Brevet FR2331152A1 — publié le 19770603

La présente invention concerne les sources lumineuses du type lampe à décharge haute tension à vapeur de mercure et, plus particulièrement, une lampe à décharge apte à émettre directement une lumière dont la couleur peut être prédéterminée pour satisfaire à des normes de balisage d'aérodromes. Pour l'éclairage destiné au balisage des aérodromes ou de leurs installations annexes, la couleur bleue, dite "bleu aviation", est imposée par des normes précises. Or, on sait que pour délivrer la couleur bleu aviation imposée, on utilise jusqu'à présent des lampes à incandescence munies d'un filtre coloré dont le r81e est d'éliminer du rayonnement émis par le filament incandescent la partie inutilisable du spectre d'émission. Les inconvénients de ces solutions classiques sont la courte durée de vie des sources lumineuses et le rendement faible des lampes dû au filtrage de la lumière élise. On a depuis longtemps pensé à employer à cette fin, de préférence aux sources de lumière à incandescence, des sources du type des lampes à décharge dont la durée de vie est beaucoup plus longue et dont aussi il est possible d'ajuster l'émission colorée par le choix des substances vaporisées par l'arc de décharge.Mais on s'est heurté à de grandes difficultés pour construire des lampes à décharge adéquates à l'utilisation requise.- I1 y a, pour llapplication visée, une difficulté quasi insurnontable en ce qui concerne la lampe à décharge haute tension du type connu à cathode froide et à vapeur de mercure car les sources de lumière, destinées au balisage des aéroports et annexes, doivent assurer un fonctionnement correct, meme sous des températures très froides qui peuvent descendre au-dessous de -20C. Or, à ces températures, les lampes à décharge haute tension à vapeur de mercure refusent de fonctionner, car le mercure ne se vaporise pas à température froide en quantité suffisante pour une émission exploitable. Ceci en raison de la faible densité d'énergie de ce type de lanpe à décharge. On a encore pensé à employer des lampes à décharge à forte densité d'énergie mais elles ne peuvent pas non plus convenir pour l'application à l'éclairement des aires d'aérodromes car, après chaque extinction, on a à compter avec un temps mort de plusieurs minutes avant le réallumage des sources, ce qui ne peut pas être adMis. C'est pourquoi, selon l'invention, on a réalisé une lampe à décharge haute tension à vapeur de mercure et à cathode froide dans laquelle, de façon caractéristique, d'une part, le néon figure corme élément constitutif essentiel de l'atmosphère de décharge et, d'autre part, une poudre de altériaux fluorescents revêt, au moins partiellement, la paroi de l'enceinte de décharge. Le néon est un gaz rare qui a jusqu'alors été employé en atmosphère de décharge exclusivement pour produire une lumière rouge. Jusqu'alors on employait l'argon, autre gaz rare, comte élément constitutif essentiel de l'atmosphère de décharge des lampes haute tension à cathode froide à vapeur de mercure. Dans l'utilisation nouvelle du néon préconisée par l'invention, c'est une autre propriétd physique du néon qui est exploitée.En effet, la conduction thernique de l'argon n'est que 1,7 x 10 watt/cm à 20- C, tandis que le néon a une conductivité thermique qui, dans les les conditions de température > est beaucoup plus élevée : 4,57 x 10 watt/cm. I1 s'ensuit que les lampes à vapeur de mercure dans une atmosphère d'argon ont, à une température ambiante basse, une émission très faible, 1fr propre à l'utilisation visée, tandis que, dans une atmosphère de néon, l'ionisation du néon procure un échauffement suffisant pour provoquer la vaporisation du mercure et, par suite, une émission dans la gae des ultraviolets.L'émission ultraviolette excite la poudre de matières fluorescentes déposée sur la paroi de l'enceinte et la lumière émise à titre direct est une lumière de couleur bleue, conforme à la couleur normalisée sous l'appellation "bleu aviation". Les objets et caractéristiques de la présente invention apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec le dessin ciannexé dans lequel la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation de l'invention, la figure 2 