Brevet FR2489039A1 — publié le 19820226

2ksgo3g "Lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pres- sion." L'invention concerne une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression dissipant, en régime, une puissance d'au maximum 200 W, munie d'une enceinte présentant une paroi céramique, dans laquelle sont disposées des électrodes entre lesquelles s'effectue la décharge lors du fonctionnement de la lampe, enceinte qui contient du sodium, du mercure et du xénon, le xénon présentant en régime une pression d'au moins 50 kPa. Une telle lampe, qui est d'un emploi fréquent actuelle- ment, est connue de la demande de brevet français NO 7 810 778. Ces lampes permettent d'atteindre un flux lumi- neux spécifique élevé. Le xénon sert de gaz tampon addition- nel à côté du mercure. Les gaz tampons limitent les pertes de conduction se produisant dans l'enceinte à décharge pen- dant le fonctionnement de la lampe. Dans les lampes présen- tent une pression de xénon assez élevée, les pertes de con- duction sont notablement plus faibles que celles se produi- sant dans les lampes ne contenant que du mercure comme gaz tampon. On a constaté que, lors du fonctionnement, la tem- pérature la plus élevée de la paroi de l'enceinte de la lampe connue est inférieure à celle d'une lampe comparable ne contenant que le mercure comme gaz tampon. Il en résulte une limitation du flux lumineux spécifique obtenable. Cela s'ap- plique notamment aux lampes de puissance réduite, notamment de puissances inférieures à 200 W. L'invention vise à indi- quer une méthode permettant d'éviter, au moins partielle- ment, ledit inconvénient. Conformément à l'invention, une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression du genre mentionné ci- dessus est caractérisée en ce que la paroi de l'enceinte présente une épaisseur, dont la valeur est inférieure à 0,5 mm et égale à au moins 0,2 mm. Dans une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression conforme à l'invention, le flux lumineux 24q9039 spécifique est augmenté par rapport à la lampe connue, dont une épaisseur de paroi de 0,6 mm constitue une dimension cou- rante. On admet que cela est dû entre autres à la tempéra- ture augmentée de la paroi relativement mince de l'enceinte. Une telle augmentation de la température aboutit à une va- riation plus uniforme du profil de température radial du remplissage de l'enceinte. On a constaté qu'un tel profil de température est favorable pour l'obtention d'un flux lu- mineux sp9cifique plus élevé. On obtient l'avantage que, dans des épaisseurs choisies dans la gamme indiquée, la pa- roi de l'enceinte résiste suffisamment à l'attaque du rem- plissage de l'enceinte, ce qui n'était pas à prévoir. Si l'épaisseur de paroi est choisie inférieure à 0,2 mm, les impuretés inévitables du matériau de la paroi et les dé- fauts du réseau dans la paroi peuvent créer des zones si faibles dans la paroi de l'enceinte que cette dernière n'est pas étanche au gaz, voire présente des ruptures. Pendant la vie de la lampe, une enceinte non étanche au gaz amène à disparition des composants de remplissage de l'enceinte. Lors du fonctionnement de la lampe, il en résulte une forte augmentation de la tension d'arc et une variation du point de couleur du rayonnement émis par la lampe. Par "paroi céramique" il y a lieu d'entendre une paroi en matériau polycristallin, par exemple de l'oxyde d'alumi- nium fritté dense, ou un matériau monocristallin, par exem- ple du saphir. Il y a lieu de noter qu'un profil de température amé- lioré pourrait être atteint par réduction du diamètre inter- ne de l'enceinte. Toutefois, les lampes d'une puissance in- férieure à 200 W présentent l'inconvénient que, en cas de fonctionnement sur une source de tension alternative, les crêtes de ré-amorçage nécessaires augmentent par suite du refroidissement important de la décharge pendant le passage par zéro du courant. De plus, le rendement total de la lampe en est affecté. De préférence, la paroi de l'enceinte d'une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression conforme à l'invention est constituée par du matériau polycristallin, dont au moins 80 % des cristaux présentent une grande dimen- sion d'au maximum 60,um. Il en résulte l'avantage que, d'une part, la paroi est étanche au gaz sans affecter, d'autre part, la transmission lumineuse à travers la paroi par suite de limites cristallines et des défauts de réseau. Un exemple de réalisation d'une lampe conforme à l'in- vention sera expliqué ci-après en détail à l'aide d'un des- sin donné à titre d'exemple non limitatif. Sur le dessin, le chiffre de référence 1 désigne une ampoule extérieure de la lampe munie d'un côté d'un culot 2. Dans l'ampoule extérieure est disposée une enceinte à déchar- ge 3. L'enceinte à décharge 3 contient du sodium, du mercure, du xénon dans une quantité telle que, lors du fonctionnement de la lampe, la pression du xénon est supérieure à 50 kPa. L'enceinte à décharge 3 est munie de deux électrodes 4 et 5 entre lesquelles s'effectue la décharge, lors du fonctionne- ment de la lampe. L'électrode 4 est connectée à une entrée de courant rigide 7 à l'aide d'une bande métallique 6. Cette entrée de courant 7 est reliée à un organe de connexion du culot 2. A son tour, l'électrode 5 est connectée, par l'in- termédiaire d'une bande métallique 8, à une entrée de cou- rant rigide 9, qui est reliée à un autre organe de