Brevet FR2272570A1 — publié le 19751219

La présente invention concerne une électrode en carbone pour lampe à arc utilisée dans les tests de vieillissement et d'exposition atmosphérique. La lampe à arc en carbone à rayonnement solaire utilisée pour les mesures de vieillissement et d'exposition atmosphérique est représentée sur la figure 1, tandis que la lampe à arc en carbone à rayonnement ultra-violet utilisée pour ces mesures est représentée sur la figure 2. La lampe à arc à ultra-violet a essentiellement -pour but de produire un rayonnement ultra-violet et possède une électrode supérieure en carbone et une électrode inférieure en carbone, ces deux électrodes n'étant pas recouvertes par des films métalliques et étant conçues pour décharger le courant à l'intérieur d'un globe en verre scellé de manière appropriée. Cette lampe à arc est stabilisée en intensité lumineuse pendant une période de combustion prolongée.Si le globe n'est pas scellé de maniere étanche, la combustion peut se développer de façon excessive et une grande quantité de rayonnement infra-rouge peut être émise par suite de la haute température de l'électrode. La lampe à arc en carbone à rayonnement solaire est munie dune soufflerie de ventilation permettant d'évacuer les cendres et les gaz dégagés par la décharge électrique. L'électrode en carbone utilisée avec cette lampe à arc est habituellement recouverte de cuivre pour réduire le chauffage de l t electrode, mais des fumées toxiques de cuivre ou d'oxyde de cuivre peuvent se produire sous forme d'émission gazeuse. De plus, le film ne peut entre réalisé avec une épaisseur uniforme car ce film de cuivre est usuellement déposé sur l'électrode en carbone par placage ou de façon similaire. La présente invention a pour but de remédier aux défauts ci-dessus des électrodes en carbone conventionnelles et de réaliser une électrode en carbone pour lampe à arc en carbone caractérisée en ce qu'elle comporte une électrode se présentant sous la forme d'une barre recouverte d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium sur la totalité de sa surface périphérique à l'exception de l'extrémité de décharges et en ce qu'elle est en outre recouverte par un film d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde-de silicium à l'exception de l'extrémité de décharge et de la portion de.support d'électrode, ceci afin que la consommation de carbone puisse être réduite au minimum et que l'électrode en carbone puisse donner une composition spec- trale satisfaisante pour des tests de vieillissement et d'exposition atmosphérique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfere aux dessins ci-joints dans lesquels - La figure 1 est une vue explicative montraflt La structure d'une lampe à arc à rayonnement solaire; - La figure 2 est une vue explicative d'une lampe à arc à ultra-violet; - La figure 3 est une vue explicative de l'électrode en carbone conventionnelle; - La figure 4 est une vue explicative de l'électrode en carbone selon la présente invention;; - Les figures 5 (a) et (b) représentent la composition spectrale d'une lampe à arc utilisant l'électrode en carbone à ultra-violet recouverte par un film d'aluminium ou d'alliage d'aluminiumS en (a) dans les domaines de l'ultraviolet et du visible et en (br dans le domaine de ltinfra-rouge, les valeurs d'énergie étant dilatées 20 fois pour être plus apparentes; - La figure 6 montre la composition spectrale de la lampe à arc utilisant l'électrode en carbone à rayonnement solaire à double revetement. L'électrode en carbone conventionnelle pour lampe à arc a' ultra-violet consiste simplement en une électrode se présentant sous la forme d'une barre avec ou sans noyau, tandis que celle pour lampe à arc en carbone à rayonnement solaire consiste en une barre de carbone à noyau recouvert l'un film de cuivre sur la totalité de sa surface périphérique à l'exception de l'extrémité de décharge, comme indiqué sur la figure 3. L'électrode en carbone selon l'invention, utilisée avec des lampes à arc en carbone, consiste en une électrode en carbone'se présentant sous forme d'une barre revêtue d'un film d'aluminium ou d'alliage d'aluminium 1 sur la totalité de sa surface périphérique à l'exception de l1extrémité de décharge.Conformément à une variante de l'invention, le film d'aluminium ou d'alliage d'aluminium de l'électrode en forme de barre peut être en outre recouvert d'un film d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde de silicium 3 a' l'exception de la portion de support d'électrode 2. Les films d'aluminium ou d'alliage d'aluminium peuvent etre déposés suivant n1 importe quel procédé convenable, comme, par exemple, par projection de métal fondu pulvérisé à l'air comprimé ou en plaçant le film d'aluminium ou d'alliage d'aluminium autour de la barre de carbone et en collant le film par un adhésif conducteur d'électricité ou par métallisation sous vide. Le film d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde de silicium peut aussi etre déposé par n'importe quel procédé convenable comme, par exemple, par projection d'aluminium ou de silicium pulvérisé par un chalumeau à plasma ou un chalumeau oxyacétylénique. En considérant tout d'abord l'électrode en carbone constituée par une barre de carbone recouverte d'un film d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, le courant de décharge passe par le film dtaluminium ou d'alliage d'aluminium qui présente une plus faible résistance électrique, de sorte que l'électrode elle-même peut subir un échauffement minimum. Par suite, quand la lampe est maintenue allumée, la présence du film de revêtement permet a' la barre de subir une oxydation plus faible au contact de l'air ambiant, ce qui permet de réduire la consommation. La figure 5 représente la composition spectrale de la lumière émise par 1 rélectrode en carbone à ultra-violet recouverte d'un film d'aluminium ou d'alliage d' aluminium. Comme on peut le voir sur cette figure, la valeur de l'énergie émise dans le domaine de l'ultra-violet, dont on sait