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de 1' invention. L'exemple de réalisation illustré par la figure 1 a pour objet une lampe à décharge haute tension à vapeur de mercure et à cathode froide ayant une forme cylindrique tubulaire. On a déposé dans un tube cylindrique de verre 1 une couche de poudre fluorescente 3 sur la paroi interne. On introduit une certaine quantité de mercure à l'état liquide figurée par la goutte 4. Après avoir scellé en bout, en chacune des extrémités 5 et 5' du tube, une électrode de décharge du type dit cathode froide 2, 2' par une technique classique de scellement verre-métal, on procède au remplissage du tube en introduisant,après vidage de l'enceinte 1, du néon à pression réduite. Puis on ferme le tube par coupure du queusot 6. La pression finale doit être légèrement plus élevée que la pression usuelle de remplissage dans le cas de l'argon. La pression de l'argon dans les enceintes de décharge des lampes haute tension à vapeur de mercure est usuellement de 2 à 5 torr. I1 faut, selon l'invention, pour obtenir un bon résultat, effectuer un remplissage de néon sous une pression finale exprimée par un nombre au moins deux fois plus fort de torr. Les électrodes sont du type dit cathode froide , elles peuvent être réalisées en ferro-nickel carbonaté. La forme générale extérieure de la lampe peut être, soit cylindrique tubulaire comme il est représenté sur la figure 1, soit tubulaire repliée, soit encore ovalisée ou autre. Le fonctionnement correct de la décharge étant dû à l'échauffement du gaz de remplissage, il est facile de comprendre que la pression de ce gaz ne peut pas être réduite à une valeur trop faible et que la forme générale de l'enceinte est indifférente. La figure 2 illustre une vue en coupe d'une lampe selon l'invention, réalisée sous forme tubulaire, repliée, qui fait apparattre les électrodes 2 et 2' de décharge du ua e côté de la lampe. Sur la figure 2, les repères numériques désignent les xi es objets que sur la figure 1. Dans l'une et l'autre formes de réalisation, on obtient un fonctioime- ment adéquat de la lampe à décharge selon l'invention, ême aux températures ambiantes basses, de l'ordre de -30 C et au-dessous. La lumière directement émise par la source est de la couleur prédéterminée "bleu aviation" recherchée. La source lumineuse selon l'invention offre encore l'avantage d'être d'une construction simple qui peut aisément Aetre assurée en série avec un prix de revient peu élevé. Le rendement énergétique de la source selon l'invention est intéressant car tout le rayonnement émis est directement utilisable. Les inconvénients des solutions antérieures précédemment signalés sont surmontés gracie à l'invention décrite et, en particulier - la durée de vie des lampes est longue puiqu'il s'agit de lampes à décharge, - il n' a pas à tenir compte d'un temps mort de réamorçage puisqu'il s'a git d'une lampe à décharge haute tension à faible densité, - le rendement est plus élevé puisque le rayonnement direct est utilisé. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Source lumineuse du type lampe à décharge haute tension i vapeur de mercure, caractérisée en ce que le néon est un élément eonstitutif essentiel de l'atmosphère de décharge et en ce qu'un dépôt de ratières fluorescentes revet, au moins partiellement, la paroi de l'enceinte de décharge. 2. Source lumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les électrodes de décharge sont du type dit 'cathode froide". 3. Source lumineuse selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'enceinte de décharge est de forme cylindrique tubulaire, éventuellement repliée. 4. Source lumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que itenceinte de décharge est de forme ovalisée. 5. Procédé de fabrication d'une source lumineuse du type lampe à décharge haute tension à vapeur de mercure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la mise en place des électrodes de décharge, l'ia- troduction du mercure et le dépôt de matières fluorescentes, il comporte une opération de remplissage de l'enceinte à décharge au moyen d'une atmosphère gazeuse comportant à titre constitutif essentiel du néon, sous une pression réduite finale au moins égale à dix torr.