Brevet FR2284187A1 — publié le 19760402

La présente invention concerne une nouvelle structure de lampe à halogène, dont l'ampoule présente une forme particulière, permettant se fixation aisée et de manière étanche au réflecteur des équipements d'éclairage, notamment des phares d'automobiles. Dans le domaine des appareils d'éclairage, il est connu qu'il existe deux concepts principaux de réalisation de ces matériels l'équipement à lampe interchangeable, l'équipement à lampe incor porée. Ces deux concepts d'équipements apparaissent particulièrement bien, à titre d'exemple non limitatif, dans le domaine de l'éclai- rage automobile. - L'équipement à lampe interchangeable est généralement réalisé an assemblant un projecteur constitué d'un réflecteur métallique, d'un réfracteur en verre, d'une lampe et de différents accessoires de mise en place et protection de la lampe. La lampe constitue un élé- ment indépendant amovible, mis en place au moment de l'emploi et remplaçable en cas de défaillance. - L'équipeecnt à lampe incorporés est généralement constitué d-'un réflecteur en verre et d'un réfracteur en verre assemblés hermétiquement. Le réflecteur supporte alors les passages conducteurs, les supports de filaments et les filaments et les accessoires constituant la lampe à incandescence. L'enceinte hermétique constituée par le projecteur est alors remplie de gaz appropriés au bon fonctionnement de la lampe. En cas de défaillance de la lampe, lten- semble projecteur et lampe doit être remplacé. Les avantages et inconvénients des deux concepts sont bien connus, on remarquera seulement pour la bonne compréhension de ce qui suit que le concept d'équipement à lampe incorporée ne peut présenter dtintXret économique que si les conditions de sa réalisation permettent des colts de fabrication très bas. Les diveloppements modernes des techniques d'éclairage ont conduit à remplacer la technique du simple filament à incandescence par la technique des lampes à halogène, comportant un ou plusieurs filaments de tungstbRe incandescence, régénérés par un cycle physico-chimique utilisant un ou plusieurs gaz de la famille des halogènes. Les conditions de bon fonctionnement du cycle de régénération du ou des filaments par halogène imposent une pression et une température de service élevées. I1 en résultel'impossibilité physique de;réaliser des appareils d'éclairage de conception à lampe incorporée sans disposer de deux enceintes. La première enceinte de faible volume, qui reçoit le filament, est remplie de gaz appropriés au cycle de l'halogène et fonctionne sous pression et température élevées. La seconde enceinte comporte le réflecteur et le réfracteur et supporte, convenablement positionnée et fixée, la première enceinte formant la source de lumière. Les conditions de service de cette seconde enceinte sont très comparables à celles des appareils d'éclairage à lampe incorporée. On pourra se référer, à titre d'information, à la description de ce type de phare contenue dans le brevet français na 2 137 534. Dans la réalisation d'appareils d'éclairage à halogène à lampe incorporée du type à deux enceintes comme décrit ci-dessus, la mise en place et le maintien en position de fonctionnement de l'enceinte intérieure posent de nombreux problèmes à résoudre : étanchéité de 4 à 6 passages, rigidité des fixations, absence de déformation due à l'échauffement en cours de fonctionnement. L'ensemble es solutions technologiques apportées à ces problèmes a pour effet d'ac- crotte les coûts de fabrication, ce qui compromet l'intértt Econo- mique de ces solutions. Des variantes de solutions ont été cherchées pour réaliser des appareils d'éclairage étanches avec lampe à halogène en reportant à l'extérieur l'enceinte de petit volume constituant la source de lumière. Pour ce faire, on a placé au fond du réflecteur un capuchon permettant le logement de la lampe. On aboutit dans ce cas à un nouveau concept mixte, intermédiaire entre les deux principaux concepts décrits plus haut. On pourra se référer, à titre d'information, à la description de ce type de phare contenue dans le brevet français nO 2 t58 650. Les avantages et inconvénients de ce concept sont également bien connus mais ils constituent, comme le concept de l'appareil d'éclairage à deux enceintes, un dispositif dont le coût de fabrication est élevé. Les travaux de recherches effectués pour trouver une solution aux problèmes