Brevet FR2542136A1 — publié le 19840907

SS 42 1 36 "Lampe à incandescence à l'halogène". L'invention concerne une lampe à incandescence à l'halog 5- ne, munie d'une ampoule scellée hermétiquement perméable à la lumiè- re, dont la paroi est traversée par des entrées de courant s'étendant jusque dans l'intérieur de l'ampoule, o elles sont reliées aux ex- trémités d'un filament disposé dans l'intérieur, ampoule qui est rem- plie d'un gaz inerte contenant de l'halogène Une telle lampe est connue, entre autres du brevet britannique 2 025 127. Il est avantageux de calculer des lampes à incandescence à l'halogène à utiliser sous une tension basse, du fait que le filament présente alors de petites dimensions et que la lumière rayonnée peut être concentrée d'une façon très efficace Par "tension basse", il y lieu d'entendre une tension qui est au moins deux fois comprise dans la tension du secteur Toutefois, s'il faut utiliser un grand nombre de lampes à tension basse, elles présentent l'inconvénient de requé- rir beaucoup de transformateurs ou, dans le cas d'utilisation d'un ou plusieurs transformateurs, et de faire que le circuit secondaire soit traversé par des courants d'intensité très élevée. Ces inconvénients pourraient être évités lorsque les lampes sont montées en série pour fonctionner sur la tension du secteur, si ce n'était qu'il se produit le risque d'explosion de lampe En effet, lorsque le filament d'une lampe de la série claque à la fin de sa durée de vie, il peut se produire un arc à décharge Cet arc peut se dilater à la longue pour toucher la paroi de l'ampoule qui, de ce fait, s'échauffe, après quoi suit l'explosion de l'ampoule. Le risque d'explosion n'est pas évité par incorporation d'un fusible dans le circuit de courant, du fait que les autres lam- pes du montage en série limitent le courant traversant le circuit et que ce courant n'augmente pas ou guère lorsqu'un arc à décharge se produit dans une lampe. Mieme si l'on choisit le remplissage de gaz de la lampe de façon que l'arc à décharge présente une tension de ré-amorçage éle- vée, on ne réussit toujours pas à éviter le ré-amorçage de l'arc, du fait qu'après chaque passage par zéro de la tension et avant qu'un courant ne traverse le circuit, la lampe défectueuse est soumise à la tension du secteur et les lampes fonctionnant sous une tension basse sont en général petites, de sorte que la distance comprise entre les -2- points d'action d'un arc à décharge est donc également petite. L'invention vise à fournir une lampe à l'halogène dans la- quelle l'arc à décharge s'éteint plus rapidement et le risque d'ex- plosion de l'ampoule est évité. Conformément à l'invention, ce but est atteint avec une lampe a incandescence à l'halogène du genre mentionne dans le préam- bule du fait qu'au moins l'une des entrées de courant est enfermée par un tube d'isolation ancré dans la paroi de l'ampoule, s'étendant jusqu'au filament et, dans le cas o la partie de l'entrée de cou- rant située dans l'intérieur de l'ampoule est constituée par du ma- tériau plus épais que le filament, jusqu 'à l'extrémité de l'entrée de courant située dans l'intérieur de l'ampoule. Il peut être avantageux que l'autre entrée de courant soit également enfermée par un tel tube d'isolation Une extinction plus rapide d'un arc à décharge peut être le résultat d'une telle disposi- tion. L'extinction de l'arc à décharge peut être accélérée par utilisation d'un remplissage de gaz fournissant une résistance plus élevée dans l'arc à décharge et, de ce fait, une énergie plus élevée dissipée par l'arc à décharge Abstraction faite du composant halogè- ne, un tel remplissage gazeux est de l'hélium, de l'azote ou un mé- lange gazeux présentant une teneur d'au moins l'un de ces gaz. Un filament fond à l'endroit le plus chaud à la fin de sa durée de vie D'une façon générale, cet endroit se situe au centre du filament bien qu'il puisse se situer également à un autre endroit centre lorsque le fil du filament présente une partie plus mince par suite d'une imperfection L'arc à décharge qui se produit fait fondre de plus en plus le filament et l'arc va s'étendre de plus en plus vers l'une des entrées de courant ou vers les deux En l'absence d'un tube d'isolation enfermant l'entrée de courant, l'arc pourrait se maintenir longtemps sur les entrées de courant qui jouent alors le rôle d'électrodes Afin de limiter les pertes d'énergie dans les con- ducteurs, lors du fonctionnement de la lampe, et également pour sup- porter d'une façon mécanique suffisante le filament, les entrées de courant peuvent être plus épaisses que le matériau dont-est formé le filament De plus, dans le cas o les entrées de courant sont cons- -3- tituées par du matériau de même épaisseur ou par le matériau dont est réalisé le filament, en l'absencede la disposition conforme à l'in- vention, il se peut qu'un-arc se maitienne jusqu'à ce qu'il en ré- suite l'explosion. Lorsqu'un arc à décharge s'est dilaté de façon à s'infil- trer dans un tube d'isolation, il est forcé à la contraction alors la. résistance dans l'arc et la tension de ce dernier augmentent Du mé- tal qui se fond et s'evapore dans le tube d'isolation provoque une augmentation de la pression de gaz dans le tube Par ces agents, l'arc est porté à extinction Si les deux entrées de courant sont enfermées par un tube d'isolation, peu importe que l'une ou l'autre des entrées courant soit atteinte la première par l'arc à décharge. Dans le cas o seule une entrée de courant est logée dans un tube d'isolation, il faut plus de temps-avant que l'arc ne s'éteigne si l'entrée de courant non enveloppée est atteinte la première par l'arc Toutefois, même dans ce dernier cas, il s'avère'que la lampe conforme à l'invention est fiable. L'azote ou l'hélium comme le composant de gaz inerte ou l'un des composants de gaz inerte du remplissage gazeux accélère la disparition par fusion du filament et raccourcit la durée se produi- sant entre la naissance de l'arc et l'arrivée d'une entrée de courant par l'arc. Du fait que le tube d'isolation se trouve partiellement dans la proximité du filament, on choisit pour ce dernier un matériau résistant aux températures élevées, comme le verre de quartz ou du verre présentant une teneur en poids très élevée, (par exemple au moins 95 %) en Si O 2 Il est évident que l'extinction d'un arc à dé- charge dans une lampe conforme à l'invention n'est pas tributaire de la position de fonctionnement de la lampe. