Brevet FR2472832A1 — publié le 19810703

"Lampe munie d'une ampoule en verre et verre approprié à une telle ampoule" La présente invention concerne une lampe munie d'une ampoule en verre étanche au vide dans laquelle sont disposées deux électrodes connectées aux entrées de courant entre lesquelles s'effectue une décharge dans le cas d'uti- lisation de la lampe, ampoule qui est remplie d'une atmos- phère gazeuse et d'un métal s'évaporant, au moins partielle- ment, dans le cas d'utilisation de la lampe et qui est réalisée en un verre contenant de l'oxyde de silicium, de l'oxyde de bore, de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde de calcium, de l'oxyde de baryum et de l'oxyde de sodium. L'invention est également relative à un verre contenant de l'oxyde de silicium, de l'oxyde de bore, de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde de calcium, de l'oxyde de baryum et de l'oxyde de sodium. - L'invention concerne plus en particulier des lam- pes, dont l'ampoule résiste à l'attaque par des électrons. A titre d'exemples de telles lampes, on peut mentionner des lampes à décharge dans la vapeur de sodium et des lampes à décharge dans la vapeur de mercure. On a constaté que l'attaque par des vapeurs métalliques est entamée par la transmission d'électrons. Le verre conforme à l'invention résiste convenablement à l'attaque par des électrons. Or, en pratique, on utilise des verres au borate pour l'enveloppe des lampes à décharge dans la vapeur de sodium. D'une façon générale, ces verres résistent mal aux intempéries. C'est pour cette raison que les verres au borate sont appliqués le plus souvent sur la face inté- rieure d'un verre de support résistant aux intempéries. Toutefois, la réalisation d'une telle ampoule stratifiée est compliquée. C'est pour cette raison qu'on s'est efforcé de trouver des verres résistant à la vapeur de sodium et aux intempéries. Le brevet des EtatsUnis d'Amérique no 3.563.772 décrit un verre contenant, en moles, 14 à 43% de SiO2, 0 à 10% de B203, 9 à 37% de A1203, 15 à 16% de CaO, O à 35% de BaO, O à 24% de BeO, O à 24% de MgO, O à 27,5% de LiO2 + Na20, la teneur en CaO + BaO + BeO + MgO + Li20 + Na20 étant de 38 à 61%. Le verre connu résiste jusqu'à environ 600 0 à la vapeur de sodium, il est suffisamment résistant aux intempéries et se prête à une "fusion facile dans une flamme de gaz naturel sans dévitrification". Le verre connu est utilisé comme envelop- pe pour lampes à décharge dans la vapeur de sodium. En pratique, on a constaté que ce verre ne peut pas être traité assez facilement dans une flamme à gaz pour permettre un traitement à l'aide de machines servant à la réalisation de lampes. En effet, il se produit facile- ment une cristallisation. La présente invention fournit une lampe, dont le verre résiste suffisamment à l'attaque par des électrons et aux intempéries et qui se prête à un traitement beaucoup plus facile dans une flamme, par exemplepour la déformation, le scellement et autres, sans qu'il ne se produise une cristallisation. La lampe conforme à l'invention est caractérisée en ce que l'ampoule est réalisée en un verre contenant, en moles, 44 à 60% de Si02, 0 à 7,5% de B203, 0 à 6% de ZrO2, O -à 7,5% de A1203, 5 à 20% de CaO, 12,5 à 25% de BaO, O à 15% de MgO; O à 10% de SrO, 2 à 8% de Na20, la somme des métaux alcalino-terreux étant de 30 à 42,5% en moles. Le verre conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il contient, en moles, 44 à 60% de SiOa, O à 7,5% de B203, 0 à 6% de ZrO2, 0 à 7,5% de A1203, 5 à 20%.de CaO, 12,5 à 25% de BaO, O à 15% de MgO, O à 10% de SrO, 2 à 8% de Na20, la somme des métaux alcalino-terreux étant de 30 à 42,5%. Le verre conforme à l'invention résiste jusqu'à 3000 C, voire à des valeurs plus élevées, à la vapeur de sodium; il est suffisamment résistant aux intempéries pour être utilisé sans verre de support et peut beaucoup -ú472832 plus facilement être traité dans la flamme que le verre connu du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.563.772. Etant donné sa bonne fusibilité dans un creu- set céramique (c'est-à-dire sans risque d'attaque du creuset), on préfère utiliser un verre pour la réalisation d'une ampoule contenant, en moles, 55 à 60% de SiO2, 4 à 6% de Zr02, 25 à 7,5% de A1203, 10 à 