Brevet FR2463505A1 — publié le 19810220

LAMPE A DECHARGE AYANT UNE AMPOULE EXTERIEURE DE FORME CONCAVE La présente invention concerne les lampes à décharge en arc à haute pression comprenant un tube à arc disposé à l'intérieur d'une ampoule, sensiblement coaxialement à cette dernière. De telles lampes sont par exemple décrites dans le brevet améri- cain 3,761,758. De façon générale ces lampes à décharge à haute intensité sont utilisées pour l'éclairage. Elles comprennent un tube à arc en quartz ou en silice moulée inclut dans une ampoule de verre dont une des extrémités est pourvue d'un culot fileté. Dans les lampes à vapeur de mercure, le tube à arc est empli de mercure tandis que dans les lampes aux halogènes à haute pression, le tube à arc est empli d'un gaz comprenant du mercure et des ha- logènes de métal. Dans les deux cas, le gaz de remplissage est to- talement en phase vapeur et la pression de fonctionnement, supéri- eure È la pression atmosphérique, est égale à la pression de vapeur saturée. Le tube à arc reste généralement intact pendant toute la durée de vie de la lampe que d'autres facteurs limitent. Cependant, le tube à arc peut exploser violemment, auquel cas, des fragments chauds du tube peuvent briser l'ampoule extérieure et être proje- tés sur des objets au voisinage. La présente invention a pour but d'obvier à cet inconvénient au moyen d'une ampoule extérieure qui retient les fragments du tube lorsque ce dernier explose. Selon l'invention l'ampoule extérieure affecte une forme concave dans sa partie en regard du tube à arc au lieu de la forme habi- tuelle cylindrique, sphérique ou bulbeuse, c'est à dire une forme 2 2463505 convexe. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement a la lecture de la description qui suit à laquelle une planche de dessin est annexée. La Figure unique est une vue en élévation d'une lampe à décharge en arc à haute pression conforme à la présente invention. En référence maintenant à la figure, la lampe comprend un tube à arc en quartz 1 disposé à l'intérieur d'une ampoule 2 dont la par- tie centrale 3 présente un étranglement en regard du tube à arc 1 qui confère à celle-ci une forme partiellement concave. Il s'en suit que le diamètre de la partie 3 de l'ampoule 2 est inférieur à celui des parties adjacentes 4 et 5. La fabrication de la lampe est, pour le reste, identique à celle qui est décrite dans le brevet américain déjà cité. Une armature 6 maintient le tube à arc 1 et assure la connexion électrique entre le culot métallique 8 et les électrodes fixées à chaque extrémité du tube 1. Ces dernières sont cachées par le re- vêtement réflecteur 7 comma représenté sur la figure. L'armature 6 est scellée au pied en verre 9. On a comparé des lampes à halogènes de métal de 175 watts. La- lampe-test était du type connu BT 28, les lettres BT désignant la forme bulbeuse tubulaire de l'ampoule et le nombre 28 désignant le diamètre maximal de l'ampoule en huitièmes de pouces; autrement dit, le diamètre maximal de l'ampoule d'une lampe du type ET 28 est égal à 8,9 cm environ. Le diamètre de la partie 3 de l'ampoule de la lampe conforme à la présente invention était égal à 6,35 cm environ alors que celui des parties adjacentes 4 et 5 était égal à 7,62 cm environ. Dans les deux types de lampes l'ampoule était 3 2463505 composée d'un verre dur au plomb dopé de 1,7 mm de diamètre, connu sous la référence N2 7720 de Corning Glass, verre qui est générale- ment utilisé pour la fabrication des ampoules des lampes à déchar- ge de haute-intensité au mercure, à l'halogénure de métal ou au sodium à haute pression. Les essais ont été effectués en faisant fonctionner les lampes dans des conditions normales d'équilibre, puis en provoquant l'ex- plosion des tubes à arc chauds, par décharge, dans chacun des tubes, d'un condensateur chargé à 0,1 coulomb environ Après explosion, les fragments du tube à arc ne sont restés à l'intérieur de l'ampou- le que pour 50% seulement