Brevet FR2478874A1 — publié le 19810925

D 22,422 1 2478874 LAMPE A DECHARlE EN ARC DE FAIBLE PUISSANCE L'invention concerna les lampes à décharge incluant un halogé- nure de métal à haute pression. De telles lampes sont généralment constituées par une enveloppe de quartz vitrifié contenant un mé- lange do mercure, dthalogénure de métal et un gaz deamorçage. La présente invention concerne plus précisément les lampes de ce type incluant du scandium. Les lampes à décharge incluant un halogénurc de métal à pression élevée ont été dâcrites dans de nombreux brevets américains et plus particuliorement dans le braveo américain 3.7616758 ainsi que dans ceux énumérés ci-après Selon ces brevets, les lampes sont constituées par un tube à arc à deux culots, ceset--dire un tube à arc de forma allongée pourvu d'une électrode à chaque extzémité. Des lampes de.faible puissance incluant du scandium ont été décr.ites dans les brevets américains 3.351.798, 3*.407.327, 3.577.029, 3o911.308 et 30979.624. La lampe selon l'invention comporte un tube à arc à culot uniques c1'et-àdire un tube à arc scellé par pincement à une seule de ses extrémités, dans laquelle sont encastrés deux électrodes principa- les. La lamne contient un mélange de mercure, de scandium, dthalo- génure de udiîum, et un gaz d'amorgage. Lors du fonctionnement, une partie du scandium se transocrms en halogénure dans le tube à arc. Selon l'inventionn de maniàre à obtenir la meilleur rendement lumineux pour une telle lampe, le rapport molaire entre lehalogé- nure de sodium et h1haiJgenure de scandium doit être compris entre 2Le; 5 et 8 environ. Ce rapport est en contradiction avec celui qui est danné dans le brzvet américain 3c979.624 qui indique qu'il dait etre compris entre 1,7 B5- Cettbe différesnce est sans doute due au fait que l.e tube à arc de la lamps confomr a l a présente inven- tion ntest pourvu que d'un seul cUlot E ún effet, dans les tubes à double culot les flectrodes sont bi- gées 3 chaque extrémité ei; la décharge est- dite etre stabilisce parapport la paroi, ce qui signifie que les pertes de chaleur se produisent essentiellement aux limites de la paroi du tube et au voisinage du noyau de plasma de l'arc conducteur électriquement, dont la distance est très inférieure 3 ltécartement des électrodes. Dans ce cas, la perte de chaleur aux électrodes est mineure par 2 24-788?4 rapport à l'ensemble des énergies mises en jeu dans la lampe. Cependant, dans un tube à arc à culot unique, la distance entre le plasma de l'arc et la paroi du tube est sensiblement du même ordre de grandeur que l'écartement entre les électrodes. Il en résulte que les pertes de chaleur aux électrodes jouent un rôle important dans l'ensemble énergétique de l'arc. Dans de telles conditions de stabilisation partielle des électrodes, la répar- tition de la température du plasma de l'arc est différente de celle obtenue avec un tube à décharge stabilisée par rapport aux parois. Ceci justifie la différence des rapports précédemment indiquée. La présente invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clai- rement à la lecture de la description qui suit à laquelle une planche de dessins est annexée. La Figure 1 représente, en coupe, une lampe à décharge conforme à la présente invention. La Figure 2 représente la courbe du rendement lumineux initial d'une telle lampe en fonction du rapport moléculaire de l'iodure de sodium et de l'iodure de scandium. En référence maintenant à ces figures, la lampe, selon un mode préféré de réalisation comprend un tube à arc 1 constitué par exemple de quartz vitrifié, et scellé par pincement à l'une de ses extrémités 2. Les électrodes 3, qui font saillie à l'intérieur du tube 1, sont connectées à des traversées de courant de molyb- dène 4 encastrées dans le pincement 2. Ces traversées 4 sont elles mêmes reliées à des entrées de courant 5 faisant saillie hors du tube. Un queusot 6 est prévu à l'extrémité opposée au pincement 2. En fonctionnement normal, le tube 1 contient du mercure, de lthalo- génure de sodium, du scandium, de lthalogénure de scandium et un gaz d'amorçage. Le rapport entre l'halogénure de sodium et l'ha- logénure de scandium inclus dans le tube à arc est compris entre et B environ, comme représenté figure 2, de manière à obtenir le meilleur rendement