15% de CaO, 12, 5 à % de BaO, 0 à 5% de MgO, 0 à 5% de SrO, 2 à 8% de Na20, la somme des métaux alcalino-terreux étant de 30 à 42,5% en moles. Les verres résistant de façon optimale à la vapeur de sodium de 4000C ou de valeurs plus élevées con- tiennent, en moles, 45 à 50 (de préférence 47 à 48% de Si02, 0 à 5 (de préférence 0)% de B203, 4,5 à 5,5% de ZrO2, 4 à 6% de A1203, 12,5 à 18 (de préférence 17 à 18)% de CaO, 19 à 21% de BaO et 2,5 à 7,5 (de préférence 4 à 6)% de Na20. Du brevet français N 1.492.433, on connaît un verre résistant à la vapeur de sodium contenant, en poids, 60 à 62% de SiO2, 5,5 à 18% de B203, 4,5 à 11% de ZrO2, 0,5 à 7% de Na20, 1 à 8,5% de CaO, 6 à 8% de BaO et O à 8% de K20. Le brevet mentionne que ces verres résistent jusqu'à 350 C à la vapeur de sodium. Au cours d'un essai effectué par la demanderesse de la présente demande de brevet, on a constaté que le verre n 1 du tableau dubre- vet français résiste au sodium jusqu'à une température inférieure à 300 C (valeur obtenue conformément au pro- cédé décrit ci-dessus. Selon la susdite forme de réalisation pré- férentielle, la lampe et le verre conformes à l'invention contiennent ZrO et Na20. On a constaté, de façon imprévue, que ZrO2 ou NA20 n'exercent séparément pas d'influence avantageuse sur l'aptitude de traitement, mais le fonten combinaison sans lesdites limites. De plus, on a constaté que Na20 ne peut pas être remplacé par K20 ou Li20. Le remplacement de Na20 par K20 ou Li20 augmente la tendan- ce à la cristallisation du verre. Les valeurs de température pour la résistance à la vapeur de sodium sont déterminées continuellement d'une façon analogue à celle illustrée cidessous dans les exemples. Les compositions du verre sont toujours cal- culées à partir des quantités de matières premières fon- dues. On peut utiliser toutes les techniques usuelles pour la réalisation de la lampe conforme à l'invention. Comme matières premières pour la préparation du verre conforme à l'invention peuvent être utilisés les oxydes, les carbonates, les hydroxydes et autres. La présente invention sera expliquée ci-après à l'aide d'un dessin et des exemples suivants. La figure représente un exemple d'une lampe conforme à l'invention. Il s'agit d'une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression. La lampe est constituée par une ampoule étanche au vide 1, dont la pa- roi est traversée par des entrées de courant 2. Les en- trées de courant 2 sont connectées à des électrodes 3. Dans la forme de réalisation représentée sur le dessin, les électrodes 3 sont constituées par une spirale à in- candescence. Evidemment, toute autre forme de réalisation connue convient aux électrodes. Dans l'ampoule 1 se trou- ve un peu de sodium métallique 4, qui s'évapore après l'allumage de la lampe. Exemples: On procède à une-fonte de verres d'une compo- sition comme mentionnée dans le tableau ci-dessous. La fonte de ces verres fut effectuée dans un creuset en platine dans un four électrique. On partit de sable de quartz, d'acide borique, d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de zirconium et de carbonates de calcium, de baryum, de magnésium, de strontium et de sodium (pour autant que ces métaux étaient présents dans les exemples). La fonte ne suscita pas de problèmes particuliers. Le verre selon l'exemple X peut être fondu-ensemble dans un creuset céramique. On fit fondre des éclats de verre de chaque composition, ensemble avec environ 1/2 g. de sodium mé- tallique sous vide dans un tube en verre. Les éclats fu- rent maintenus, ensemble avec le sodium, pendant 24 heu- res à une température déterminée; la température la plus basse à laquelle se produit un début de décolora- tion des éclats après ce traitement thermique est indi- quée dans le tableau ci-dessous comme "résistance au Na ( Etats-Unis d'Amérique N0 3.563.772. Du tableau il ressort que tous les verres conformes à l'invention présentent une résistance raiso- nable à bonne à la vapeur de sodium. Les verres présentant une composition comme mentionnée dans le tableau pouvaient être traités tous sans problèmes dans une flamme de gaz sans risque de cristallisation ou d'autres problèmes. On réalisa une lampe à partir d'un verre pré- sentant une composition corrrespondant à l'exemple numé- ro