Brevet FR2495833A1 — publié le 19820611

DISPOSITIF PASSIF INTERNE D'AMORCAGE POUR LAMPES A DECHARGE DE FORME NON RECTILIGNE La présente invention concerne les lampes à décharge et, plue particulièrement, les dispositifs d'amorçage incorporés à l'inté- rieur de telles lampes, de configuration non rectiligne, par exem. ple de forme circulaire, et un procédé de fabrication de telles lampes. Il existe deux types de dispositifs d'amorçage pour lampes à décharge. D'une manière générale, ils sont soit actifs tels que di générateurs d'impulsions et de forme variée, soit passifs tels que des bandes d'amorçage ou des sondes. Les dispositifs actifs présentent l'inconvénient d'être coûteux, et rendent l'ensemble plus encombrant et plus lourd. En outre, ils sont de plus en plus complexes, ce qui diminue leur fiabilité. Les dispositifs passifs peuvent être classés en deux catégor la première englobe les dispositifs passifs externes comprenant l bandes d'amorçage adjacentes à ou en contact avec la paroi extéri. eure de la lampe. Par exemple, cette catégorie comprend les bandei et les revêtements conducteurs déposés à l'extérieur de l'ampoule les chemises des culots reliés à la terre. La seconde catégorie ai une combinaison des bandes et des revêtements conducteurs déposés l'intérieur de l'ampoule et des bandes d'amorçage internes. Les avantages apportés par chacun des dispositifs passifs soi fonction du type de la lampe et de son application sur le marché. exemple, la lampe normalisée de type F40WT12 a généralement une c mise reliée à la terre pour assurer l'amorçage. Les lampes au Kry du type F34WT12 et prévues pour économiser l'énergie, nécessitent bande conductrice interne entre le verre et les luminophores. Les des externes, par contre, sont appréciées en Europe. Toutefois, bien qu'il soit souhaitable d'utiliser des dispos d'amorçage, il n'a pas encore été possible de réaliser des lampes configuration non rectiligne, par exemple de forme circulaire, ay un dispositif d'amorçage interne, économique et fiable, ne risqua pas d'affecter le rendement lumineux des lampes. La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénient Elle a pour objet un dispositif simple, économique et interne qui pratiquement invisible lorsque la lampe est achevée. L'invention concerne également un procédé de réalisation de telles lampes non rectilignes. Selon la présente invention, la lampe à décharge comprend une ampoule tubulaire en verre sur la surface interne de laquelle est disposée une couche de luminophores. Les extrémités de cette ampoule sont fermées par scellement au moyen de pieds traversés respective- ment par une première et une seconde entrées de courant. Ces derni- ères constituent des supports pour les électrodes à l'intérieur de l'ampoule. L'un des deux pieds inclut en outre une troisième entrée de courant à laquelle est connecté, à l'intérieur de l'ampoule, un fil d'amorçage. Ce fil est contigu à la couche de luminophores sur presque toute sa longueur et repose sur la partie de plus grand dia- mètre de La zone courbe de la lampe. Un gaz incluant de la vapeur de mercure, prévu pour produire et favoriser l'arc, est introduit dans l'ampoule scellée. Pour réaliser la lampe non rectiligne selon l'invention, il est nécessaire de maintenir dans une position déterminée l'ampoule tubu- laire préalablement revêtue de la couche de luminophores, ce qui fa- cilitera la mise en place des pieds. Un premier pied est alors intro- duit puis scellé dans l'ampoule. Le second pied, incluant la troisi- ème entrée de courant et auquel est fixé ce fil d'amorçage, est à son tour introduit et scellé dans l'autre extrémité de l'ampoule. On fait alors le vide dans la lampe qui est ensuite emplie et définitivement scellée. L'ampoule est alors mise en forme avec au moins une zone courbée de telle manière que le fil d'amorçage repose sur la partie de plus grand diamètre de la zone courbe de la lampe. Les lampes non rectilignes ainsi réalisées sont simples et peu coûteuses. Le fil d'amorçage est solide et n'a pas tendance à se rom- pre ou è se détacher, ce qui intervenait assez fréquemment avec les bandes internes utilisées jusqu'à présent. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lec- ture de la description qui suit de modes préférés de réalisation, et à laquelle sont annexées trois planches de dessins. La Figure 1 est une vue en coupe d'une lampe conforme à la pré- sente invention. Les Figures 2 & 3 sont des vues en coupe des pieds de formes différentes. La Figure 4 est une vue schématique d'une lampe non rectiligne conforme à l'invention avec le circuit associé,et La Figure 5 représente le diagramme du procédé de fabricati d'une telle lampe. En référence maintenant aux figures, on voit, Fig.l, une la à décharge 10 comprenant une ampoule tubulaire de verre 12 sur J paroi interne de laquelle on a déposé une couche de luminophoree Des pieds scellés 16,18 referment les extrémités de l'enveloppe Un gaz incluant du mercure, engendrant et favorisant l'arcs empl l'ampoule 12 après que celle-ci ait été vidée. Les entrées de courant 20 et 22, respectivement 21 et 23, scellées à travers les pieds 16 et 18. Elles sont électriquement reliées aux électrodes 24 et 26 pour lesquelles elles constituer des supports. De façon générale, on prévoit un queusot non représenté sur la figure, traversant au mains l'un des deux pieds. Une troisiè entrée de courant 28 est scellée à travers l'un des pieds, par exemple le pied 18, de manière à faire saillie aussi bien à l'in térieur qu'à l'extérieur de l'ampoule 12. Un fil d'amorçage 30 est électriquement connecté à l'extrémité interne de l'entrée d courant 28. La majeure partie de sa longueur est contiguë au revêtement de luminophores 14. La longueur x du fil 30 est sensi blement égale à celle de l'arc de la lampe 10. De préférence, l' trémité libre 32 du fil 30 est située à proximité immédiate de l'électrode opposée, ici l'électrode 24. Le fil 30 est réalisée au moyen d'un matériau pratiquement inerte par rapport à l'envi- ronnement de mercure de la lampe, par exemple du nickel ou de l'acier plaqué au nickel. Les pieds 16 et 18, qui sont de préférence identiques sauf ce qui concerne la troisième entrée de courant 28, peuvent affec n'importe quelle forme. Sur la Figure 2, on a représenté un pied affectant la forme d'un disque, tandis que Figure 3, on a représ un pied de forme évasée conventionnelle. Dans tous les cas, le pied 18 est traversé par les entrées de courant 21 et 23 consti- tuant les supports de l'électrode 26 et par l'entrée de-courant qui est reliée au fil d'amorçage 30. Ce dernier présente des avantages supplémentqires lorsqu'il est utilisé avec des lampes de forme non-rectiligne, comme par exemple avec une lampe de forme circulaire telle que partiellement représentée Figure 4. Dans ce cas, la lampe 10 est telle que le fil d'amorçage 30 repose sur la paroi interne de l'ampoule à l'en- droit de plus grand diamètre de cette dernière, o il est main- tenu en place par la force qui lui est appliquée lors de la mise en-forme courbe de la lampe. Les lampes 10 sont réalisées en positionnant l'ampoule 12 dont la paroi interne a été préalablement recouverte d'un revêtement de luminophores, de manière à recevoir ses pieds. Si la longueur totale de la lampe 10 est faible, c'est à dire inférieure ou égale à 30 cm., l'ampoule 12 peut être disposée horizontalement; toute- fois il est préférable de la disposer verticalement, en particulier si la longueur de la lampe est importante. Avec lampoule 12 verticale, le pied 16 est introduit à l'ex- trémité inférieure de l'ampoule à laquelle il est ensuite scellé. Le pied 18 auquel est fixé le long fil d'amorçage est alors intro- duit par l'extrémité supérieure de l'enveloppe 12 à laquelle il est ensuite scellé. Si la lampe obtenue