Brevet FR2465311A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne d'une manière générale, une lampe à décharge à vapeur de mercure basse pression du type fluorescente, comportant un revêtement de luminophore de type particulier, émettant un rayonnement bronzant lorsqu'il est excité par le rayonnement ultra-violet produit par la décharge dans la vapeur de mercure. Le type de lampe de la présente in- vention permet plus particulièrement d'obtenir un bronzage sa- tisfaisant pour une quantité prédéterminée de rayonnement dans la région ultra-violette du spectre comprise approximativement entre 280 et 320 nanomètres. Dans cette région, le rayonnement ultra-violet est désigné par le terme de rayonnement UVB et peut entraîner un rougissement de la peau (érythème) lors d'une exposition excessive sous la lampe comme cela peut se produire lors d'une surexposition à la lumière solaire naturelle. Les lampes du type fluorescent destinées à produire un bron- zage artificiel sont connues depuis un certain temps. Les lampes de ce type, que l'on trouve dans le commerce, comprennent un revêtement d'un luminophore unique, émettant un rayonnement ultra-violet de longueurs d'ondes comprises entre 320 et 400 nanomètres, appelé couramment rayonnement UVA. Ces lampes du commerce permettent d'obtenir un bronzage artificiel sans pro- voquer de rougissement de la peau (érythème) de manière impor- tante, comme cela peut se produire lors d'une surexposition à la lumière solaire naturelle ou à celle d'autres types de lampes à bronzer. Aux Etats Unis d'Amérique, l"'American Conference of Govern- mental IndustrialHygienists (AVGIH)" (la conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux) a établi des va- leurs de "seuils" à ne pas dépasser pour l'exposition aux ultra-violets sur le lieu de travail. On utilise ces valeurs pour déterminer les conditions dans lesquelles on peut considérer que les travailleurs peuvent être exposés de manière répétitive - huit heures par jour - sans inconvénient pour les yeux ou la peau. Pour la région des UVA (320-400 nanomètres) du spectre, qui constitue environ 97-99% du rayon- nement ultra-violet émis, la limite de rayonnement ou d'inten- sité surt les yeux et la peau recommandée pour l'ensemble des huit heures est de 1000 microwatts par centimètre carré. Pour la région des UVC et des UVB (respectivement 200-280 nanomètres et 280-300 nanomètres) du spectre, l'exposition au rayonnement sur la peau et sur les yeux non protégés au dessus de laquelle se produit un-érythème seuil, est de 3 000 microwatts seconde par centimètre carré, pondérée conformément à son spectre d'action pour cette application. On sait encore, toutefois, que le rayonnement UVB est béné- fique dans la mesure o-il favorise un bronzage efficace par formation de pigment mélanine, dont on dit qu'il initie le processus de bronzage. Bien que l'on ne comprenne pas complète- ment à l'heure actuelle la nature exacte de cet effet bénéfique, on sait que des personnes dont la peau contient déjà du pigment mélanine peuvent bronzer efficacement avec les seuls rayons UVA. Il découle de cette connaissance qu'une lampe à bronzer fluores- cente qui produit à la fois des rayons UVA et UVB permet donc un bronzage artificiel plus efficace, en une quantité suffisante pour initier la production de mélanine. Pour la fabrication de cette lampe, on comprendra qu'il est toutefois encore nécessaire de respecter les règles directrices recommandées précédemment pour l'exposition, afin de ne pas constater d'effets indésira- bles d'érythèmes. La présente invention a, de manière importante, pour objet, la mise au point d'une lampe à bronzer fluorescente perfection- née, qui produise à la fois des rayons UVA et des rayons UTVB, à un niveau de rayonnement qui augmente le bronzage artificiel en réduisant au minimum les effets indésirables d'érythèmes. L'invention a encore, de manière importante, pour objet la mise au point d'une lampe à bronzer fluorescente qui satis- fasse aux objectifs voulus par simple modification du revète- ment qui produit la source voulue de rayons ultra-violets. On comprendra mieux ces objets ainsi que d'autres obJets importants de la présente invention, et ses avantages, en Se reportant à la description détaillée qui suit, en liaison avec les figures annexées. On a maintenant découvert qu'une combinaison particulière de deux matériaux luminophores différents permettait d'obtenir un bronzage amélioré par exposition sous une lampe fluores- cente en un temps de l'ordre d'environ 15 à 30 minutes. On a plus particulièrement découvert qu'une combinaison d'un premier luminophore émettant dans la région du spectre comprise entre 320 et 400 nanomètres et d'un second luminophore émettant dans la région du spectre comprise entre 280 et 320 nanomètres produit un rayonnement bronzant plus efficace que celui que l'on obtient avec le matériau luminophore utilisé seul actuel- lement dans les lampes