Brevet FR2125360A1 — publié le 19720929

-1 - 2125360 L'invention concerne une lampe à décharge sous haute pression, à vapeur de mercure et à halogénures métalliques. Ces lampes comprennent un tube de décharge,en verre quartzeux,dans lequel pénètrent des électrodes en métal à point de fusion élevé et dont la dis-5 tance qui les sépare est un multiple du diamètre du tube, chacune des électrodes étant reliée à une feuille scellée hermétiquement et une ampoule enveloppant le tube de décharge. L'addition au mercure de ces lampes de plusieurs élé- mentsi dont l'un au moins peut être une terre rare, sous forme d'un 10 composé halogène est connue. Du iodure de dysprosium et du iodure de thallium ont été par exemple ajoutés à la charge de mercure (brevet britannique N° .1 138 913) pour conférer à une lampe de bonnes qualités de rendu des couleurs -la répartition spectrale de la source lumineuse illuminante influe sur l'aspect chromatique des objets éclairés-. 15 L'indice R de rendu des couleurs ainsi obtenu est d'environ 85- Cet a indice est une mesure des qualités de rendu des couleurs et donne la comparaison de l'aspect chromatique d'objets éclairés par une source lumineuse avec l'aspect chromatique du même objet éclairé par un illuminant de référence dans les conditions spécifiées. 20 L'invention a pour objet une lampe à indice supérieur de rendu des couleurs. Selon une particularité essentielle de la lampe à décharge sous haute pression selon l'inventionj à vapeur de mercure et à tube de décharge en verre quartzeux dans lequel pénètrent des électrodes 25 en métal à point de fusion élevé et dont la distance qui les sépare est un multiple du diamètre du tube^ chacune de ces électrodes étant reliée à une feuille scellée hermétiquement et une ampoule enveloppant le tube de décharge, la charge de mercure étant par ailleurs additionnée d'halogénures métalliques et d'un gaz rare, le tube à décharge contient 30 des halogénures d'au moins trois éléments à niveau moyen comparable d'énergie d'excitation^ ces halogénures comprenant au moins trois éléments des terres rares en quantité totale comprise entre 0,3 et 1,2 mg/cm de longueur d'arc. Le choix d'éléments à niveaux moyens très voisins d'éner-35 gi© d'excitation est essentiel à l'invention, car un choix différent diminuerait le rayonnement des éléments à niveau supérieur d'énergie d'excitation en faveur de celui des éléments à niveau inférieur d'énergie d'excitation et donc le rayonnement total serait moindre - comme dans les réalisations antérieures ^0 La lampe selon l'invention a la particularité surprenante 72 04498 - 2 - 2125360 que son indice de rendu des couleurs est supérieur à celui que l'on pourrait attendre d'une simple superposition des spectres des diffé-. rents composants. L'explication réside peut-être dans le fait que les pressions partielles s'ajoutent et donc que la pression totale accrue 5 améliore les conditions d'excitation de chaque composant individuel, la fraction du spectre continu augmentant donc et influant favorablement sur l'efficacité lumineuse et le rendu des couleurs. L'indice de rendu des couleurs ainsi obtenu est supérieur à 95 et dépasse celui qui a été atteint dans toutes les lampes connuesj la lampe selon l'inven-10 tion pouvant ainsi convenir avantageusement aux prises de vues pour télévision en couleurs, par exemple de compétitions sportives dans de grands stades. L'invention aj par ailleursJ le grand avantage de permettre à la charge de la paroi du tube à décharge de rester faible. Pour 15 qu'une lampe contenant par exemple plusieurs éléments, dont un seul des terres rares, par exemple du dysprosium,soit placée dans les mêmes conditions avantageuses d'excitation que la lampe de l'invention à au moins trois éléments des terres rares, il faudrait que la charge de sa paroi soit environ cinq fois plus grande^ c'est-à-dire qu'elle attei-20 gne des valeurs inadmissibles pour une lampe de ce type. Le dysprosium, l'holmium et le thulium doivent si possible faire partie des éléments des terres rares que la lampe contient et auxquels d'autres éléments des terres rares tels que l'erbium peuvent être ajoutés. Une addition d'halogénure, de préférence de iodure 25 de thallium est avantageuse et une addition d'halogénure^ de préférence de iodure de césium peut aussi être avantageuse pour stabiliser la décharge. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : 30 la figure 1 est une coupe axiale schématique d'une lampe selon l'invention ; et la figure 2 représente la répartition spectrale du flux énergétique de la lampe. Le tube cylindrique 1 de décharge, en verre quartzeux, 35 de la figure 1 a un diamètre intérieur de 31 mm et son volume est de 3 130 cm . -Une electrode 2, 3 en tungstène activé à l'oxyde de thorium est disposée à chacune des extrémités du tube. Des feuilles scellées k et 5 relient les électrodes 2 et 3 aux arrivées 6 et 7 de courant. La distance entre électrodes est de 155 mm» Les extrémités du tube de 40 décharge comportent un revêtement 8, 9 de zircone réfléchissant le 72 04498 - 3 - 2125360 rayonnement thermique. Lorsque la position de fonctionnement de la lampe est verticale ou oblique, la surface de l'extrémité du tube proche du culot 12 à vis et recouverte par le revêtement 8 est inférieure à celle de l'autre extrémité du tube qui est recouverte par le revêtement 9» Des 5 supports 10 et 11 fixent le tube 1 à décharge dans une ampoule 13 qui enveloppe ce dernier et dont une extrémité comporte le culot 12 à vis. La charge du tube à décharge se compose d'un gaz d'amorçage^ par exemple de l'argon sous une pression de 30 mm Hgi ainsi que de 80 mg de Hg, 3 mg de ïïm, 3 mg de Bb^ 3 mg de Dy, 25mgde Hg^' ^ 10 3 mg de CsJ pour la stabilisation de l'arc. Les détails constitutifs indiqués et les quantités données de la charge concernent une lampe dont la consommation de puissance est de 3»5 kW et qui fonctionne sous une intensité de 18 A et une tension de 380 V. Le flux lumineux est de 325 000 1m, l'efficacité lumineuse est de 93 lm/W et la température de 15 couleur proximale est de 6000 Kj l'indice de rendu des couleurs étant égal à 95» L'ampoule de décharge d'une lampe dont la consommation de puissance est de 250 W a un diamètre intérieur de 14 mm et un volume de 5,3 cm . La distance entre électrodes est de 25 mm et la charge se 20 compose d'argon sous une pression de 30 mm de HgJ ainsi que de 10 mg de Hjgi 1 mg de 3k, 1 mg de Ho, 1 mg de Dj', 12 mg de HgJ^ et 1 mg de CsJ. La. figure 2 est un diagramme de comparaison de la répartition spectrale du flux énergétique,normalisée pour un flux lumineux de 1000 lm,de la lampe de 3»5 kW avec la lumière du jour D 55 à une 25 température de couleur de 5500 K. La figure montre l'approximation excellente de la répartition spectrale d'énergie de la lampe selon l'invention à la courbe de la lumière du jour à une température de couleur proximale de 5500 K. Les bonnes qualités de rendu des couleurs de la lampe 30 selon l'invention lui permettent non seulement d'être utilisée pour des prises de vue en direct^ d'excellente qualité, pour télévision en couleur, mais également pour l'éclairage de stades et de halles d'exposition et, de plus, sa couleur proche de celle de la lumière du jour la rend apte à être utilisée partout où un éclairage auxiliaire doit compléter 35 celui de la lumière naturelle. XL va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la lampe décrite et représentée, sans sortir du cadre de l'invention. 72 04498 - 4 - 2125360 REVENDICATIONS 1. lampe â décharge sous haute pression, à vapeur de mercure, comprenant un tube â décharge,en verre quartzeux,dans lequel pénètrent des électrodes en métal à point de fusion élevé et dont la 5 distance qui les sépare est un multiple du diamètre du tube, une feuille scellée hermétiquement étant reliée à chaque électrode et une ampoule enveloppant le tube à décharge, la charge de mercure étant additionnée d'halogénures métalliques et d'un gaz rarei ladite lampe étant caractérisée en ce que le tube à décharge contient des halogénures d'au moins 10 trois éléments à niveau moyen comparable d'énergie d'excitation^ au moins trois de ces éléments étant des terres rares en quantité totale comprise entre 0,3 et 1,2 mg/cm de longueur d'arc. 2. Lampe a décharge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les halogénures des terres rares que le tube à décharge 15 contient sont des halogénures de dysprosium, d'holmium et de thulium. 3. Lampe à décharge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les halogénures des terres rares que le tube à décharge contient sont des halogénures de dysprosium^ d'holmium^ de thulium et d'erbium. 4. Lampe à décharge selon l'une quelconque des revendica-20 tions 1 à 3j caractérisée en ce que le tube à décharge contient des halogénures de dysprosium^ d'holmiumj de thulium, de thallium et de césium. 5. Lampe à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à kf caractérisée en ce que la lampe à décharge contient les 25 iodures desdits éléments. 6. lampe à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» caractérisée en ce que la quantité totale des terres rares est comprise entre 0,5 et 0,9 mg/cm de longueur d'arc. 7. Lampe à décharge selon l'une quelconque des revendica-30 tions 1 à 6, caractérisée en ce que la charge de la paroi du tube à décharge est comprise entre 8 et 20 W/cm^. 8. lampe à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7> caractérisée en ce que les extrémités du tube à décharge comportent des revêtements réfléchissant le rayonnement thermique^ 35 de préférence en zircone.