Brevet FR2495831A1 — publié le 19820611

i DISPOSITIF PASSIF INTERNE D'AMORCAGE POUR LAMPES A DECHARGE La présente invention concerne les lampes à décharge et, plus particulièrement, les dispositifs d'amorçage internes pour de telle lampes. Les dispositifs d'amorçage pour lampes à décharge sont de deux types: ils sont soit des dispositifs actifs tels que des générateur dtimpulsions d'une forme ou d'une autre, soit des dispositifs passi tels que des bandes d'amorçage ou des sondes. Las dispositifs actil présentent l'inconvénient d'ttre coûteux; ils contribuent en plus i augmenter la taille et le poids de l'ensemble. Ils sont en outre di plus en plus complexes, ce qui en diminue la fiabilité. Les dispositifs passifs peuvent être classés en deux catégorisu La première est constituée par les dispositifs passifs externes cou prenant les bandes d'amorçage adjacentes à ou en contact avec la paroi extérieure de la lampe. Par exemple, cette catégorie comprenc bandes et les revêtements conducteurs déposés à l'exterieur de l'an poule et les chemises des culots reliés à la terre. La seconde catd gorie est constituée par les bandes et les revêtements conducteurs déposés à l'intérieur de l'ampoule et les sondes d'amorçage interne Les avantages apportés par chacun des dispositifs de type passe sont fonction du type de la lampe et de son application sur le marc Par exemple, la lampe normalisée de type F40WT12 a généralement une chemise reliée à la terre pour assurer la fonction d'amorçage. Les lampes économisant l'énergie au krypton, du type F 34 W T 12 néces. sitent une bande conductrice interne entre le verre et les lumino- phares. Les bandes externes, par contre, sont appréciées en Europe. Toutefois, bien qu'il soit souhaitable d'utiliser des dispositi d'amorçage, il n'a pas encore été possible de réaliser des lampes ayant un dispositif d'amoçage interne, économique et effectif, qui n'affecte pas le rendement lumineux des lampes. La présente invention a pour but d'obvier è ces inconvénients. Elle a pour objet un dispositif simple, économique etinterne qui est pratiquement invisible lorsque la lampe est achevée. 2 2495831 L'invention a également pour objet un procédé pour réaliser de telles lampes. 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 qui sont traversés chacun par une première et une seconde entréesde courant. Ces der- nières 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'am- poule, un fil d'amorçage. Ce fil est, dans la majeure partie de sa longueur, contiguë à la couche de luminophores. Un gaz incluant de la vapeur de mercure, engendrant et favorisent l'arc, est introduit dans l'ampoule scellée. La lampe est réalisée en positionnant l'ampoule tubulaire préalablement revêtue de la couche de luminophores de manière à recevoir les pieds. Un premier pied est alors introduit puis scellé dans l'ampoule. Le second pied, incluant la troisième entrée de courant et auquel est fixé ce fil d'amorçage, est ensuite 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. Les lampes ainsi réalisées sont simples et économiques. Le fil d'amorçage qui est solide n'a pas tendance à se rompre ou à se détacher, comme c'est généralement le cas avec les bandes internes qui étaient jusqu'à présent utilisées. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture 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 présente invention. Les Figures 2 et 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 fabricatic d'une telle lampe. En référence maintenant aux figures, on voit, Fig.1, une lau à décharge 10 comprenant une ampoule tubulaire de verre 12 sur la paroi interne de laquelle on a déposé une couche de luminophores Des pieds scellés 16,18 referment les extrémités de l'enveloppe] Un gaz incluant du mercure, engendrant et favorisant l'arc, empli l'ampoule 12 après que celle-ci ait été vidée. Les entrées de courant 20 et 22, respectivement 21 et 23, a scellées à travers les pieds 16 et 16. Elles sont électriquement reliées aux électrodes 24 et 26 pour lesquelles elles constituent des supports. De façon générale, on prévoit un queusot non représenté sur la figure, traversant au moins l'un des deux pieds. Une troisièu 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'entrés de 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'e 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 e ce qui concerne la troisième entrée de courant 28, peuvent affect 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 représe 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 2 qui est reliée au fil d'amorçage 30. Ce dernier présente des avantages supplémentaires 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 ltex. 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 fovoriser 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 36 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. La circuit de charge comprend le fil d'amorçage 30, la résistance 48 et la tension d'alimentation V. Le fil d'amorçage 30 est relié à l'électrode 24 par l'intermédiaire de la charge d'espace obtenu pendant l'étape de pré-chauffage. La tension développée entre les armatures du condensateur 44 est fonction de la valeur de ce de'n 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 1 tension d'alimentation V est inversée pendant le demi-cycle suive la tension d'alimentation est positive au point 50 et, avant que le starter 38 se referme, la tension aux bornes du condensateur 4 s'ajoute à la tension dtalimentation à la manière d'un multiplice teur de tension. Cette tension combinée apparait entre 1'électro 24 et le fil d'amorçage 30. La polarité de cette tension est tel que l'électrode 24 est positive par rapport au fil 30. Sans la tension additionnelle fournie par le condensateur 44 la tension disponible n'est pas suffisante pour amorcer la déchar de cathode froide à partir du fil d'amorçage 30. Cette décharge e 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 être 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 grandi 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 ?0. Ceci est anologue 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 achevée, 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. o R E V E N D I C A T I 0 N S 1- Lampe fluorescente constituée par une ampoule de verre de formi tubulaire ayant une première et une seconde extrémités et dont le parois internes sont recouvertes d'un revêtement de luminophores, un premier et un second pieds dans lesquels sont scellés deux entrées de courant fermant respectivement les dites extrémités, ui première et une seconde électrodes étant respectivement fixées à la partie interne des dites entrées de courant, un gaz engendrant et favorisant l'arc emplissant la dite ampoule, la dite lampe étai c a r a c t é r i s é e en ce qu'elle comprend une troisième entrée de courant (28) traversant le dit premier pied (18) et faisant saillie à l'intérieur de l'ampoule à côté de la dite première électrode (26), et un fil solide d'amorçage (30) fixé à l'extrémité interne de la dite troisième entrée de courant (28) e se prolongeant sur la longueur de la dite ampoule jusqu'au voisi- nage immédiat de la dite seconde électrode (24). 2- Lampe selon la revendication 1 caractérisée en ce que le gaz engendrant et favorisant l'arc inclut de la vapeur de mercure et que le matériau constituant le dit fil d'amorçage (30) est prati- quement inerte par rapport à la vapeur de mercure. 3- Lampe selon la revendication 2 caractérisée en ce que le matéri constituant le dit fil d'amorçage (30) est choisi parmi le nickel et l'acier plaqué au nickel.