Brevet FR2470441A1 — publié le 19810529

"Lampe électrique à pincement aplati." L'invention concerne une lampe électrique comportant une ampoule en verre de quartz, qui est munie d'entrées de courant reliées à un élément électrique disposé dans l'am- poule, tout en traversant hermétiquement la paroi de ladi- te ampoule, et ayant sur une partie de leur longueur un revêtement d'un verre intermédiaire, entre les extrémités duquel la paroi de l'ampoule est soudée audit revêtement. Une telle lampe est connue du brevet britannique NO 710 434. D'une façon générale, les lampes présentant une tem- pérature de fonctionnement élevée sont munies d'une ampoule en verre de quartz, substance par laquelle il y a lieu d'entendre, dans la suite du présent mémoire, les verres présentant au moins 95 % en poids de SiO2, et d'entrées de courant en tungstène ou molybdène. Ces verres présentent un coefficient de dilatation thermique (environ 7 x 10-7 K 1) qui diffère notablement de celui du, tungstène (45 x 10-7 K 1) et du molybdène (54 x 10-7 K). Etant don- né ces grandes différences en dilatation thermique, il est en général usuel de réaliser les entrées de courant, à l'endroit o elles traversent hermétiquement la paroi de l'ampoule, sous forme d'une feuille mince à laquelle sont soudées une entrée de courant intérieure et une entrée de courant extérieure. Lors de la réalisation des soudures et également lors du scellement des entrées de courant dans la paroi de l'ampoule, apparait un certain rebut provoqué par rupture de la feuille. Il faut toujours contrôler la qua- lité des soudures. L'ensemble des entrées de courant est trop peu rigide par suite de la présence de la feuille, de sorte qu'il est difficile de positionner convenablement l'entrée de courant intérieure à l'ampoule pour le montage. Enfin, la feuille limite l'intensité du courant admissible dans l'entrée de courant. Toutefois, à peu près tous les genres de lampes comportant une ampoule en verre de quartz disponibles dans le commerce présentent la structure dé- crite malgré ces inconvénients. Ce n'est que dans les lam- pes à intensité de courant élevée, comme les lampes à dé- charge à arc court, qu'on est obligé en pratique d'utiliser un fil scellé comme entrée de courant. Il ressort qu'il existe des inconvénients économiques et technologiques empe- chant l'utilisation de fils scellés dans la paroi de l'am- poule d'autres types de lampes. Selon ledit brevet britannique NO 710 434, un scelle- ment hermétique de l'entrée de courant dans la paroi de l'ampoule en verre de quartz s'obtient par application sur le scellement d'un revêtement en un verre intermédiaire ou en plusieurs verres intermédiaires sur l'entrée de cou- rant et par scellement de ladite paroie et dudit revêtement entre les extrémités dudit revêtement. Toutefois, il est particulièrement difficile et labo- rieux de réaliser une bonne soudure entre la paroi de l'am- poule et le revêtement de l'entrée de courant. A cet effet, il faut faire affaisser le verre de quartz de l'ampoule à former sur le revêtement de l'entrée de courant. Il est vrai qu'on peut accélérer le processus en appliquant les verres de quartz contre le revêtement en verre, à l'aide d'outils, mais ce processus est difficile à automatiser. D'autre part, on a constaté qu'un pincement du type usuel dans les lampes o une minice feuille métallique est utilisée, appliqué autour du revêtement en verre, n'assure pas une fermeture fiable et conduit assez souvent au bris. L'invention vise à fournir des lampes électriques comportant une ampoule en verre de quartz munie d'entrées de courant, lampes qui présentent une structure robuste, facile à réaliser, qui n'implique pas de limitations irpor- tantes en pratique du diamètre des entrées de courant. Ce but est atteint avec des lampes du genre mentionné dans le préambule du fait que l'ampoule présente au moins un pincement aplati dans lequel est inséré au moins une entrée de courant et qui présente, à chacune de ces deux grandes faces latérales, pour chaque entrée de courant insé- rée dans le pincement, une nervure s'étendant au-dessus du fil en question sur toute la longueur de la partie pincée de ce dernier. Des expériences ont montré que ces lampes présentent une structure fiable, facile à réaliser au cours d'un pro- cessus automatisé, même dans le cas d'utilisation d'entrées de courant d'un diamètre de 0,6 à 0,8 mm. Contrairement à ce qui précède, on a constaté que dans de nombreux cas, les lampes, dont les grandes faces latérales du pincement n'étaient pas munies d'une telle nervure, étaient sujettes au bris, même