techniques et économiques posés par la réalisation d'équipements d'éclairage réunissant les avantages à la fois de la lampe incorporée et de la lampe utilisant le cycle de régénération de l'halogène ont conduit à la mise au point d'une nouvelle struc ture de lampe faisant principalement l'objet de la présente invention. Il est clair que cette nouvelle structure de lampe étant prin-cipalement destinée à la réalisation d'équipements d'éclairage, le procédé de fabrication de ces équipements utilisant les avantages de la nouvelle structure de lampe fait également l'objet de la présente invention. Un objet de la présente invention concerne une lampe à vapeur d'halogène comportant une embase cylindrique d'une seule pièce avec l'enveloppe principale définissant l'enveloppe de la lampe. Le verre, alumino ou borosilicatesconstituant l'embase la rend soudable directement aux fils supportant les filaments d'une part et au réflecteur d'autre part. Selon un autre objet, la présente invention concerne un équipement d'éclairage automobile dont la lampe à vapeur d'halogène est fixée à l'intérieur du réflecteur en verre, par soudure verre-verre, par une fritte, ou par une colle. La présente invention concerne également un équipement d'éclairage automobile selon lequel la-lampe à vapeur d'halogène comporte un queusot métallique soudé au réflecteur, destiné à supporter le masque de suppression des rayons lumineux parasites de la lampe. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres caractéristiques et avantages secondaires, apparattront de façon plus détaillée dans la description ci-après d'une forme de réalisation, faite en référence aux dessins en annexe sur lesquéls - La figure I représente un équipement classique à lampe interchangeable - La figure 2 représente un équipement classique à lampe incorporée; - La figure 3 représente un équipement à lampe incorporée à vapeur d'halogène ; - La figure 4 représente un équipement à lampe interchangeable à vapeur d'halogène - La figure 5 représente le procédé usuel de fabrication des lampes à vapeur d'halogène - La figure 6 représente le procédé de fabrication d'une lampe à vapeur d'halogène selon la présente invention; ; - La figure 7 représente un équipement d'éclairage utilisant la lampe selon la présente invention - La figure 8 représente une variante d'équipement d'aclairage uti lisant la lampe selon la présente invention. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit un équipement d'éclairage classique à lampe interchangeable, constitué par un réfracteur en verre 11, un réflecteur métallique 12, une lampe 13 et son porte-lampe 14, fixé au réflecteur 12 par l'intermédiaire d'un système de montage 15. Une résine ou un ciment assure le collage et l'étanchéité de l'-enceinte au niveau d'une couronne de contact 16 du réfracteur et du réflecteur. On voit immédiatement, qu'en -l'ab- sence de liaison définitive entre l'organe de montage 15 et le portelampe 14, la lampe 13 peut être remplacée en cas de défaillance. Si l'on se repor-te à la figure 2, on voit un équipement d'éclairage classique à lampe incorporée, constitué par un réfracteur en verre 21, un réflecteur en verre 22, un filament de lampe 23 fixé à des conducteurs dont les sorties 25 sont scellées au réfracteur par l'intermédiaire de passages étanches. L'alimentation de la lampe se fait à partir de cosses de connexion 24. Les deux pièces 21 et 22, scellées l'une à l'autre, constituent le corps dela lampe. Si l'on se reporte à la figure 3, on voit un équipement d'éclairage à lampe incorporée à vapeur d'halogène, constitué par un réfracteur en verre 31, un réfracteur en verre 32, une lampe 33 à vapeur d'halogène, dont les conducteurs de sortie 34 traversent le réfracteur au niveau de passages étanches 35. Si l'on se reporte à la figure 4, on voit un équipement d'éclairage à lampe interchangeable à vapeur d'halogène, constitué par un réfracteur en verre 41, un réflecteur en verre ou en métal 42, une lampe à vapeur d'halogène 43 et son porte-lampe 44, fixé au réflecteur par l'intermédiaire d'un système de montage 45. Un capuchon en verre 46 est soudé à l'intérieur du réflecteur 42 au voisinage de la zone de montage pour assurer une bonne étanchéité de l'enceinte. Comme dans le cas du dispositif représenté sur la figure 1, on voit que la lampe 43 peut être remplacée aisément en cas de défaillance. Avant d'en venir à la description détaillée