Brevet FR2486714A1 — publié le 19820115

"Lampe électrique à incandescence" L'invention concerne une lampe à incandescence électrique comportant une ampoule tubulaire, dont les ex- trémités enferment, d'une façon étanche au vide, une entrée de courant connectée à un filament tendu longitudinalement dans l'ampoule, filament qui présente plusieurs sections lumineuses constituées par du fil enroulé hélicoldalement, dont des sections lumineuses voisines sont reliées entre elles par un tronçon du fil de tungstène dont sont réalisées par enroulement lesdites sections, tronçon de fil de tungs- tène, qui s'étend essentiellement dans la direction longi- tudinale du filament. Une telle lampe électrique est connue du brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3.295.007 et peut être utili- sée comme lampe de reproduction servant à 'L'exposition d'un original, au séchage et à la fixation de l'épreuve. Afin de pouvoir exposer uniformément du papier à l'aide-d'une telle lampe, les sections lumineuses situées près des extrémités de la lampe sont plus longues ou sont plus serrées qu'au centre de lampe. Pour les lampes de reproduction, il y a tendance à choisir de plus grandes longueurs de lampe afin de pou- voir exposer du papier de plus grand format, ainsi qu'une plus faible puissance par cm linéaire, par exemple moins de 20 W/cm de longueur de lampe. De ce fait, la longueur des parties non lumineuses du filament, notamment celles situées près du centre d'une lampe, augmente. Toutefois, môme dans ces lampes, la distance comprise entre des sec- tions lumineuses voisines situées près des extrémités de la lampe peut être petite, par exemple d'environ 1 cm. Dans la lampe de reproduction connue, lesssections lumineuses du filament et les conducteurs reliant deux sections voisines entre elles sont constitués par un seul tronçon de fil de tungstène. Bien que la densité de cou- rant dans les conducteurs reliant deux sections lumineu- ses voisines soit égale à celle des sections lumineuses, ces conducteurs n'émettent pas, ou guère, de lumière. Cela est dû au fait que ces parties cèdent, par longueur de fil, plus de chaleur à leur ambiance et en reçoivent moins du fait du rayonnement que les spires des sections lumineuses. A mesure que les conducteurs compris entre deux sections lumineuses voisines deviennent plus longs que la puissance de la lampe diminue, le rendement de la lampe décroît par suite de la quantité croissante d'énergie dis- sipée dans ces conducteurs. Enfin, la lampe connue présen- te l'inconvénient secondaire qu'à mesure que les conducteurs deviennent en totalité plus longs, comparativement à la longueur totale des sections lumineuses, la dilatation de ces conducteurs va exercer une influence de plus en plus grande sur les sections lumineuses les déformer et en court-circuiter les spires. Pour remédier à ces inconvénients, on a proposé une diversité de structures, qui se ramènent au fait que les conducteurs compris entre des sections lumineuses voi- sines sont constitués par un fil beaucoup plus épais que les sections lumineuses et que ces conducteurs sont vissés dans les sections lumineuses ou autour de celles-ci. A titre d'exemples de telles structures, il y a lieu de men- tionner celles décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique no 3. 943.395 et 4.185.219. Toutefois, de telles structures présentent l'inconvénient que le filament doit être composé manuellement à partir d'un grand nombre de pièces, ce qui se traduit par un prix de revient trop éle- vé. Dans beaucoup de cas, les structures sont lourdes et, de ce fait, sensibles aux chocs et aux vibrations. Dans d'autres structures, des parties non-lumi- neuses s'obtiennent par court-circuitage d'un grand nombre de spires d'un fil enroulé à pas constant, par exemple à l'aide d'une tige introduite dans ces spires, comme le décrit l'"Auslegeschrift" allemand n0 1.797.441, ou par application d'une seconde couche de spires autour de la première, comme le décrit le brevet britannique nOl.360.347. Ces structures sont également assez lourdes et leur appli- cation nécessite beaucoup de matériau. L'invention vise à fournir une lampe de repro- duction comportant un filament d'une structure stable sim- ple, ne nécessitant que peu de matériau. Conformément à l'invention, ce but est atteint avec une lampe électrique du genre mentionné dans la préam- bule du fait que le tronçon de fil de tungstène compris entre des sections lumineuses voisines est entouré d'un fil en un métal moins précieux que le tungstène. Du fait que le tronçon de fil de tungstène, compris entre deux sections lumineuses voisines est envelop- pé de fil, la résistance électrique du conducteur entre ces sections lumineuses est réduite ainsi que la puissan- ce dissipée par ce conducteur