dès le refroidissement, immédiatement après la réalisation du pincement. La présente invention est basée sur l'idée qui suit. D'une façon générale, par "verres intermédiaires", il y a lieu d'entendre des verres, dont le coefficient de dilata- tion thermique se situe entre ceux des matériaux à relier, dans le présent cas, le métal de l'entrée de courant et le verre de quartz de l'ampoule. Du fait que, les verres de quartz, étant donné leur teneur élevée en SiO2, présentent un très faible coefficient de dilatation thermique et éga- lement un point de ramollissement très élevé, il faut que les verres intermédiaires présentent une plus faible teneur en SiO2 pour atteindre un coefficient de dilatation plus élevé et présentent simultanément une plus basse tempéra- ture de ramollissement. Lors de la réalisation d'un pincement aplati, le verre intermédiaire présente une température, qui ne diffère guère de celle du verre de quartz. De ce fait, les verres intermédiaires présentent une viscosité relativement faible. La pression exercée par les blocs de pincement et transmi- se par le verre de quartz au verre intermédiaire provoque un écoulement facile du verre intermédiaire, ce qui se traduit par l'endommagement, voire la disparition partielle du revêtement de l'entrée de courant, lors de la réalisa- tion d'un pincement normal dans lequel les grandes faces latérales ne sont pas munies d'une nervure, comme les fa- ces du pincement des lampes conformes à l'invention. Dans le pincement fini, l'entrée de courant n'est-ainsi plus entourée de verre intermédiaire, ce qui se traduit par des 247044 1 tensions se produisant dans le verre de quartz entraînant le risque de bris. Or, l'aménagement, dans la surface des blocs de pin- cements d'une rainure, dont l'endroit correspond à celui de l'entrée de courant dans l'extrémité toujours ouverte de l'ampoule à former, permet de conserver, dans le pince- ment, entre les surfaces en verre de quartz réunies, une cavité destinée à l'entrée de courant et son revêtement en verre intermédiaire. Comme c'est toujours le cas pendant la déformation du verre, il importe, ici aussi, que les verres puissent couler et fuser, ce qui empêche la formation d'angles aigus à l'endroit o les surfaces en verre se rencontrent. Ainsi, suivant le processus de scellement, il peut être avanta- geux de soumettre le pincement à un post-chauffage. On a constaté que la soudure des verres est facile si, à l'endroit du pincement à réaliser, le verre de quartz est muni d'un revêtement en verre intermédiaire. Lors de la réalisation du pincement, il suffit de souder ce revête- ment à celui du fil d'alimentation de courant, ce qui s'ef- fectue plus facilement, grâce à la plus basse température de ramollissement du verre intermédiaire. Ce qui est particulièrement important, c'est que les lampes conformes à l'invention se prêtent non seulement à une réalisation facile et automatisée et présentent une structure très fiable tout en permettant des intensités de courant élevées avec de faibles pertes, mais que leur struc- ture permet en outre d'insérer plusieurs entrées de cou- rant dans le pincement. Cela est évidemment impossible dans la structure connue du susdit brevet britannique, du fait que le scellement de l'entrée de courant y est à sy- métrie de révolution. Dans le cas o la lampe conforme à l'invention du ty - pe à décharge, par exemple une lampe à décharge dans la va- peur de mercure à haute pression, et que l'élément électri- que disposé dans l'ampoule est constitué par une paire d'électrodes principales, il est possible qu'un pincement présente, outre l'entrée de courant reliée à une électrode principale, également une entrée de courant connectée à une électrode auxiliaire. Lorsque la lampe conforme à l'in- vention comporte un filament comme élément électrique, la lampe peut être réalisée avec deux pincements ou bien avec un seul pincement, suivant son application. On a constaté que de très bons résultats s'obtiennent avec des verres intermédiaires présentant, dans la gamme de température comprise entre 30 et 8000C un coefficient de dilatation ( A) compris entre environ 11 et 17 x 10-7 -1 K). Le tableau suivant mentionne plusieurs exemples de tels verres (composition exprimée en % en poids). _ Sio2 TB2O3 A Cao cCa x 10 (K 1 a 86,9 9,0 4,1 i1 b 86,4 9,6 4,0 13 c 81,9 13,1 4,5 0,5 15 d 81,0 10,9 7,1 1,0 17 Les verres intermédiaires peuvent être scellés de fa- çon conventionnelle aux entrées de courant en tungstène ou en molybdène pour y constituer un revêtement. C'est ainsi que, partant de verre sous forme de tige, le