doit rester rectiligne, les étapes finales telles que durant lesquelles on vide l'ampoule puis on la remplit d'un gaz, peuvent être exécutées. Si la lampe finale est de forme nonrectiligne, par exemple de forme circulaire, les parties courbes sont alors réalisées selon les techniques habi- tuelles. Toutefois, l'orientation de la lampe pendant cette étape de mise en forme doit être telle que le fil d'amorçage 30 repose sur la partie de plus grand diamètre de la zone courbe de l'ampoule. Après mise en forme, lampoule est vidée puis remplie selon les techniques connues. Une telle lampe est particulièrement appropriée pour des applications o il n'y a pas de circuit ballast pour favoriser l'amorçage, par exemple lorsqu'elle est utilisée avec le circuit résistif représenté Figure 4, dans lequel la tension de la ligne d'alimentation secteur ( aux Etats Unis d'Amérique, 120 Volts alternatif, 60 Hertz) est appliquée aux bornes 34 et 36 du star- ter 38 qui fonctionne de manière connue lorsque l'interrupteur 40 est fermé. Lorsque le starter 38 conduit, les électrodes 24 et 26 atteignent une température d'émission thermolonique et une charge d'espace importante les entoure. Lorsque le starter 38 ouvre le circuit de pré- chauffage et que la polarité instantanée de la tension alternative d'alimentation est positive au point 42, une charge positive apparait au point 46 grace au condensateur 44. Li circuit de charge comprend le fil d'amorçage 30, la résistance 41 et la tension d'alimentation V. Le fil d'amorçage 30 est relit à l'électrode 24 par l'intermédiaire de la charge d'espace obteni pendant l'étape de pré-chauffage. La tension développée entre loi armatures du condensateur 44 est fonction de la valeur de ce deri de la charge d'espace sur l'électrode 24 et de la distance entre l'électrode 24 et le fil d'amorçage 30. Lorsque la polarité de tension d'alimentation V est inversée pendant le demi-cycle suivi la tension d'alimentation est positive au point 50 et, avant que le starter 38 se referme, la tension aux bornes du condensateur s'ajoute à la tension d'alimentation à la manière d'un multiplic teur de tension. Cette tension combinée apparait entre l'électrE 24 et le fil d'amorçage 30. La polarité de cette tension est te que l'électrode 24 est positive par rapport au fil 30 Sans la tension additionnelle fournie par le condensateur 4i la tension disponible n'est pas suffisante pour amorcer la décha: de cathode froide à partir du fil d'amorçage 30. Cette décharge i nécessaire pour que le fil 30 fonctionne en tant que dispositif d'amorçage de la lampe. La décharge entre le fil 30 et l'électrode 24 engendre une charge libre comprenant des électrons et des ions positifs de mercure. La diffusion ambipolaire préférentielle de cette charge est obtenue grace à la présence du fil 30 qui est chargé négative ment. Dans la région proche du fil 30, la paroi de l'ampoule ac quiert une charge positive due à la force d'attraction électro- statique du fil 30. Le champ bipolaire créé par cette charge est beaucoup plus grand que celui qui aurait pu 6tre engendré par un fil ou une bande déposée à l'extérieur de l'ampoule, puisque la longueur du bipole dans ce dernier cas serait beaucoup plus gran et il en résulterait un champ de force moins intense. Ce champ bipolaire a pour effet de créer une ionisation ad- ditionnelle à proximité de la paroi de l'ampoule qui, à son tour étend le champ bipolaire tout au long du fil 30. Ceci est analogue à ce qui se produit entre la paroi interne de l'ampoule chargée négativement et la paroi externe chargée positivement quand on utilise un dispositif d'amorçage externe. De cette manière, il s'établit un fourreau protecteur tout le long de la paroi de l'am- poule jusqu'au point o le champ axial est suffisant pour amorcer la lampe. Ainsi, la capacité du condensateur 44 est critique par rapport à une valeur minimale de seuil. Cette