du procédé de fabrication de la lampe à vapeur halogène selon la présente invention, on décrira brièvement le procédé usuel de fabrication des lampes à vapeur d'halogène en référence à la figure 5. La succession des opérations de fabrication comporte les principales phases suivantes, représentées en A, X, C, D, E de ladite figure. I ) Découpe du tube enveloppe 51 en werre, quartz, ou Vycor (en A) 2 ) Fermeture d'un fond débouchant sur un tube de remplissage 52 (en B) 3 ) Pincement et scellement de la seconde extrémité 52' sur le montage comportant : les filaments 53 de la lampe (en C) leurs supports 54 et les conducteurs 55 tenus par les supports 56. Le pincement se fait à chaud à l'aide des marteaux 57, au niveau des feuilles de molybdène (58 de la figure 5E) 4 ) Remplissage de l'enceinte en gaz appropriés 5 ) Fermeture et scellement du tube de remplissage (en D) On a représenté en E, une vue en perspective de la lampe terminé, du type H4.Cette lampe est ultérieurement solidarisée à uue embase métallique au moyen d'un ciment. La nouvelle structure de lampe comporte en adjonction è la lampe classique une embase en tube de verre de memo nature que l'en- veloppe principale. Son procédé de fabrication sera décrit en rifé- rence à la figure 6, dont les phases 1 et 2 sont identiques à celles décrites en référence à la figure 5. C'est dans la phase 3 que s'effectue le formage de l'embase 68.Cette embase se trouve formée par le fait que le tube est coupé dès la phase 1 (en A) à une longueur plus grande que dans la réalisation décrite en référence à la figure 5 et que des dispositions appropriées sont prises dans la réalisation de l'opération de pincement (en C) de la seconde extrémité 62 sur le montage comportant : les filaments 63 de la lampe, leurs supports 64 et les conducteurs 65 tenus par les supports 66, pour laisser subsister l'embase 68 formée par la longueur supplémentaire du tube enveloppe 61. On effectue ensuite le remplissage de l'enceinte en gaz appropriés, puis la fermeture et le scellement du tube de remplissage (en fl). Lors du processus de pincement du montage des supports des filaments en 62', il est en outra possible de donner une forme particulière à l'embase 68 en verre de la lampe. Il suffit, pour réaliser cette forme particulière (en C), de disposer selon une forme appropriée les supports 66 présentant au pincement le montage comportant : des filaments 63, leurs supports 64 et les conducteurs 65 tenus par lesdits supports 66 et d'amener également la forme des marteaux 67 de pincement et soudure du montage précité. Du fait de la présence d'une embase en verra, la lampe réalisée selon la nouvelle structure, représentée terminée sur la vue en perspective (en E) de la figure 5, peut autre assemblée directement sur le réflecteur constituant l'appareillage d'éclairage à lampe incorporée. Une illustration de cette définition de l'assemblage est précisée sur la figure 7 ou l'on voit un équipement d'éclairage à lampe incorporée à vapeur d'halogbne, selon la présente invention, constitué par un réfracteur en verre 71, un réflecteur en verre 72, une lampe à embase 73 soudée à l'intérieur du réflecteur par l'in termédiaire d'une-fritte ou par soudure directe verre-verra 74.Les deux pièces 71 et 72 sont scellées l'une-à l'autre au niveau d'une couronne 75. Les conducteurs, tels que 76, sortent de l'embrase pour se raccorder à tout dispositif classique dans cette technique. Les avantages de l'utilisation d'une lampe réalisée selon la structure ci-dessus, assemblée direXtement sur le réflecteur sont nombreux - nombra de passages étanches réduit de moitié par rapport à la structure à deux enceintes représentée sur la figure 3 - absence d'accessoire de fixation de la lampe sur le réflecteur - rigidité de la fixation permettant de bonnes performances de tenue aux vibrations et à l'échauffement - simplicité de la mise en oeuvre de la fixation lampe sur réflecteur qui peut etre réalisée par scellement verre-verre, par scellement à l'aide d'une fritte thermofusibla ou par tout procédé d'assemblage valable pour deux verres. A la suite des résultats des recherches effectuées, il est devenu possible de réaliser avec un verre alumino ou borosilicate de dilatation appropriée au métal (W ou Mo)utilisé pour les conducteurs des lampes à cycle halogène dont le verre d'enveloppe est soudable à la fois à des passages métalliques permettant la