des lampes-test, alors qu'ils sont restés dans tous les cas à l'intérieur de l'ampoule pour les lampes con- formes à la présente invention. Du fait que, lors de l'explosion, les fragments sont projetés dans des directions sensiblement normales à l'axe du tube à arc, la longueur de la partie concave 3 doit être au moins égale à la lon- gueur du tube 1 (à l'exclusion des extrémités scellées et pressées de ce dernier). Toutefois, étant donné que les extrémités de la chambre définie par le tube à arc 1 sont arrondies, la longueur de la partie con- cave 3 doit être de préférence légèrement plus longue que la dite longueur interne du tube 1. Sur la figure représentant une lampe de 175 watts, la longueur interne du tube 1 égale environ à 3,50 cm tandis que la longueur de la partie concave 3 est comprise entre 6,35 et 7,62 cm environ. Des tests de durée de vie ont par ailleurs montré que les lampes ayant un étranglement conforme à l'invention ont un meilleur rende- ment dans le temps que les lampes classiques du type BT. Après 2000 4 2463505 heures de fonctionnement, les rendements étaient respectivement de 87,5% et de 74,2%, après 6000 heures de fonctionnement, ils étaient respectivement de 72% et 54%. La forme concave de l'ampoule 2 représentée sur la figure a été obtenue à partir de l'ampoule d'une lampe du type BT. L'ampoule comprend, à l'une de ses extrémités, une partie en for- me de dâme fermé, adjacent à une partie en forme de bulbe, puis une partie étranglée de diamètre réduit, et, enfin une partie évasée ouverte à son extrémité. La forme concave est obtenue en chauffant l'ampoule sur un tour à verre jusqu'à la température appropriée pour travailler le verre, puis en appliquant un cylindre de 7,6 cm de rayon contre le verre fondu dans la partie en forme de bulbe, de l'air comprimé étant constamment introduit à l'intérieur de l'am- poule, qui est refroidie dès que la forme concave recherchée est obtenue. Le tube à arc et son armature sont alors scellées dans l'ampoule de manière connue, c'est à dire par fusion du pied 9. Les ampoules ainsi étranglées ont été analysées au moyen de jau- ges de contrainte photoélastiques dans un polariscope à bain dthui- le de manière à déterminer les forces de traction et de compression maximales auxquelles sont soumises les parois de l'ampoule. La sur- face externe de l'étranglement 3 est soumise à des forces de com- pression tandis que sa surface est soumise à des forces de traction. La surface interne de l'ampoule 2 peut être éventuellement recou- verte de luminophores comme c'est le cas actuellement pour certai- nes lampes à décharge de grande intensité. Bien que seul un mode de réalisation de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de la présente inven- tion. 2463505 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Lampe à dcharge en arc à haute pression incluant un tube à arc de forme allongée disposée sensiblement dans la même axe et a l'intérieur d'une ampoule en verre, caractérisée en ce que la partie de ladite ampoule en regard dudit tube affecte une forme concave. 2 - Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur de la partie de l'ampoule ayant ladite forme concave doit être au moins égale à la longueur interne du tube à arc. 3 - Lampe à décharge en arc à haute pression caractérisée en ce qu'elle comprend un tube à arc incluant du mercure, disposé à l'intérieur d'une ampoule pourvue d'un étranglement. 4 - Lampe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le- dit tube à arc est pourvu d'électrodes à chacune de ses extrémités et est disposé sensiblement coaxialement à ladite ampoule. 5 - Lampe selon la revendication 4, caractérisée en ce que la longueur dudit tube à arc est inférieure à la longueur dudit étran- glement de ladite ampoule. 6 - Lampe selon la revendication 4, caractérisée en ce que la pression régnant dans ledit tube à arc lors du fonctionnement nor- mal de la lampe dépasse la pression atmosphérique.