capacité doit être supérieure à 0,1 pF., autrement il se produirait une perte substan- tielle de tension pendant le demi-cycle de polarité inverse de la tension d'alimentation V. Des mesures en laboratoire ont montré que cet effet est sans doute du à un courant de décharge du condensateur résultant de l'absorption de la charge d'espace à l'électrode 24 lorsque la polarité de la tension d'alimentation s'inverse et devient positive sur l'électrode 24. Le fil d'amorçage 30 qui vient d'être décrit, présente de nombreux avantages par rapport à tous les dispositifs connus. Comparé à un revêtement conducteur interne ou à des bandes internes, le fil présente l'avantage d'être facile à réaliser et d'être éco- nomique. En outre, il est très facilement adaptable aux lampes de forme non-rectiligne. Que la lampe soit de forme rectiligne ou non, le fil d'amorçage apporte une amélioration des performances de la lampe, puisque la transmission optique de l'ampoule est améliorée, ainsi que son ren- dement lumineux. Comparé aux dispositifs d'amorçage externes, le fil selon l'in- vention présente l'avantage de permettre l'obtention d'un champ électrique plus intense.-Mais il est également moins cher et plus facile à réaliser, puisque des étapes supplémentaires de fabrication seraient nécessaires pour appliquer un dispositif d'amorçage externe à une lampe achevéee Du point de vue esthétique, le fil selon l'in- vention présente un avantage supplémentaire puisqu'un dispositif externe nécessite une isolation électrique là o il faut faire des connexions dans le circuit. Enfin, le fil selon l'invention est pratiquement invisible lorsque la lampe est achevée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Lampe à décharge non rectiligne comportant au moins une zor courbe et constituée par une ampoule de verre de forme tubulaire la paroi interne de laquelle est déposée une couche de luminophoz les extrémités de la dite ampoule étant fermées au moyen de piedE scellés à cette dernière qui est emplie d'un gaz produisant et fe vorisant l'arc, une première et une seconde entrées de courant constituant supports des électrodes à l'intérieur de l'ampoule et traversant les dits pieds, la dite lampe étant caractérisée en ce que l'un des dits pieds (18) inclut en outre une troisième entrée de courant (28) à laquelle est électriquement connecté un fil d'l çage (30) contigu à la dite couche de luminophores (14) sur presc toute sa longueur et reposant sur la partie de plus grand diamètz de la dite zone courbe de l'ampoule. 2 - Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la 3 pe affecte une forme circulaire. 3 - Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lampe affecte la forme d'un U. 4 - Lampe selon l'une-quelconque des revendications 2 et 3, cax térisée en ce que le dit fil d'amorçage (30) s'étend depuis la di troisième entrée de courant (28) jusqu'à proximité immédiate de l'électrode opposée (24). - Procédé de fabrication d'une lampe à décharge non rectiligr pourvue d'un fil interne d'amorçage, caractérisé en ce qu'il comF les étapes suivantes: - mise en place de l'ampoule de verre (12) de forme tubulaire dor paroi interne a été préalablement couverte d'une couche de lumi phores (14), introduction d'un premier pied (16) et scellement de ce derniez l'ampoule (12), - introduction du second pied (18) pourvu du dit fil d'amorçage ( dont la longueur est suffisante pour que son extrémité (32) att gne une position voisine du dit premier pied (16) et scellement a 2495E33 ce second pied (18) à la dite ampoule (12), - mise en forme courbe d'au moins une zone de!- te a oi.e 2 le dit fil d'amorçage (30) reposant sur la aertie ce nlus crand diamètre de la zone courbe obtenue, - vide, remplissage et scellement de l'ampoule. 6 - Procédé selon la revendication 5, ceractérise en ce;-e la zone courbe est continue, la dite lampe à décharge étant ainsi de forme circulaire.