qu'elle cause la détérioration de l'électrode en carbone, est à peu près la même que celle observée avec l'électrode en carbone conventionnelle à ultra-violet, mais la valeur de 1 t energie émise dans le domaine infra-rouge est inférieure à celle observée avec l'électrode conventionnelle. La radiation produisant la détérioration de l'échantillon dressai lors des tests de vieillissement et d'exposition atmosphérique est le rayonnement ultra-violet, et l'énergie émise dans le domaine infra-rouge a pour effet, en général, d'élever la temperature de l'échantillon d'essai. Si 11 énergie émise dans cette bande de longueurs d'ondes est faible, la chaleur de rayonnement reçue par l'échantillon d'essai peut être réduite et le test peut être effectué à température plus basse, alors qu'une plus grande émission d'énergie à ces longueurs d'ondes peut produire une température excessive et des résultats de tests inexacts. Pour cette raison, l'électrode en carbone selon l'invention est extrêmement intéressante comme source de lumière pour les tests de vieillissement et d'exposition atmosphérique. En se référant à la composition spectrale de l'électrode en carbone à rayonnement solaire, non représentée, l'énergie émise par l'électrode dans le domaine ultra-violet est à peu pres la même que celle émise par l'électrode en carbone conventionnelle, mais l'énergie émise par l'électrode selon l'invention dans le domaine infrarouge est généralement inférieure et, par suite, cette électrode peut être utilisée avantageusement comme source de lumière pour les tests de vieillissement et d'exposition atmosphérique. L'émission de lumière de la lampe à arc en carbone à rayonnement solaire au moment de la décharge de courant est réalisée dans un courant d'air, ce qui-provoque une production et une dispersion des cendres et des gaz dégagés. Avec l'électrode en carbone conventionnelle recouverte de cuivre, des fumées toxiques de cuivre et de l'oxyde de cuivre peuvent être produits et projetés dans l'atmosphère ambiante. Ce risque peut être évité en utilisant la présente électrode en carbone. L'électrode en carbone recouverte en outre d'un film d'oxyde d'aluminium ou de silicium présente. le même avantage que celui décrit plus haut et présente en outre l'avantage, lorsque l'extrémité de décharge de l'électrode est consommée par la décharge de courant et que le film d'aluminium est graduellement chauffé et commence à fondre, de permettre à l'aluminium fondu de ne pas se détacher immédiatement de 11 électrode en carbone mais de se transformer en une céramique vitreuse à la haute température régnante, par combinaison avec l'oxyde d'aluminium ou de silicium dont les points de fusion sont plus élevés que ceux de l'aluminium métallique. La céramique vitreuse ainsi formée n'est pas projetée dans l'air ambiant mais descend sous l'effet de la pesanteur.De plus, la décharge anormale à partir des surfaces latérales de l'électrode peut être évitée pendant la décharge de courant grâce à la résistance électrique élevée de l'oxyde d'aluminium. On a pu constater également que la durée d'éclairage d'une lampe à arc utilisant l'électrode en carbone pouvait être augmentée d'environ 20 % par rapport à celle d'une lampe à arc utilisant une électrode conventionnelle. I1 y a aussi lieu de noter que le gaz dégagé est composé d'aluminium non toxique, d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de silicium, ce qui présente l'avantage de résoudre le problème de la pollution. La figure 6 représente la composition spectrale de la lampe à arc à rayonnement solaire munie de l'électrode en carbone à double recouvrement. La composition spectrale de la lampe à arc à ultra-violet est à peu près la même que celle représentée sur la figure 5. Comme décrit ci-dessus, lorsqu'on l'utilise comme source de lumière pour tests de vieillissement et d'exposition atmosphérique, l'électrode en carbone pour lampe à arc suivant l'invention présente les avantages suivants 1)par suite de la résistance électrique plus faible de la partie métallique en aluminium, le chauffage de l'électrode par le courant de décharge est réduit tandis que le film d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde de silicium-produit une isolation vis-à-vis du chauffage externe, en évitant de la sorte la consommation de carbone causée par l'oxydation en présence de l'air ambiant, et en augmentant la durée de combustion. 2) La réduction de l'énergie émise dans le domaine infra-rouge, observée dans la composition spectrale, permet d'effectuer un test de vieillissement et d'exposition atmosphérique à une température désirée plus basse. 3) Les cendres formées par la combustion sont composées essentiellement d'oxydes de silicium et d'oxydes d'aluminium non toxiques. 4) La lumière émise est stable car l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de silicium ne sont pas conducteurs et parce que la décharge ne se produit seulement qu'à l'extrémité de l'électrode. 5) La dispersion de l'aluminium sous forme de métal et par suite le salissement du filtre en verre et la réduction de sa transparence peuvent être évités grâce à la structure à double recouvrement de l'électrode en carbone, et l'intensité de la lumière est maintenue constante durant la période des tests. Bien entendu, l'invention ngest pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisations sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E v E N D I C ART ION Electrode en carbone pour lampe à arc utilisée comme source de lumière pour des mesures-de vieillissement et d'exposition atmosphérique, électrode caractérisée en ce qu'elle comporte une électrode se présentant sous la forme d'une barre recouverte d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium sur la totalité de sa surface périphérique à l'exception de l'extrémité de décharge, et en ce quelle est en outre recouverte d'un film d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde de silicium à l'exception de l'extrémité de décharge et de la portion de support d'électrode.