verre peut être étendu sur le fil, à l'aide d'une flamme. Si le verre est disponible sous forme tubulaire, il peut être glissé sur le fil et ensuite scellé à ce dernier, par exemple par chauffage inductif. Dans les lampes o le scellement hermétique est réa- lisé sur une feuille insérée dans le pincement, ce dernier n'est hermétique que sur une partie de la longueur de la feuille comprise entre les extrémités de l'entrée de cou- rant intérieure et de l'entrée de courant extérieure sou- dées à la feuille. Pour assurer l'ancrage mécanique de ces 247 0 4 41 entrées de courant intérieure et extérieure dans le pince- ment, il faut que la longueur du pincement dépasse nota- blement celle de la partie hermétique. En revanche dans les lampes conformes à l'in- vention, le pincement est hermétique sur toute la lon- gueur de la partie pincée de l'entrée de courant, ce qui confère aux lampes conformes à l'invention des pincements notablement plus courts, permettant non seulement une éco- nomie de verre de quartz, mais également la réalisation d'une lampe plus petite. Ainsi, il est possible d'utiliser des appareillages de plus petit volume et de plus faible poids. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n03. 742.283 décrit une lampe électrique, dont l'ampoule est en verre de quartz et munie d'un pincement, la partie des entrées de courant appliquée dans le pincement étant entourée d'un cermet. Les faces latérales supérieures de la lampe connue présentent une nervure s'étendant au-dessus des entrées de courant. Malgré quelque ressemblance, il existe des différences essentielles entre cette lampe et celle con- forme à l'invention. Ledit brevet des Etats-Unis d'Amérique mentionne qu'un seul enrobage de cermet suffit lorsque les entrées de courant présentent un diamètre d'environ 300 /um. Si l'épaisseur des entrées de courant est de 750 /um ou une valeur plus élevée, il faut appli- quer au moins deux enrobages présentant des coefficients de dilatation différents. Or, les lampes présentant des fils d'alimen- tation de courant d'une épaisseur de 300 /u sont excep- tionnelles, de sorte que la plupart des lampes selon le brevet des EtatsUnis d'Amérique doit présenter au moins deux enrobages de cermet sur les entrées de courant. De plus, les cermets sont difficiles à traiter. En revanche, dans les lampes conformes à l'in- vention, il suffit d'utiliser un seul enrobage, qui est en verre et qui estfacile à appliquer. Les cermets utilisés selon ledit brevet des Etats-Unis d'Amérique sont plus visqueux que les verres de quartz, même aux températures élevées, du fait qu'ils contiennent un métal à point de fusion élevé comme le tungstène. Le verre intermédiaire utilisé dans les lampes conformes à l'invention est moins visqueux que le verre de quartz du fait qu'il présente un teneur plus faible en Sio 2 Dans les lampes selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique, une nervure est appliquée sur les faces laté- rales supérieures du pincement au-dessus des entrées de courant afin d'empêcher que, lors de la réalisation du pincement, le verre de quartz relativement peu visqueux ne quitte les enrobages de cermet très visqueux dans la direction longitudinale des entrées de courant et ne par- vienne, à-côté des cermets, sur les parties découvertes des entrées de courant. Toutefois, cela pourrait égale- ment être évité du fait que les enrobages de cermet pré- sentent une longueur telle que le verre de quartz ne peut pas atteindre les parties découvertes des entrées de cou- rant. En revanche, dans les lampes conformoe à l'in- vention, une nervure est appliquée pour empêcher que le verre de quartz ne repousse le verre intermédiaire, subs- tance beaucoup moins visqueuse, et n'entre au lieu du verre intermédiaire en contact avec une partie découverte de l'entrée de courant en question. Ainsi, dans les lampes conformes à l'invention, un revêtement en verre intermé- diaire de plus grande longueur ne constitue pas d'alter- native pour l'application d'une nervure. Les lampes conformes à l'invention présentent donc une structure, qui est beaucoup plus simple et plus générale e-t qui se prête à une réalisation facile. Les nervures appliquées au-dessus des entrées de courant exercent un autre effet. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le-tout donné à titre d'exemple non limi- tatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une coupe longitudi- nale d'une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à haute pression. La figure 2 représente une coupe suivant le plan II-II de la lampe selon la figure 1. La figure 3 montre une vue latérale d'une lampe à incandescence à l'halogène à un seul pincement. La figure 4 est une coupe transversale du pincement de la lampe selon la figure 3, suivant le plan IV-IV. La figure 5 montre une vue latérale d'une lampe à incandescence à l'halogène à deux pincements. La figure 6 est une coupe suivant le plan VI- VI de la lampe selon la figure 5. Sur la figure 1, l'ampoule en verre de quartz 1 présente des pincements aplatis 2 et 3. Le pincement 2 est traversé par une entrée de courant 4 autour de la- quelle le pincement 2 présente la même géométrie que le pincement 3 autour d'une entrée de courant 5. Sur une partie de sa longueur, l'entrée de courant 5 est munie d'un revêtement en un verre intermédiaire 6 présentant la composition b du tableau précédent, revêtement qui est scellé à l'entrée 5. Le verre de quartz du pincement 3 y est scellé entre les extrémités du revêtement 6. L'entrée de courant 5, qui est en tungstène, et dont le diamètre est de 800 /um, est munie, à son extrémité 7, d'enroulements en tungstène 8 destinés à constituer une électrode principale. A côté de l'entrée de courant 5, un fil en tungstène 10 muni d'un revêtement 9 réalisé avec le même verre intermédiaire, est pincé et son extré- mité Il constitue une électrode auxiliaire. La figure 2 illustre nettement la forme du pincement aplati 3. Le pincement 3 présente de petites faces latérales 12 et 13 et de grandes faces latérales 14 et 15. Sur ces dernières faces sont prévues des ner- vures 16, 17, respectivement, qui sont situées chacune au-dessus de l'entrée de coura'nt 5 et de son revêtement 2470 44 1 6 et s'étendent sur toute la longueur de la partie pin- cée. C'est ainsi que des nervures 18, 19 respectivement sont prévues audessus de l'entrée de courant 10 et de son revêtement 9. Sur la figure 3, des entrées de courant en molybdène 32 et 33 respectivement, d'un diamètre de 600 /um, sont insérées hermétiquement dans le pincement aplati 30 de l'ampoule en verre de quartz-31. Les fils sont munis d'un revêtement en verre intermédiaire 34 et 35 présentant la composition d du tableau. Les entrées de courant 32 et 33 supportent un filament de tungstène 46. La figure 4 illustre la présence de nervures 38, 39 et 40, 41 respectivement au-dessus de chacune des entrées de courant 32, 33 respectivement sur les grandes faces latérales 36, 37 du pincement. Ces nervures s'éten- dent sur toute la longueur de la partie pincée des entrées de courant 32 et 33. La lampe représentée peut être uti- lisée en projection. Sur la figure 5, l'ampoule en verre de quartz présente des pincements aplatis 51 et 52 de géométrie semblable. Dans le pincement 52 est insérée une entrée de courant en tungstène 53, d'un diamètre de 700 /um, sur laquelle est appliqué par scellement un revêtement 54, présentant la composition a du tableau. Entre les extré- mités du revêtement 54, le verre du pincement 52 est scel- lé audit revêtement. A son extrémité située dans l'ampou- le 50, l'entrée de courant présente plusieurs spires en tungstène 5, qui sont visées dans le filament 56. La lam- pe peut être utilisée pour des projecteurs. La figure 6 montre les nervures 59 et 60, qui sont prévues au-dessus de l'entrée de courant 53 et de son revêtement 54 sur les grandes faces latérales 57 et 58 du pincement 52, et qui s'étendent sur toute la lon- gueur de la partie pincée de l'entrée de courant 53. 241044Â REVENDICATIONS 1.- Lampe électrique comportant une ampoule en verre de quartz,(1), qui est munie d'entrées de courant (4, 5, ) reliées à un élément électrique disposé dans l'ampoule, tout en traversant hermétiquement la paroi de ladite ampou- le, et ayant, sur une partie de leur longueur, un revête- ment (6, 9) d'un verre intermédiaire, entre les extrémités duquel la paroi de l'ampoule est soudée audit revêtement, caractérisée en ce que l'ampoule présente un pincement aplati (2,3) dans lequel est inséréBau moins une entrée de courant (4, 5, 10) et qui présente, à chacune de ces deux grandes faces latérales (14, 15), pour chaque entrée de courant insérée dans le pincement, une nervure (16, 17, 18, 19) s'étendant au- dessus du fil en question sur toute la longueur de la partie pincée de ce dernier. 2.- Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans un pincement (3) sont insérées au moins deux entrées de courant (5,10). 3.- Lampe électrique selon l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisée en ce que dans la gamme de température comprise entre 30 et 800WC, le verre intermé- diaire présente un coefficient de dilatation compris entre -7 -1 ll et17 x 1 K