conne- xion du culot 2. Le chiffre 10 désigne un starter à lueur, qui est muni d'une enveloppe en verre 10a. Dans le starter à lueur sont appliquées deux lames bimétalliques 11, 12, dont l'une est reliée à l'entrée de courant rigide 7, l'autre à l'entrée de courant rigide 9. L'enceinte à décharge de la lampe décrite est constituée par de l'oxyde d'aluminium fritté dense, dont au moins 80 % des cristaux présentent une grande dimension d'au maximum 60 um. L'épaisseur de paroi est de 0,45 mm. Pour la réalisation de l'enceinte à décharge, on est parti d'un mélange de poudre d'oxyde d'aluminium contenant, en poids, 0,1 à 0,2 % de MgO. Le mélange est comprimé, avec 2i89o83 un liant (par exemple de la méthylcellulose) et de l'eau, de façon à obtenir une masse plastique et ensuite façonné dans la forme requise par extrusion. Ensuite, le mélange pul- vérulent extrudé est soumis à un processus de frittage à deux phases, comme le décrit le brevet allemand n0 2 313 760. Dans la première phase, la forme tubulaire extrudée est chauffée dans de l'air pendant 1 à 3 heure(s) à une tempé- rature comprise entre 11000C et 14000C. Dans la seconde phase, le chau. fage est effectué à 18000C à 19000C pendant 2 à 6 heures avec passage d'hydrogène. Lors du fonctionnement, la lampe décrite absorbe une puissance de 70 W et est connectée, à une source de tension alternative de 220 V, 50 Hz, par l'intermédiaire d'un ballast de stabilisation inductif d'environ 0,6 H. Ci-dessous, la colonne 1 du tableau mentionne les pa- ramètres les plus importants de la lampe décrite et la co- lonne 2 ceux d'une deuxième lampe conforme à l'invention. En ce qui concerne la structure, la lampe selon la colonne 2 est identique à celle selon la colonne 1, mais présente une autre pression de fonctionnement de xénon. A titre com- paratif, les colonnes 3 et 4 mentionnent les paramètres de deux lampes selon l'état de la technique, l'enceinte à dé- charge présentant une plus grande épaisseur de paroi et étant constituée par du matériau à gros grains. Pour le reste, la structure des lampes selon les colonnes 3 et 4 est identique à celle des lampes conformes à l'invention. (Voir tableau page 5). 248 q03S9 TABLEAU lampes coformes à: lanpes selon l'état) l'invention: de la technique 1 2 3 4__ à----à__ o _ _ _ _ _ _ _ _) (Source d'alimentation (V, Hz):220,50 (Puissance dela lanpe (W): 70 (Espacenent des électrodes (mm): 31 (Diamètre interne: 3,8 (Enceinte à décharge (mm): (Epaisseur de paroi (mm) : 0,45 (Pressn de xén en l'état de:320 (fonctionnement (kPa): (Rapport en poid mercu-: 5,7 (re/sodium (Température maxiamle de:1460 (la paroi (K) (Flux lumineux spécifi-: (que (lm/W): (après 100 heures de:102 ( fonctionnement (après 2000 heures de: 97 (fonctionnement (après 3000 heures de: 95 (fonctionnement (Création de la tension (d'arc après 20000 heu-: - 1 (res de fonctionnement ( :220,50: : 70: : 31: : 3,8: : 0,45: :709: : 5,7: :: :1430: :110: o, :107: 95 :110: 92 : -4 : 220,50) :70) :31) 8: 3,8) :) 6: o0,6) : 709) :) 7: 5,7) :) : 1380) :) :) :) : 105) :) : 100) :) :97) :) :) :-6) :) :) ( Colonne (: ( Du tableau il ressort que dans le cas des lampes conformes à l'invention, le flux lumineux spé- cifique est supérieur d'environ 5 % à celui des lampes non conformes à l'invention. Ce gain en flux lumineux spécifique peut être maintenu pendant la durée de vie. Dans un autre exemple d'unel mpe conforme à l'invention, l'enceinte à décharge présente une paroi d'une épaisseur de 0,3 mm. La pression de xénon se produisant pendant le fonctionnement de la lampe est d'environ 1, 06.103 kPa, et la température maximale de la paroi et d'environ 1560 K. La lampe dissipe une puissance de 70 W et après 100 heures de fonctionne- ment, le flux lumineux spécifique est de 113 lm/W0 Après 2000 heures de fonctionnement, le flux lumineux spécifique est de 112 lm/W. La paroi de l'ampoule est constituée par de l'oxyde d'aluminium fritté dense, dont au moins % des cristaux présentent une grande dimension d'au maximum 60 /um. Après 2000 heures de fonctionnement, la tension d'arc est augmentée de 3 V, alors que les in- dices du point de couleur du rayonnement émis pendant la période de 2000 heures de fonctionnement présentent les valeurs suivantes: - 0 heure de fonctionnement x = 0,544; y = 0,425 - 100 heures de fonctionnement x = 0, 544; y = o,425 - 1000 heures de fonctionnement x = 0,541; y = 0,423 - 2000 heures de fonctionnement x = 0,541; y = 0,424. Il en ressort que, pendant 2000 heures de fonctionnement, le remplissage de l'enceinte à décharge reste pratiquement constant pour en ce qui concerne la quantité et la composition. REVENDICATIONS 1.- Lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression dissipant, en régime, une puissance d'au maximum W, munie d'une enceinte (3) présentant une paroi céra- mique, dans laquelle sont disposées des électrodes (4,5) entre lesquelles s'effectue la décharge lors du fonctionne- ment de la lampe, enceinte (3) qui contient du sodium, du mercure et du xénon, le xénon présentant en régime une pres- sion d'au moins 50 kPa, caractérisée en ce que la paroi de l'enceinte (3) présente une épaisseur, dont la valeur est inférieure à 0,5 mm et égale à au moins 0,2 mm. 2.- Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi de l'enceinte à décharge (3) est constituée par du matériau polycristallin, dont au moins 80 % des cris- taux présentent une grande dimension d'au maximum 60 ym.