constitution interne de la lampe, ainsi qutà un second verre dont les caractéristiques se prêtent particulièrement bien à la réalisation du réflecteur et du réfracteur constituant l'appareil d'éclairage. On peut mettre à profit le fait que ce nouveau type de verre utilisé pour former la lampe est directement soudable aux fils supportant les filaments, pour supprimer le scellement par pincement, actuellement réalisé au niveau des feuilles de molybdène 58, interposées entre les fils 54 supportant les filaments et les conducteurs 55 de sortie de la lampe. En comparant les figures 5E et 6E on voit immédiatement, sans quvil soit besoin de donner des explications plus détaillées, la structure nouvellé extrêmement simplifiée qui résulte pour la lampe par la suppression de feuilles de molybdène.Il faut rappeler en outre que parle choix du verre utilisé on pourra accorder le coefficient de dilatation avec celui du matériau utilisé pour le conducteur (qui peut autre soit en tungstène, soit en molybdène) et obtenir une soudure verre-métal d'excellente qualité. En utilisant les verres décrits ci-dessus pour la réalisation de la lampe et du réflecteur, l'embase en verre de la lampe et le scellement direct de la lampe sur le réflecteur constituent deux innovations permettant la réalisation d'une nouvelle structure de l'appareil d'éclairage, d'un prix de revient particulièrement bas. Il est connu par ailleurs que les performances optiques des appareils d'éclairage, en particulier dans les applications automobiles, dépendent d'une manière importante de la précision industriella du positionnement des filaments de la lampe dans le réflecteur. Il est particulièrement remarquable de noter que la lampe à embase en verre assemblée sur un réflecteur en verre permet des réalisations de tout premier ordre dans ce domaine de position des filaments dans le réflecteur. On observera, en effet, ainsi qu'il est indiqué dans le procédé de fabrication, que l'embase peut autre formée par référence au dispositif supportant le'montre de filament, et par conséquent, avec une bonne reproductibilité de forme, par rapport à la position des filaments, indépendamment de la forme finale et du dimensionnement de l'enceinte de la lampe. A titre d'exemple complémentaire, nullement limitatif, la forme de réalisation d'un phare d'éclairage automobile est représentée sur la figure 8 où l'on voit un équipement d'éclairage à lampe incorporée à vapeur d'halogène, selon la-présente invention, constitué par un réfracteur en verre 81, un réflecteur en verre 82, une lampe à embase 83 soudée en 84 à l'intérieur du réflecteur par tout moyen approprié déjà cité. Les deux pièces 81 et 82 sont scellées le long d'une couronne 85. On remarquera en plus des caractéristiques déjà décrites et représentées sur la figure 7 a ) l'utilisation d'un tube métallique ou queusot 87 soudé en 89 au réflecteur 82 pour assurer le remplissage de l'enceinte princi pale, ce tube étant en outre utilisé pour supporter le masque 88 de suppression des rayons lumineux parasites de la lampe. b ) La présence d'un support 90 de broches de connexion, assemblé par les procédés de collage bien connus sur le réflecteur et permettant le raccordement normalisé des conducteurs 86 du phare au circuit électrique du véhicule automobile. Bien que lion ait décrit une forme particulière de réalisation de l'invention, il est bien clair que l'on peut apporter diverses modifications de détail, sans sortir pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1N) Une lampe 9 vapeur d'halogène caractérisée par le fait qu'elle comporte une embase cylindrique d'une seule pièce avec l'enveloppe principale définissant l'enveloppe de la lampa et qu'elle est faite en un verre alunino ou borosilicats dont le coefficient de dilatation la rend soudable directement aux fils supportant les filaments d'une part et à un réflecteur en verre d'autre part. 2) Un équipement d'éclairage automobile utilisant une lampe selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fixation de la lampe à intérieur du réflecteur en verre se fait au niveau d'une zone annulaire soit directement par soudure verre-verre, soit par une fritta, soit par une colla. 3 ) Un équipement d'éclairage automobile selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un queusot métalli- que soudé au réflecteur, supportant le masque de suppression des rayons lumineux parasites de la lampa.