et la chaleur qui y est dé- veloppée. La résistance du conducteur est plus faible lorsque le fil enveloppant est plus épais. Toutefois, l'expérience montre que, d'une façon générale, un fil enve- loppant ne peut pas être beaucoup plus épais qu'un fil à envelopper, suivant la rigidité du fil enveloppant. De plus, la résistance du conducteur est plus faible lorsque le pas de l'enveloppe est plus petit. De préférence, la lampe conforme à l'invention est remplie d'un gaz inerte, qui contient de l'halogène, par exemple sur forme d'hydrobromure afin d'atteindre un rendement lumineux plus élevé et pratiquement constant sur toute la durée de vie. Toutefois, la lampe peut n'être remplie que de gaz inerte. Dans le dernier cas, on est plus libre pour en ce qui concerne le choix du matériau à utiliser pour le fil enveloppant. Ainsi, on choisit un métal qui résiste à la température se produisant pendant le fonctionnement de la lampe et qui est chimiquement moins précieux que le tungstène, de façon à pouvoir être enlevé, pendant la réalisation du filament, aux endroits ou sa présence n'est pas désirée, sans risque d'attaque du fil incandescent Cela est expliqué ci-dessous. A titre d'exemple, on men- tionne le fer, l'acier, le molybdène. Dans le cas o la lampe contient également de l'halogène, il faut éviter que le fil enveloppant ne soit attaqué par l'halogène et que le fil ne fixe l'halogène et ne le prélève sur le rem- plissage gazeux. Dans ce cas, on utilise un fil au moins essentiellement en molybdène par exemple. Un filament convenant à une lampe conforme à l'invention se prête à un processus de production mécanisé, ce qui est illustré sur le dessin avec plusieurs formes de réalisation d'une lampe conforme à l'invention. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limi- tatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures la à le représentent schématique- ment des stades du processus de production d'un filament. La figure 2 représente schématiquement une pre- mière forme de réalisation d'une lampe. La figure 3 représente schématiquement une deu- xième forme de réalisation d'une lampe. Sur la figure laun fil à incandescence en tungs- tène 1 est enveloppé d'un fil 2 en acier ou en molybdène par exemple. Sur la figure lb, le fil enveloppé 1, 2 de la figure la est enroulé, suivant une configuration préalable- ment déterminée, sur un mandrin 3 en acier ou en molybdène par exemple. D'abord, on a réalisé plusieurs spires 4 à faible pas, à partir desquelles est réalisée ultérieure- ment une section lumineuse 5, alors qu'avant la réalisation de spires identiques 6 pour une section lumineuse 7, le fil enveloppé 1, 2 est enroulé, à pas beaucoup plus grand,- sur le mandrin 3, les spires 8 étant formées à l'endroit o doit se former un conducteur non lumineux 9, qui relie entre elles les sections lumineuses 5 et 7. A l'endroit des spires 8, le fil enveloppé 1,2 s'étend essentiellement dans la direction longitudinale du filament. La dimension maximale du pas des spires est déterminée par l'accélération et le ralentissement les plus élevés que peut donner la bobineuse utilisée avec le mandrin 3. Eu égard à la quantité de matériau à utili- ser et à la résistance électrique, on préfère utiliser le pas le plus grand possible. La figure le montre le produit de la figure lb après qu'il ait été chauffé afin de le rendre résistant à la déformation, c'est-à-dire, afin d'enlever les tensions d'enroulement, et ensuite revêtu, à l'endroit du conducteur non lumineux 9, d'une substance 10 susceptible de protéger le métal sousjacent contre l'effet d'un bain de décapage. On peut utiliser de la gomme laque, de la résine de phénol- formaldéhyde ou de la coumarone (polybenzofuranne). Le produit de la figure lc est ensuite soumis à l'effet d'un bain de décapage, par exemple un bain conte- nant, en poids 36,8% d'acide sulfurique concentré, 30,8% d'acide azotique concentré et 30,4% d'eau. Après enlèvement par lavage de la couche protec- trice 10, par exemple à l'aide de trichloroethène, puis rinçage du filament à réaliser à l'aide d'eau désionisée, on obtient le produit selon la figure ld. Les sections lumineuses 5 et 7 sur la figure ld présentent des spires du fil de tungstène 1, alors qu'à l'endroit du conducteur non lumineux à réaliser 9, le man- drin 3 est maintenu dans les spires 8 ainsi que le fil 2 autour des spires 8 du fil de tungstène 1. La figure le montre le produit de la figure ld après retrait du reste du mandrin 3, ce qui constitue une opération facile du fait que les spires 8 du fil enve- loppé 1, 2 présentent un très grand pas. Après introduction d'un fil d'un diamètre infé- rieur de 50 1um à celui du mandrin 3 dans, le produit de la figure le, ce dernier est muni de supports, après quoi est enlevé le fil. Ainsi, le filament