lumineux possible. Selon un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limi- tatif, un tube à arc a été réalisé au moyen de quartz vitrifié. Avec une section interne de 7,4 mm, il présente une forme sensi- blement ovoïde dans le plan représenté figure 1, et sensiblement sphérique dans le plan perpendiculaire à ce dernier au niveau des électrodes 3. Les électrodes 3 sont constituées par des bâtonnets de tungstè- ne au thorium de 0,50 mm de diamètre. Les traversées de molybdène 4 ont 2,26 mm de large et les entrées de courant 5 sont réalisées au moyen d'un fil de molybdène de 0,76 mm de diamètre. La distan- ce entre les électrodes 3 est égale à 3,1 mm. Le tube à arc est empli au début dtun mélange de 9,1 mg de mercure, 0,65 mg d'iodu- re de mercure, 1,0 mg d'iodure de sodium soit 6,7 micro-moles, 0,2 mg de scandium soit 4,4 micro-atomes-grammes et d'argon b la pression de 200 Torr. Pendant les premières heures de fonctionnement de la lampe, l'iode contenu dans l'iodure de mercure réagit avec le scandium pour former du ScI3 en libérant du scandium dans le tube, ce qui per- met d'obtenir le résultat recherché. Après 100 heures de fonc- tionnement, le flux lumineux est mesuré, la réaction entre l'io- dure de mercure et le scandium est pratiquement achevée, et le rapport molaire de l'iodure de sodium et de l'iodure de scandium est de l'ordre de 7,1. Ce rapport peut 9tre calculé ainsi: la quantité initiale (0,65 mg) de HgI2 contient 2,8 micro-atomes- grammes d'iode qui réagissent avec 0,94 micro-atome-gramme de scandium pour donner 0,94 micro-mole de ScI3. Le rapport des 6,7 micro-moles d'iodure de sodium et de 0,94 micro-mole d'iodure de scandium est égal à 7,1.La quantité en excès de scandium est équi- valente à 4,4 moins 0,94 soit 3,46 micro-atomes-grammes. Le flux lumineux produit par la lampe au début du fonctionnement était de 3010 lumens sous 53 volts 0,873 ampère, ce qui correspond à un rendement lumineux de 65 lumens par Watt. Après 100 heures, le flux lumineux était de 2440 lumens sous 64 volts 0,766 ampère, ce qui correspond à un rendement lumineux de 49,8 lumens par Watt. Bien que seul un mode de réalisation de ltinvention ait été dé- crit, il est évident que toute modification apportée par l'Homme ds l'Art dans le mCme esprit, ne sortirait pas du cadre de la présente invention. 4 2478874 REVENDICATIONS 1 - Lampe à décharge en arc à halogénure de métal, de faible puissance, et à culot unique, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube à arc (1) pourvu d'un pincement (2) à l'une de ses extré- mités dans lequel sont encastrées deux électrodes principales (3) faisant saillie dans le dit tube qui contient du mercure, de l'ha- logénure de sodium, du scandium, de l'halogénure de scandium et un gaz d'amorçage, le rapport molaire de l'halogénure de sodium et de lthalogénure de scandium en fonctionnement normal étant compris entre 5 et 8 environ, en vue d'obtenir le rendement lumineux opti- mal. 2 - Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mélange introduit initialement dans le tube à arc comprend de l'io- dure de mercure et du scandium. 3 - Lampe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la quantité de scandium est supérieure à celle qui est nécessaire à sa réaction avec tout l'iode contenu dans l'iodure de mercure pour former du ScI3. 4 - Lampe à décharge en arc à halogénure de métal, de faible - puissance et à culot unique, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube à arc (1) pourvu d'un pincement (2) à l'une de ses extré- mités dans lequel sont encastrées deux électrodes principales (3) faisant saillie dans le dit tube qui contient à l'origine un mé- lange incluant du mercure, de l'halogénure de sodium, du scandium, un gaz d'amorçage et un halogénure de-métal qui réagit avec le scandium pour donner de l'halogénure de scandium, la réaction entre le dit halogénure de métal et le scandium étant pratiquement ache- vée après 100 heures de fonctionnement de la lampe, le rapport mo- laire entre l'halogénure de sodium et l'halogénure de scandium étant compris entre 5 et 8 environ à la fin de ta dite réaction, tandis que le scandium élémentaire dégagé reste dans le tube. - Lampe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dit halogénure de métal est de l'iodure de mercure.