à bronzer fluorescentes classiques. Dans les réalisations recommandées, on utilise un mélange de deux luminophores produisant le rayonnement composite voulu, en maintenant les proportions du composant luminophore émet- tant des rayons UVB à un niveau satisfaisant aux règles direc- trices ACGIH concernant ces rayons. De plus, les rayons UVA issus de l'émission composite produite par les présentes lampes perfectionnées satisfont également encore aux règles directrices ACGIH données précédemment pendant le temps d'ex- position voulu compris entre environ 15 et 30 minutes. Chacun des deux matériaux luminophores utilisés dans la présente combinaison de luminophores est déjà connu. On recom- mande parmi les matériaux luminophores qui produisent effica- cement le rayonnement UVB voulu, un luminophore de silicate de baryum et de zinc activé par le plomb comme Ba Zn2 Si2 O7 Pb qui est décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n0 2 846 403. On peut encore citer parmi les matériaux lumino- phores appropriés produisant efficacement le rayonnement UVB voulu, un aluminate de strontium activé par du cérium comme celui décrit dans l'exemple 12 du brevet des Etats Unis d'Amé- rique no 4 150 321. On peut citer parmi les matériaux lumino- phores appropriés produisant efficacement un rayonnement UVA, un borate de strontium activé par l'europium. Ce matériau luminophore est également connu et on peut le trouver dans le commerce ainsi que ses modifications halogénures, comme le décrit le brevet des Etats Unis d'Amérique no 3 431 215. Comme on peut le comprendre, les proportions relatives de chacun des constituants luminophores cités précédemment dépendent de l'efficacité d'émission de chacun des matériaux luminophores choisis et d'autres considérations, de manière à ce que l'émission composite de la lampe perfectionnée per- mette un bronzage plus efficace en supprimant les effets in- désirables d'érythème. On met au point une combinaison par- ticulièrement recommandée, obtenue à partir des matériaux luminophores cités précédemment, qui satisfait aux objectifs voulus, et que l'on utilise dans une lampe fluorescente clas- sique, sous la forme d'un mélange de luminophores à deux com- posants. Ce mélange de luminophores comprend d'environ 4 à 16% en poids de luminophore de silicate de baryum et de zinc acti- vé par le plomb et d'environ 84 à 96% en poids de luminophore de borate de strontium activé par l'europium, et on l'utilise comme revêtement à l'intérieur de la lampe. Puisque le maté- riau transparent constituant l'ampoule de cette lampe classi- que est constitué par du verre de chaux sodée qui absorbe une partie matérielle du rayonnement ultra-violet voulu tout chan- gement de matériau constituant l'ampoule pour un matériau qui absorbe moins ou plus le rayonnement ultra-violet entraînera on le comprend, un changement des proportions des luminophores dans les mélanges de luminophores recommandés pour atteindre les objectifs voulus. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: Figure 1, une vue en perspective partiellement éclatée d'une lampe fluorescente conforme à la présente invention; et Figure 2, un graphique reproduisant les courbes d'émission obtenues avec des lampes fluorescentes présentant la structure décrite dans la figure 1 pour différents revêtements de lumi- nophores, qui montre l'amélioration obtenue conformément à la présente invention. Si on se reporte à la figure 1, on a représenté une lampe fluorescente 1 comprenant une ampoule de forme allongée 2 en verre de silicate de chaux sodée 2 de section droite circulaire. Dans cette lampe le système de décharge est constitué par le montage d'électrode classique 3 à chaque extrémité, supporté par les fils d'amenée de courant 4 et 5 qui pénètrent dans un scellement de verre 6 dans une structure de montage du pied 7 pour aboutir aux contacts d'un culot 8 fixé à chacune des ex- trémités opposées de la lampe. Le remplissage supportant la décharge dans le tube de verre scellé est constitué par un gaz inerte comme l'argon ou par un mélange d'argon et d'autres gaz sous pression peu élevée, en combinaison avec une petite quan- tité de mercure, nécessaire au fonctionnement de lampes du type à basse pression de vapeur. On dépose sur la surface interne de l'ampoule de verre un revêtement de luminophores 9que l'on applique pratiquement sur toute la longueur de l'ampoule et sur toute la circonférence de la paroi intérieure de l'ampoule. Pour mieux illustrer l'amélioration de l'émission obtenue pour le type de lampe précédent, en utilisant la présente com- binaison de luminophores sous la forme d'un mélange, on a fa- briqué différentes lampes F 72 T 12/BL/HO, destinées à fonc- tionner sous environ 117 volts et 0,800 A. de courant élec- trique appliqué. On a revêtu ces lampes de la manière classique avec un luminophore de disilicate de baryum activé par le plomb utilisé seul, ou avec des revêtements de