est prêt à être monté dans l'ampoule. Le filament présente des sections lumineuses voisines 5 et 7 constituées par du fil de tungs- tène enroulé hélicoldalement 1,qui sont reliées par un tronçon 9 du fil de tungstène 1, qui s'étend essentielle- ment dans la direction longitudinale du filament 5, 9, 7 et réalisé par le fil des sections 5 et 7 enveloppées de fil 2. Au lieu de molybdène ou de fer, il est possi- ble d'utiliser du tungstène comme matériau pour le mandrin 3. Lorsque le fil enveloppant 2 est enlevé par décapage dans les sections lumineuses 5, 7, le mandrin 3 est déta- ché des spires des sections lumineuses 5, 7. Dans le con- - ducteur 1, 2 compris entre les sections lumineuses voisines , 7, le mandrin 3 n'est pas non plus enserré, ceci par suite du grand pas des spires 8, ce qui permet de l'enle- ver facilement. Il y a lieu de noter que du brevet allemand nO 1.190.566 il est connu de réaliser par enroulement un filament avec du fil de molybdène enveloppé de fil de tungs- tène. Toutefois, selon ce brevet, le fil de molybdène est ensuite entièrement enlevé, du fait que celui-ci ne sert qu'à établir l'espacement de deux spires voisines du fil de tungstène. Sur la figure 2, chaque extrémité de l'ampoule en verre 11 présentent un pincement dans lequel est inserrée une entrée de courant respectivement 13, 13a, qui s'étend vers le filament 14 tendu longitudinalement dans l'ampou- le 11. Le filament 14 présente plusieurs sections lumineu- ses 15, 16, 17 en fil dé tungstène enroulé hélicoldalement 18. Le tronçon du fil de tungstène 18 compris entre les sections lumineuses voisines 15 et 16 s'étend essentielle- ment dans la direction longitudinale et est enveloppé de fil de fer 19. Le conducteur 20 compris entre les sections lumineuses 16 et 17 est très court, de sorte que peu d'é- nergie y est dissipée. Ce conducteur 20 est constitué par un tronçon du fil de tungstène 18, dont sont réalisées par enroulement les sections lumineuses 15, 16, 17. Des supports 21 assurent le centrage du filament 14. L'ampou- le 11 est remplie de gaz inerte. Sur la figure 3, le chiffre 31 désigne une am- poule tubulaire en verre de quartz présentant des fermetures terminales 32, dans lesquelles sont inserrées des entrées de courant 33, 33a reliées au filament longitudinal 34. Sur cette figure, le filament présente plusieurs sections lumineuses identiques 35 et deux sections lumineuses 36, qui sont toutes constituées par du fil de tungstène enrou- lé hélicoldalement. Toutes les sections lumineuses voi- sines 35, 36 sont reliées entre elles par un tronçon du fil de-tungstène 38, dont sont réalisées par enroulement les sections lumineuses 35, 36, tronçon qui est enveloppé de fil de molybdène 39. Des supports 41 en fil de tungs- tène séparent le filament 34 de l'ampoule 31. L'ampoule est remplie de gaz inerte contenant de l'halogène. Exemple: Dans une forme de réalisation selon la figure 3, les sections lumineuses, à pas de 332 pm, étaient for- mées par du fil de tungstène enroulé d'un diamètre de 183 pm. Les conducteurs compris entre deux sections lumineuses voisines étaient constitués par un tronçon du fil de tungs- tène dont étaient réalisées lesdites sections enveloppé, à pas de 75 >um, de fil de molybdène de 50 ym. Le mandrin d'enroulement présentait un diamètre de 517 pm. L'ampoule était remplie d'argon, additionné de 0,3% en volume de CH2Br2. Pression de remplissage à la température ambiante normale 2,5 x 105 Pa. Lors du fonctionnement, la lampe dissipait, à 180 V, une puissance de 880 W. La longueur totale de la lampe était de 495 mm. La puissance par cm de la lon- gueur de la lampe était de 17,7 W. Le filament fut réali- sé de la façon illustrée à l'aide de a figure 1. Des essais de résistance aux chocs,-aux vibra- tions, ainsi que des essais d'allumage avec ces lampes donnaient des résultats très satisfaisants. On constata notamment une grande stabilité du filament. REVENDICATION Lampe à incandescence électrique comportant une ampoule tubulaire (11, 31) dont les extrémités (12, 32) enferment d'une façon étanche au vide, une entrée de courant (13, 33) connectée à un filament (14, 34) tendu longitudinalement dans l'ampoule, filament qui présente plusieurs sections lumineuses (15, 16, 17, 35, 36) consti- tuées par du fil (18, 38) enroulé hélicoidalement, dont des sections lumineuses voisines (15, 16, 35, 36) sont reliées entre elles par un tronçon du fil de tungstène, dont sont réalisées par enroulement lesdites sections, tronçon de fil de tungstène (18, 38) qui s'étend essen- tiellement dans la direction longitudinale, du filament, caractériée en ce que le tronçon de fil tungstène (18, 38) compris entre les sections lumineuses voisines (15, 16, 35, 36) est enveloppé de fil (19, 39) en un métàl moins précieux que le tungstène.