Brevet FR2043549A1 — publié le 19710219

"1" 2043549 L'invention concerne une lampe à décharge sous haute pression, de préférence à vapeur de sodium ou d'un halogénure métallique, dont le tube de décharge ou foyer est enfermé hermétiquement dans une ampoule formant une enveloppe. 5 Dans les lampes connues de ce type, une ampoule ellipsoïdale (brevet de la République Fédérale d'Allèmagne N° i 184 008) ou cylindrique, en verre trempé et il culot d'un seul' côté, entoure le foyer, le volume de l'ampoule étant un multiple de celui du tube à décharge et le rapport de leurs diamètres est donc.grand, par exemple supérieur à 6 dans une lampe à décharge 10 en vapeur d'halogénure métallique,dont la puissance est de 400 W. Selon une particularité essentielle de la lampe: à décharge sous haute pression conforme à l'invention, de préférence à vapeur de sodium ou d'halogénure métallique, à tube à décharge enveloppé' par une ampoule, le rapport du diamètre intérieur de l'ampoule au diamètre extérieur du foyer est 15 compris entre 3 à 1 et 1,05 à 1. En d'autres termes, l'ampoule extérieure entoure le tube à décharge de manière relativement étroite sans toutefois le toucher. La température de l'ampoule en est augmentée ; la réflexion thermique de l'ampoule provoque un chauffage supplémentaire du foyer et donc une augmentation de la tension de vapeur de décharge. Ce facteur est particulièrement 20 avantageux pour les lairçpes sous haute pression à vapeur de sodium ou d'halogénure métallique qui, en service, contiennent des vapeurs saturées de métal ou d'halogénure métallique, car non seulement la tension de vapeur, mais également la densité de cette vapeur augmente. Dans les lampes à décharge sous haute pression à vapeur de mercure sans additif, l'augmentation de la température 25 de la paroi du foyer élèverait certes également la tension de vapeur, mais sa densité n'augmenterait pas ni en conséquence le coefficient d'efficacité lumineuse, car la vapeur de mercure de ces lampes est insaturée. Les lançes de l'invention permettent cependaut;* ,non seulement d'augmenter considérablement le coefficient d'effi-mais cécité lumineuse ,/ également d'améliorer la couleur de la lumière et de donner vaa. 30 excellent rendu des couleurs, à condition de choisir un additif convenable. L'ançioule doit être en matière capable de supporter de fortes contraintes thermiques. Un cylindre en verre quartzeux convient particulièrement bien. Une ampoule de saphir aurait un rendement technique encore meilleur ; toutefois, l'augmentation du coût qu'elle entraînerait ne serait pas rentable, jj car la marge d'augmentation du rendement d'éclairage se rétrécit avec l'augmentation de la température. H est préférable que l'ampoule comporte un culot de chaque côté en raison de la faible différence entre le diamètre extérieur du foyer et le diamètre intérieur de l'ampoule, qui est en général inférieure à 20 mm. 40 Un pincement, dont la section est de préférence en I et qui entoure une arrivée de courant, ferme l'ampoule à chacune de ses extrémités. Le culot en matière 18133 "2" 2043549 isolante, par exemple en céramique, est réalisé de manière à comporter à une extrémité une partie cylindrique fendue. Les branches ainsi réalisées du culot enserrent étroitement la partie centrale plane du pincement. L'arrivée de courant ressort par une broche de contact insérée dans le culot. Les deux culots 5 de l'ampoule d'enveloppement peuvent être orientés dans le sens de l'axe de la lampe. H est avantageux de placer l'un des culots de.l'ampoule à angle droit par rapport à l'axe de la lampe afin de raccourcir cette dernière, en particulier lorsqu'elle a une forte puissance, par exemple de 5 kW. La paroi intérieure de l'ampoule d'enveloppement peut comporter 10 un revêtement, par exemple d'oxyde d'étain, destiné à provoquer la réflexion du rayonnement infra-rouge ; des additifs absorbant le rayonnement infra-rouge et inclus dans la matière de l'ampoule conviennent également bien. L'ampoule peut également être réalisée de manière à absorber le rayonnement ultra-violet à onde courte et à enqpêcher ainsi la formation néfaste d'ozone ; ©lie peut 15 conçorter par exèmple un revêtement ou une addition d'oxyde de titane. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-ront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés illustrant plusieurs modes de réalisation donnés à titre explicatif, mais nullement limitatif. 