VIII. Il s'agissait d'une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression selon la figure. La lampe était remplie d'un mélange gazeux de néon-argon (99% en volume de Ne et 1% en volume de Ar) sous une pression gazeuse totale de 5,5 torrs (730 Pa). L'amenée du courant à la lampe fut réglée de façon à atteindre une température d'environ 2600C pour la paroi de l'am- poule (à l'endroit le plus chaud). La tension de la vapeur de sodium était d'environ 3 x 10 3 torr (0,4 Pa). Même après 1500 heures d'utilisation, de la lampe, on n'a constaté aucune décoloration du verre. Voir tableau page 6. S6 ', - * 1'6Z8' 8 ' L: - S : OSE 8' -:L'LE:EOIo:-:9'L: -:'O:: - :O:S:-:: -: S: :SZ 6L' -: 9'L : :Z'bú. S, - O:S'LI S S:- 'L : OOb:6'T: -:L'9ú:8'TTI: 1'9:'L: -:T'9E: S'Z: -:OZ:S'LI: S: - : OS: 0OOb T9."9'L 6-SE: S'L: -:o6*S'T. S S - OS : SLE:0''5'6' 6:'L: 9'9: 8 -: 6ú: 5: O:5 01: 5:: -: OS: OOTQL E - L'I9E:T'OT: T'9:. 9: S-:o: ': os: ::... : -. S. -.0Z: Sl. S S -, 0 OO0? L'E: -S'9E: O: T'9:E'L ''t:Z'ú:: -:O 5f: S:: S: Sb: OSe:L'E: -:t'9E L'9 '9 E'L T'b L5ú. S - OZ 01: S 5 Os. : 00:8'ú: -: 8ú:'0T: ú'9: -:ú'b:Z'Lú:: - :O: 1: 5 ' -: S ' OS: :'s. Ig{:SIIOd N1 % Ng lOI.ISOD: S*ION NZ % NS NOILSOdNOD Ln 0 _I N 0 mi r-1 rla m XI: IIIA IIA ' IA. A: AI III II I: O tn c,, ?472832 REVENDICATIONS: 1. Lampe munie d'une ampoule en verre étanche au vide dans laquelle sont disposées deux électrodes connec- tées aux entrées de courant entre lesquelles s'effectue une décharge dans le cas d'utilisation de la lampe, am- poule qui est remplie d'une atmosphère gazeuse et d'un métal s'évaporant, au moins partiellement, dans le cas d'utilisation de la lampe et qui est réalisée en un ver- re contenant de l'oxyde de silicium, de l'oxyde de bore, de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde de calcium, de l'oxyde de baryum et de l'oxyde de sodium, caractérisée en ce que l'ampoule est réalisée en un verre contenant, en moles, 44 à 60% de SiO2, à 7,5% de B203, 0 à 6% de ZrO2, O à 7,5% de A1203, 5 à 20% de CaO, 12,5Aà 25% de BaO, O à 15% de MgO; O à 10% de SrO, 2 à 8% de Na20, la somme des métaux alcalino-terreux étant de 25 à 42,5% en moles. 2. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ampoule est réalisée à partir d'un verre con- tenant, en moles 55 à 60%, de SiO2, 4 à 6% de ZrO2, 25 & 7,5% de A1203, 10 à 15% de CaO, 12,5 à 20 % de BaO, O à % de MgO; O à 5% de SrO, 2 à 8% de Na20, la somme des métaux alcalino-terreux étant de 25 à 30,5% en moles. 3. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ampoule est réalisée en verre contenant en moles 45 à 50% de SiO2, 0 à 5% de B203, 4, 5 & 5,5% de ZrO2, 4 à 6% de A1203, 12,5 à 18% de CaO, 19 à 21% de BaO et 2,5 à 7,5% de Na20. 4. Lampe selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'ampoule est réalisée en un verre contenant, en moles, 47 à 48% de SiO2, 4,5 à 5,5% de ZrO2, 4 à 6% de A1203, 17 à 18% de CaO, 19 à 21% de BaO et 4 à 6% de Na20. 5. Verre contenant de l'oxyde de silicium, de l'oxyde de bore, de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde de calcium, de l'oxyde de baryum et de l'oxyde de sodium, caractérisé en ce qu'il contient en moles 44 à 60% de SiO2, 0 à 7,5% de B203, O à 6% de ZrO2, 0 à 7,5% de A1203, 5 à 20% de CaO, 12,5 à 25% de BaO, O à 15% de MgO; -472832 O à 10% de SrO, 2 à 8% de Na20, la somme des métaux alcalino-terreux-étant de 25 à 42% en moles. 6. Verre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient, en moles, 55 à 60% de SiO2, 4 à 6% de ZrO2, 2,5 à 7,5% de A1203, 10 à 15% de CaO, 12,5 à % de BaO, 0 à 5% de Mg0; 0 à 5% de Sr0, 2 à 8% de Na20, la somme des métaux alcalino-terreux étant de 25 à 30,5% en moles. 7. Verre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient, en moles, 45 à 50% de SiO2, 0 à % de B203, 4,5 à 5,5% de ZrO2, 4 à 6% de A1203; 12,5 à 18% de CaO, 19 à 21% de BaO et 2,5 à 7,5% de Na20. 8. Verre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient en moles 47 à 48% de SiO2, 4,5 à 5,5% de ZrO2, 4 à 6% de A1203, 17 à 18% de CaO, 19 à 21% de BaO et 4 à 6% de Na20. 9. Procédé permettant de préparer un verre d'une composition comme mentionnée suivant l'une des revendi- cations 5, 6, 7 ou 8, selon lequel un mélange de subs- tances de départ est fondu pour obtenir la composition requise.