'enveloppe 1, il est nécessaire de réaliser la 15 construction de la lampe électrique et la pression du gaz telles que les parois de l'ampoule puissent atteindre un degré de température supérieur à la température d'initiation de la réaction T (environ 100°C) du chlore. Si la quantité de chlore dans l'ampoule est supérieure à 2,5 x 10 ^ atomes gramme, une partie du filament 20 de tungstène de température relativement basse sera détruite, écour- tant ainsi la durée de mise en service de la lampe. Si la quantité —7 est inférieure à 2,5 x 10 atomes grammes, le cycle de vaporisation et de régénération du tungstène ne se renouvellera pas .effectivement, ce qui aura pour conséquence un noircissement des 'paroisse l'ampoule. 25 Si la proportion d'hydrogène est supérieure au domaine spécifique du rapport 5:4 à 10:4 par rapport à la proportion de chlorure en atomes gramme, le rendement de l'émission de lumière de la lampe sera abaissé: et il en.résultera un noircissement des parois de l'ampoule. Si la proportion d'hydrogène est inférieure 30 à celle indiquée dans le domaine du rapport précité, il ne sera pas possible d'élever la température des parois de l'ampoule effectivement. On doit noter que bien que la présence :d'hydrogène dans l'ampoule réduise le rendement d'émission de lumière de la lampe de 2 à 10^ environ, l'avantage offert par la présence d'hy-35 drogène sous ampoule atténue cet inconvénient. Dans les cas ou l'ampoule est en verre de quartz, l'hydrogène de l'ampoule traversera les parois de l'ampoule lorsque la température des parois 69 30067 5 2042501 dépassera 300°C, ce qui engendrera une réduction de la proportion d'hydrogène de la lampe, après une longue utilisation de cette lampe. -Ce phénomène n'intervient pas dans les lampes électriques réalisées selon la présente invention, en raison.du maintien de 5 la température des parois de l'ampoule à environ 100°C à tous moments. Les résultats des expériences effectuées avec les modes de réalisation de la lampe électrique à incandescence selon la présente invention, vont être maintenant présentés. 10 Exemple 1 Un filament de longueur dé "bobine de 266mm, et de diamètre 1,5mm, fut divisé en sept parties de 30, 60, 13, 60, 13, 60 et 30 mm de longueur à partir d'une extrémité vers l'autre extrémité, et chaque tige de court-circuit 6 fut insérée suivant l'une des 15 sections de 60mm de longueur, de manière à court-circuiter les parties respectives. Le filament sous forme de bobine 2 construit comme nous l'avons indiqué plus haut, fut placé sous ampoule de quartz 1 , de 6mm de diamètre intérieur et de 1mm d'épaisseur, dans laquelle on a introduit 4mm de mercure.de chlorure de chlore, 20 6mm de mercure d-'hydrogène et 70mm de mercure d'argon. La lampe électrique à incandescence ainsi constituée fut:placée horizontalement puis-allumée et éteinte sans cesse, la lampe restant allumée pendant 2secondes, et éteinte pendant 28 secondes. La température de Ie élément des parois possédant la plus basse tempéra-25 ture de l'ampoule durant une période d'allumage de la lampe, était de 110°C. On a constaté aucun noircissement des parois de l'ampoule ni aucune sorte, de dégradation des caractéristiques de la lampe après avoir allumé et éteint cette lampe plus de 200 000 fois 30 Exemple 2 On a introduit de l'argon et du.brome ou de l'argon et du chlore sous une ampoule 1 , et on a- soumis à. l'essai la lampe à incandescence analogue à la lampe à. incandescenc§âe l'exemple 1, excepté dans, le fait qu'il n'y avait plus d'hydrogène dans 35 l'ampoule, et ceci dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1. La température de la partie: des parois possédant 1a. température minimum de l'ampoule n'était pas supérieure à 60°C. On a observé 69 30067 6 2042501 le noircissement des parois de l'ampoule après une opération d'allumage et d'extinction de la lampe répétée pendant environ 5 000 à 10 000 fois. Dans les deux exemples précités, la charge des filaments des pj lampes électriques à incadescence était de 1 000 watts à 115 volts et leur rendement lumineux de 22 lumen par Watt. A partir de la description que nous veno.ns d'élaborer, on pourra constater que la présente, invention permet d1éviter le noircissement des parois de l'ampoule et la prolongation de la durée de mise en 10 service d'une lampe électrique à-incandescence de n'importe quelle configuration géométrique par un dispositif simple. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'a titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les. moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. BAD ORIGINAL 69 30067 7 '2042501 RETEKDICATIOHS 1 - lampe électrique à incandescence caractérisée en ce qu'elle comprend: une ampoule scellés compacte comportant une partie scellée au moinsà une de ses extrémités et un élément de conduction d'entre traversant ladite partie scellée depuis l'extérieur, 5 un filament de tungstène placé dans ladite ampoule, un dispositif de conduction reliant-électriquement une extrémité du. filament précité à l'élément conducteur précité^ un gaz inerte à l'intérieur de ladite ampoule, un gaz de transport réactif à l'intérieur de ladite ampoule, et de l'hydrogène à l'intérieur de ladite ampoule, 10 ledit gaz de transport réactif étant du chlore, la quantité de chlore contenue dans l'ampoule étant de 2,5 x 10"^ à 2,5 x 10~^ atomes gramme par cm de volume de l'ampoule, et la quantité d'hydrogène contenue dans l'ampoule étant telle, que le.rapport des quantités de chlore et d'hydrogène soit en atomes gramme de 15 4:5 à 4:10. 2 - lampe électrique à incandescence selon la revendication 1, caractérisée en ce que le chlore est introduit dans l'ampoule sous la forme d'un élément^ d'un composé ou d'un mélange.