20 Sur ces dessins : la figure 1 est une coupe axiale d'un mode de réalisation d'une lampe à décharge en vapeur d'halogénure métallique à 400 W ; la figure 3 est une coupe analogue d'une lampe à décharge sous haute pression à vapeur de sodium, de 400 W ; 25 la figure 2a est un graphique représentant le œ©efficient d'effi cacité/^ fonction de la température et de la tension de vapeur d'une lampe à décharge de 400 ¥ contenant du iodure de dysprosium; et la figure 2b représente une partie du triangle des couleurs et indique leà coordonnées trichromatiques de la lumière de la lampe à ampoule de 30 quartz ou de verre. Le tube 1 à décharge de la figure 1 est en verre quartzeux et chacune de ses extrémités est fermée par un pincement 2, 3 dans lequel l'arrivée de courant 4, 5 pénètre hermétiquement. Le tube, dont le volume est de 16 cm, est rempli d'une atmosphère formée par exemple de 20 mg de Hg, 2,5 mg de Dy, 35 10 mg de HgJg, 5»5 mg de T1J et.40 millibars d'Ar. Les extrémités du tube 1 à décharge comportent un revêtement 6 d'oxyde de zirconium réfléchissant le rayonnement thermique. Chacune des extrémités des arrivées 4, 5 de courant située à l'extérieur du tube là décharge est connectée à une plaquette métallique 7, par exemple en nickel ou en molybdène. La périphérie de la plaquette 140 7 comporte plusieurs appuis 8 destinés à fixer élastiquement le tube 1 à décharge dans l'ampoule 9 en verre quartzeux qui l'entoure. La plaquette 7 relie chacune 18133 - 3 - 2043549 des arrivées 4, 5 de courant à un conducteur 10, 11 qui traverse hermétiquement les extrémités de l'ampoule par des pincements 12» 13» Des culots 14, 15 de céramique sont disposés sur les pincements 12, 13» On dégazeur 16 est disposé à l'intérieur de l'ampoule d'enveloppement. L'ampoule 9 peut être mise 5 sous vide ou remplie d'azote ou d'argon sous une pression approximative à froid de 900 millibars» Le diamètre intérieur de l'ampoule 9 est de 27 mm, le diamètre extérieur du tube, à décharge 1 est de 22,5 mm et la distance séparant les deux tubes est donc d'environ 2,3 mm. L'ensemble de la lampe a une longueur d'environ 200 mm. La lampe est mise en service horizontalement, sa consomma-10 tion d'énergie est de 400 W, sa tension de fonctionnement est d'environ 105 V 'et son coefficient d'efficacité lumineuse est.drenviron.^lra/W. En position verticale de fonctionnement, son coefficient d'efficacité lumineuse est d'environ 85 Im/w. Le diamètre intérieur d'une ampoule d'enveloppement 9 d'une lampe de 5 kW est de 50 mm, le tube 1 à décharge a un diamètre extérieur de 35 mm 15 et la distance séparant les deux tubes est donc de 7s5 mm» XL est possible de raccourcir la lampe de 150 à 200 mm et de la ramener à un© longueur totale de 500 mm en faisant sortir latéralement l'une des arrivées de cotirant de 1'ampoule d'enveloppement. Le coefficient d'efficaoité lumineuse de cette lampe fonc- --H mmant horizontalement est de 90 lra/w. 20 La courbe de la figure 2a est valable pour des lampes de 400 W % 2 à charge constante de 10 W/cm de paroi du foyer. Le point A indique le ceeffi- lumineuse ^ cient d'efficacité/^ pour une lampe a ampoule d'enveloppement en ellipsoïde et le point B indiquera coefficien^pour une lampe à ampoule d'enveloppement en quartz conforme à l'invention. A gauche de la limite G indiquée en traits mixtes, 25 la matière de l'ampoule peut encore être en verre en fonction des critères thermiques, mais à droite de cette limite et jusqu'à la limite Q, cette ampoule doit être en quartz. Le secteur du triangle des couleurs représenté sur la figure 2b indique clairement le décalage des coordonnées trichromatiques vers la courbe de Planck qui est remplacée dans cette plage par la courbe RD des 30 phases de la lumière du jour (lumière du jour reconstituée). Le décalage dans ce sens est avantageux, car les couleurs d'une source lumineuse et leur rendu en soirfc améliorés • Le point A^ est valable pour une lampe a ampoule de verre en ellipsoïde et le point est valable pour une lampe à ampoule de quartz conforme à l'invention. Les limites G et Q indiquent, comme dans la 35 figure 2a, les plages dans lesquelles il est possible d'utiliser du verre et du quartz. La lampe à décharge sous haute pression à vapeur de sodium repré-• sentée sur la figure 3 comprend un tube à décharge 17 en céramique transparente d'oxyde d'aluminium, chacune de ses extrémités 18 et 19 étant obturée herméti-■0 quement de manière connue à l'aide d'un bouchon de céramique et comportant une arrivée