luminophores, confor- mément à la présente invention, afin de pouvoir les comparer. On a obtenu lors du fonctionnement de ces lampes fluorescentes les courbes d'émission représentées figure 2 o la courbe X concerne le revêtement déjà connu de disilicate de baryum, et la courbe Y représente la courbe d'émission obtenue avec le revêtement comprenant approximativement 8% en poids de silicate de zinc et de baryum activé par le plomb mélangé à 92% en poids de borate de strontium activé par l'europium. On a établi ces courbes d'émission au bout d'environ 100 heures de fonctionne- ment pour les deux types de lampes, et elles démontrent claire- ment l'augmentation du rayonnement UVB et UVA dans le cas de la présente combinaison de luminophores par rapport au matériau luminophore unique classique. Pour mieux illustrer la manière dont les proportions re- latives de chacun des matériaux luminophores dans les mélanges de luminophores recommandés dictent le temps d'exposition, pour rester conforme avec les règles directrices recommandées par l'ACGIH, on a reporté d'autres résultats d'essais dans la tableau I ci-dessous. TABLEAU I Luminophore-UVB Emission totale de Temps d'exposition la lampe (280-320 en minutes pour nanomètres) l'érythème seuil (en poids) (Milliwatts) à 5 centimètres 4 105 40 8 190 30 220 25 12 255 20 16 340 10 Comme on peut le voir d'après le tableau I ci-dessus, l'émission de la lampe dans la région UVB (280-320 nanomètres) augmente de manière évidente avec la proportion de composant luminophore de silicate de baryum et de zinc activé par le plomb dans le mélange. On peut comprendre les temps d'exposi- tion reportés dans le tableau I grâce aux bases d'établissement de ces valeurs. Pour le calcul de ces temps, on a mis en oeuvre radiométriquement l'irradiation dans la région du spectre comprise entre 280 à 320 nanomètres et obtenu ces valeurs à une distance de 50 centimètres du centre de la lampe. On les a pondérées enfonction du spectre d'action ACGIH pour l'éry- thème seuil et divisées selon les règles directrices d'exposi- tion possibles de 3 000 microwatts secondes par centimètre car- ré. On a calculé le temps au bout duquel on constate cet effet à 5 centimètres, en le considérant comme inversement propor- tionnel à la distance. Il suit de ce qui précède qu'il faut maintenir la teneur en luminophore UVB dans la combinaison de luminophores entre 8 et 10 % en poids si on souhaite un temps d'exposition compris entre 25 et 30 minutes pour ces lampes. Il est également évident d'après les réalisations recom- mandées précédentes que l'on a mis au point une combinaison particulière de luminophores à deux composants qui permet d'obte- nir un bronzage plus efficace, de par la présence d'un composant luminophore UVB dans le revêtement de la lampe, avec un minimum de risques de surexposition, avec effets indésirables d'érythèmes. On comprendra également, toutefois, qu'il est possible d'apporter certaines modifications aux réalisations indiquées, en faisant varier la composition de chacun des constituants luminophores choisis en restant dans l'esprit et dans le domaine de cette invention. 246531 1 REVENDICATIONS 1. Lampe à bronzer fluorescente perfectionnée compre- nant une enceinte constituée par une ampoule transparente scellée(2) à l'intérieur de laquelle se produit une décharge sous une faible pression de mercure, et un revêtement (9) à l'intérieur de l'ampoule, destiné à la transformation d'une partie au moins du rayonnement émis par la décharge en rayon- nement bronzant, caractérisée en ce que le revêtement perfec- tionné comprend une combinaison de luminophores comprenant un premier luminophore émettant dans la région du spectre comprise entre 320 et 400 nanomêtres et un second luminophore émettant dans la région du spectre comprise entre 280 et 320 nanomêtres. 2. Revêtement perfectionné selon la revendication 1, caractérisé en ce que la combinaison de luminophores est un mélange physique. 3. Revêtement perfectionné selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second luminophore constitue d'en- viron 4 à 16% en poids du revêtement. 4. Revêtement perfectionné selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier luminophore est un lumino- phore de silicate de baryum et de zinc activé par le plomb. 5. Revêtement perfectionné selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second luminophore est un lumino- phore de borate de strontium activé par l'europium divalent. 6. Revêtement perfectionné selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement perfectionné est consti- tué par un mélange physique d'un luminophore de silicate de baryum et de zinc et d'un luminophore de borate de stron- tium activé par l'europium divalent. 7. Revêtement perfectionné selon la revendication 1, caractérisé en ce que le luminophore de silicate de baryum et de zinc activé par le plomb constitue approximativement de 4 à 16% en poids du revêtement.