Brevet FR2474240A1 — publié le 19810724

LAMPE A DECHARGE ELECTRIQUE A AMPOULE EN CERAMIQUE. La présente invention concerne une lampe à décharge électrique, dont le volume de décharge est fermé par des éléments en céramique et par une ampoule en céramique perméable à la lumière. Les électrodes d'alimentation en courant - qui assurent l'introduction du courant dans la lampe - traversent les élé- ments obturateurs. Les difficultés rencontrées en ce qui concerne l'allumage et le fonc- tionnement des lampes à décharge gazeuse à ampoules en céramique consistent entre autres dans la liaison d'obturation, avec scellement étanche au vide, du tube céramique. En tenant compte du fait que de telles lampes à décharge à tubes en céramique fonctionnent à des températures très élevées, par exemple de 1000'C ou plus, on a réalisé l'ampoule en un matériau céramique résistant auxdites températures élevées et à des attaques par effets chimiques dans le volume de décharge. En pratique, on a utilisé dans la plupart des cas de l'alumine pure, en partie sous une forme monocristalline (saphir), en partie sous forme de polycristaux, mais on peut également utiliser d'autres matières, comme le spinelle et l'oxyde d'yttrium. Pour des lampes de ce genre, le problème essentiel à résoudre a consisté dans l'obturation de l'ampoule en céramique, de profil cylindrique, en combi- naison avec l'alimentation en courant. La difficulté résulte du fait que, dans le cas d'une ampoule constituée d'un matériau fondant à une température d'environ 20000C, les procédés de soudage utilisables de façon appropriée pour des structures en verre simple et en verre au silicate ne conviennent pas pour de telles applications. Les procédés d'obturation correspondant aux solutions connues, qui se sont avérés par ailleurs très convenables en pratique, ne peuvent être appli- qués qu'à des ampoules comportant un seul conducteur d'amenée de courant. En général, en plus de l'électrode principale conduisant le courant électrique à convertir en lumière dans le volume de décharge de la lampe, comme dans des lampes à vapeur de mercure à haute pression, des lampes à ampoules en céramique nécessitent également une électrode auxiliaire, 2 2 2474240 c'est-à-dire un conducteur d'amenée de courant qui est électriquement isolé de l'électrode principale et dont la partie qui pénètre dans le volume de décharge joue le rôle de l'électrode d'allumage ou d'amorçage. La présente invention se rapporte à une structure d'obturation permet- tant l'installation et le profilage rapide à la fois de l'électrode princi- pale et de l'électrode auxiliaire (d'allumage ou amorçage). Plusieurs solutions ont été proposées pour résoudre le problème défini cidessus. Conformément à la solution spécifiée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 3 461 334, l'électrode principale est entourée par une élec- trode annulaire d'allumage ou-amorçage, qui est formée d'un métal réfractaire. Le disque métallique est isolé par un tube céramique du dispositif d'obtura- tion du tube céramique. Cependant, le disque métallique servant d'électrode d'allumage crée un intervalle de potentiel autour de l'électrode principale et il en résulte un affaiblissement relatif de la décharge formée à partir de l'électrode principale, du fait de la distribution uniforme de-l'inter- valle de potentiel autour de l'électrode principale. Dans un des modes de réalisation décrits dans ce brevet, on atténue légèrement cet inconvénient en prévoyant un petit prolongement (une languette) sur le disque, ce qui permet la concentration de l'intervalle de potentiel. Une autre solution a été décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 4 052 635, selon lequel l'électrode d'allumage est logée dans le disque céramique assurant l'obturation du tube céramique, à côté de l'électrode principale, de sorte que l'électrode d'allumage est orientée parallèlement à cette électrode principale. Cette solution fait intervenir la caractéristique avantageuse de la génération d'un champ électrique con- centré entre l'électrode d'allumage et l'électrode principale mais, cependant, dans une telle structure, il peut arriver que la décharge ne soit pas amorcée au sommet de l'électrode principale - comme cela serait souhaitable en ce qui concerne la décharge établie entre les électrodes principales - cette dé- charge se produisant, au contraire, entre la partie inférieure, éventuellement le point de base de l'électrode principale, et la zone d'entrée de l'électrode d'allumage. Un autre inconvénient de cette solution consiste en ce que l'amalgame déposé sur l'élément céramique obturant le tube a tendance, en cours de fonctionnement, à courtcircuiter l'embout de l'électrode principale et l'électrode d'allumage du fait de la petite distance d'espacement-existant entre ces parties. L'invention a pour but de fournir un agencement d'électrode d'allumage permettant de créer un champ électrique concentré entre l'électrode d'allumage et l'électrode principale et de faire en sorte que la décharge d'allumage soit toujours amorcée au sommet de l'électrode principale. L'invention a également pour but de fournir un agencement d'électrodes dans lequel il existe une distance appropriée entre les parties d'introduction des électrodes principale et auxiliaire, cette distance étant suffisante pour éviter le court-circuit résultant du dépôt d'amalgame. Ce problème peut être résolu en faisant passer l'électrode d'allumage dans le trou ménagé dans le tube de décharge, ou bien sur la surface d'enve- loppe du composant céramique obturant le tube de décharge. En conséquence, l'invention se rapporte à une lampe à décharge électrique, pourvue d'une ampoule en céramique, d'éléments obturateurs en céramique et d'électrodes d'amenée de courant, l'électrode d'allumage pénétrant dans le volume de décharge de la lampe, avantageusement au voisinage du sommet de l'électrode principale. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du composant d'obturation du tube céramique de décharge, cet élément d'obturation étant constitué par une pièce en céramique ayant la forme d'un gobelet et l'élec- trode auxiliaire d'allumage traversant la surface d'enveloppe du composant céramique en forme de gobelet. La Figure 2 représente un autre mode de réalisation de la structure selon l'invention, l'électrode d'allumage traversant la surface d'enveloppe du tube céramique de décharge. La Figure 3 représente un autre mode de réalisation de l'invention, o l'électrode d'allumage traverse la surface d'enveloppe de la pièce cylindrique d'espacement qui relie le tube céramique de décharge à l'élément obturateur massif. On va maintenant décrire en détail un des modes préférés de réalisation de la présente invention en référence à la Figure 1. Le tube céramique repré- senté sur cette figure est obturé par un élément céramique 2 en forme de gobelet; le conducteur d'amenée de courant de l'électrode principale 3 tra- verse la surface frontale du composant 2. Simultanément, l'électrode d'al- lumage 4 passe par un trou ménagé dans la surface d'enveloppe dudit élément obturateur, au voisinage du sommet de cet électrode d'allumage. Les éléments d'amenée en courant à l'électrode principale et à l'électrode d'allumage sont fixés d'une manière étanche au vide par soudage dans les trous ménagés dans l'élément céramique d'obturation 2, en utilisant un procédé connu et en faisant intervenir un flux vitreux de soudage. L'élément obturateur est fixé sur le tube céramique de la manière classique. Conformément à la présente invention, les dimensions des éléments obturateurs en céramique 2 sont tels que le trou de passage de l'électrode d'allumage soit placé au voisinage du point de jonction du tube céramique avec l'élément obturateur du fait que, dans ce cas, le soudage de l'électrode d'allumage peut être effectué simultanément et avec le même flux de soudage. que le soudage de l'élément obturateur sur le tube céramique. En correspondance, la distance 5 séparant la surface frontale du tube céramique de l'électrode d'allumage doit être petite pour faire en sorte que ledit flux de soudage puisse fluer dans le trou de réception de l'électrode d'allumage sous l'influence des forces capillaires. Grâce à l'agencement conforme à la présente invention, une décharge concentrée 6 est établie entre l'électrode d'allumage et le sommet de l'électrode principale, comme indiqué par une ligne en traits interrompus sur la Figure. Les solutions mises en évidence sur les Figures 2 et 3 correspondent à des structures qu'il est facile de comprendre en considérant les figures. L'invention sera d'ailleurs mieux comprise à la lecture de la description des exemples suivants donnés à titre illustratif mais non limitatif. EXEMPLE 1 à Fabrication d'une Lampe à vapeur de sodium.à haute pression, 220V/210W:- * Le diamètre intérieur du tube céramique 1 est de 6,8 mm, * la longueur est de --------------------------- 70 mm, * et l'épaisseur de paroi est de................. 0,7 mn. L'élément obturateur en céramique 2 a une longueur de 8,0 mm * et un diamètre extérieur de.....-............. 7,2 mm qui diminue, dans la partie rétrécie, à une valeur de 6,75mm. L'électrode d'allumage est formée deniobium, son diamètre est de 0,5 mm, et elle pénètre dans le volume de décharge sur une longueur de 1,0 mm. La distance 5 séparant l'électrode d'allumage de l'extrémité du tube céramique s'élève à......................................... 1,0 mm. 2474240. EXEMPLE 2 Pour le mode de réalisation de la lampe à vapeur de sodium à haute pression 220V/210W représentée sur la Figure 3, on a adopté les mêmes di- mensions que dans le mode de réalisation de la Figure 2, à la différence qu'on a utilisé un élément obturateur, désigné par la référence 2 sur la Figure 1, se composant des pièces 7 et 8. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 6 2474240. REVENDICATIONS 1.- Lampe à décharge gazeuse, pourvue d'une ampoule en céramique, d'éléments obturateurs en céramique, d'électrodes d'amenée de courant et remplies de gaz, caractérisée en ce que l'électrode d'allumage (4) pénètre dans le volume de décharge au travers de la surface d'enveloppe, de préfé- rence au voisinage du sommet de l'électrode.principale (3). 2.- Lampe à décharge gazeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que.l'élément obturateur en céramique (2) a la forme d'un gobelet. 3.- Lampe à décharge gazeuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément obturateur en céramique (2) en forme de gobelet est pourvu d'une extrémité de profil étagé. 4.- Lampe à décharge gazeuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'extrémité de profil étagé de l'élément obturateur en céramique (2) est agencée de manière que le diamètre réduit du bord de la -partie en forme de gobelet soit inférieur au diamètre intérieur du tube de décharge (1), tandis que le diamètre extérieur non-réduit de l'élément-obturateur en céramique (2) en forme de gobelet est inférieur au diamètre extérieur du tube-de décharge (1). 5.- Lampe à décharge gazeuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la distance d'espacement entre l'électrode d'allumage (4), péné- trant dans l'élément obturateur en céramique (2) en forme de gobelet, et la surface de contact dudit élément obturateur avec le tube céramique (1) est maintenue comprise dans la zone de mouillage du flux de soudage ou brasage. 6.- Lampe &. décharge gazeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrode d'allumage (4) est introduite au travers de la sur- face d'enveloppe du tube céramique de décharge (1). 7.- Lampe à décharge gazeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrode d'allumage (4) traverse la surface d'enveloppe de l'élément obturateur qui comporte une pièce cylindrique d'espacement (8) et une pièce massive de fermeture (7).