de courant en iniobium. Ce tube est rempli de manière connue de sodium, 70.18133 2043549 de mercure et d'un gaz porteur. s par exemple de xénon ou d'argon» La fixation - du'tube à décharge et la traversée des arrivées do cotirant correspondent à celles de 18exemple de réalisation de la figure 1. Le diamètre intérieur de l'ampoule 9 d'enveloppement est de 20 un, le diamètre extérieur du tube 17 à 5 décharge est de 9 mm et la distance séparant les deux tubes est donc de 5>5 mm. La lampe a une longueur totale d'environ 200 mm. Sa consommation d'énergie est de 400 W et son coefficient d'efficacité lumineuse est d'environ 100 lm/ï. Les lampes selon l'invention ont non seulement les avantages mentionnés parmi lesquels l'augmentation considérable du coefficient d'effiocoité 10 lumineussj l'amélioration des oouleuï's et le très bon rendu de ces dernières, Mais elles ont d'autres avantages évidents. Las frais de fabrication de ces lampes sont réduits -surtout celles de faible puissance- et 1® fait qu'elles peuvent être bien ajustéesles rend particulièrement aptes à être utilisées dans les réflecteurs « Le faible enooabrsiBent d© ces lampes à décharge à éclai-15 page puissant leur permettent d'être avantageusement associées aux phares, projecteurs9 etc. Il est également possible de les monter dans les liminaires prévus pour des lampes à incandescence à atmosphère d'halogène. Par ailleurs, la réalisation de ces lampes en linolithe leur permet, lorsqu'elles se sont réchauffées en fonctionnant, d'être allumées par des appareils à fortes impul-20 sions d'allumage (30 kV),ce qui n'est pas possible dans les lampes comportant un culot d'un seul côté en raison de la tendance aux décharges disruptives dues aux faibles intervalles séparant les éléments dans la région du culot et du pied de la lanpe. XL va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée 25 qu'à titre explicatif, niais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. ?0 18133 - 5 - 2043549 REVENDICATIONS 1. Lampe à décharge sous haute pression, de préférence à vapeur de sodium ou d'un halogénure métallique, confortant une ampoule enveloppant le tube à décharge, caractérisée en ce que le rapport du diamètre intérieur de 1'ampoule d'enveloppement au diamètre extérieur dû foyer est compris entre 5 3 à 1 et 1,05 à 1. • 2. Lampe à décharge selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un cylindre en matière capable de supporter de fortes contraintes thermiques, de préférence en verre quartzeux, et comportant un culot à chaque extrémité, entoure le tube à décharge et la différence entre le diamètre extérieur jLQ du foyer et le diamètre intérieur de 1'ampoule est inférieur à 20 mm. 3» Lançe à décharge selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un pincement, dont la section est de préférence en I et qui entoure les arrivées de courant, obture chaque extrémité de l'ampoule d'enveloppement. 15 4. Lampe à décharge selon la revendication 3j caractérisée en ce que deux branches opposées d'une extrémité fendue d'un culot en matière isolante sensiblement cylindrique enserrent étroitement la partie centrale plane du pincement. 5. Lampe à décharge selon l'une des revendications 1 à 4, carac-20 térisée en ce que les deux culots de l'ampoule d'enveloppement sont disposés dans l'axe de la lampe. 6. Lampe à décharge selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'un des culots de l'ampoule est disposé à angle droit par rapport à l'axe de la lampe. 25 ?• Lampe à décharge selon l'une des revendications 1 à 6, carac térisée en ce que l'ampoule d'enveloppement comporte des couches ou des additions destinés à influer sur le rayonnement infrarouge et/ou ultra-violet de la lampe. 8. Lampe à décharge à vapeur d'halogénure métallique, d'une puis-30 sance de 400 W, selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le tube de décharge a uri diamètre extérieur de 22,5 mm et l'ampoule d'enveloppement a un diamètre intérieur de 27 mm. 9. Lampe à décharge à vapeur d'halogénure métallique,d'une puissance de 5 kW, selon l'une des revendications 1 à 7» caractérisée en ce que 35 le tube de décharge a un diamètre extérieur de 35 mm et l'ampoule d'enveloppement a un diamètre intérieur de 50 mm. 10. Lampe à décharge à vapeur de sodium, d'une puissance de 400 W, selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la tube de décharge a un diamètre extérieur de 9 mm et 1'ampoule d'enveloppement a or. 40 diamètre intérieur de 20 mm.