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 1 715 580 décrit une lampe pour des buts d'éclairage général, dans laquelle deux tubes en verre concentriques sont appliqués autour de chacune des deux entrées de courant épaisses, tubes dont au moins l'un est toujours fixé au tube à rebord et l'autre pouvant coulisser Les entrées de courant sortent chacune des tubes en question par leur extrémité située dans l'ampoule A partir de l'extrémité de chacune des entrées de courant est tendu un film mince, vers un corps en verre fixé au tube à re- -> 4 bords, de façon à maintenir les tubes en verre coulissables Lors- qu'il se produit un arc à décharge dans la lampe, il faut qu'au moins l'un desdits fils minces fonde Les tubes en verre coulissables ne sont plus maintenus et glissent sur une extrémité de l'entrée de cou- rant jusqu'à s'appliquer contre la paroi de l'ampoule De ce fait, l'entrée de courant est entièrement isolée de son ambiance -par du verre et l'arc à décharge s'éteint. Tant le fonctionnement que la structure de la lampe selon ce brevet des États-Unis d'Amérique différent essentiellement de ceux de la lampe conforme à l'invention Selon le brevet, l'entrée de cou- rant relativement épaisse est entourée d'un tube d'isolation sur tou- te sa longueur après la formation d'un arc L'entrée de courant est ainsi entièrement isolée Conformément à l'invention, dès le début, l'entrée de courant est entièrement enfermée sur toute sa longueur dans le cas o celle-ci est réalisée en matériau plus épais que le matériau dont est enroulé le filament Néanmoins, une isolation tota- le de cette entrée de courant ne se produit pas dans le cas de forma- tion d'un arc à décharge. La lampe selon le brevet est d'une structure compliquée, elle présente des parties mobiles et demande beaucoup de matériau La lampe conforme à l'invention est d'une structure très simple et ne demande que peu de matériau. La lampe selon le brevet présente l'inconvénient essentiel de n'éteindre un arc à décharge que dans le cas de fusion du fil min- ce, alors qu'il est nullement sûr que ce fil soit porté à fusion, du fait que l'arc n'attaque pas ce fil, mais l'entrée de courant Toute- fois, un très grave inconvénient de la lampe selon ce brevet réside dans la condition essentielle nécessaire pour l'extinction de l'arc, que la lampe fonctionne de façon que son culot se trouve en haut En effet, dans toute autre position-de fonctionnement, le tube en verre coulissable ne se déplace pas En revanche, dans la lampe conforme à l'invention, l'arc est éteint, indépendamment de la position de fonc- tionnement de la lampe La description ci-après, en se référant aux dessins an- nexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une première forme de réalisation en 25421 36 -5- vue latérale. La figure 2 représente une deuxiÈme forme de réalisation en vue latérale. La figure 3 représente une troisième forme de réalisation en vue latérale. Sur la figure 1, la lampe présente une ampoule hermétique 1, dont une extrémité est munie d'un pincement 2 A travers la paroi, et le pincement, s'étendent des entrées de courant 9, 10, 3; 10, 9, 4 jusque dans l'intérieur 5 de l'ampoule o elles sont reliées aux extrémités 6 d'un filament doublement spiralé 7 prévu dans l'inté- rieur 5 L'entrée de courant 3 est enfermée par un tube d'isolation 8 qui est ancré dans la paroi, par le pincement 2, et qui entoure l'en- trée d'un jeu capillaire, ce tube étant réalisé en verre de quartz, tout comme l'ampoule 1 Le tube 8 s'étend jusqu'à l'extrémité de l'entrée de courant 9, 10, 3 située dans l'intérieur 5 Cette entrée est constituée par une entrée de courant extérieure 10 qui est soudée à une feuille métallique 9 qui sert d'entrée de courant et dont l'au- tre extrémité est soudée à une entrée de courant intérieure 3 L'am- poule est remplie d'une gaz inerte contenant de l'halogène. Sur la figure 2, les parties correspondantes sont désignées par le même chiffre de référence Sur cette figure, les deux entrées de courant 10, 9, 23; 10, 9, 24 sont entourées d'un tube d'isolation 28 La lampe présente un filament simplement spiralé 27 Les parties 23, 24, des entrées de courant, situées dans l'intérieur 5, consti- tuent un ensemble avec une extrémité 26 du filament 27. Sur la figure 3, les parties correspondantes sont désignées par un chiffre de référence supérieur de 10 à celui sur la figure 1. La lampe représentée est une lampe à-deux pincements Les deux en- trées de courant 20, 19, 13 et 20, 19, 14 présentent un tube d'isola- tion-18 Tout comme celle sur la figure 2, la lampe est remplie d'un gaz inerte contenant de l'halogène. Les lampes présentant deux tubes d'isolation qui, du reste, présentant la forme selon la figure 1, sont remplies à 3 bars de gaz inerte contenant en volume 0,15 % de CH 2 Br 2 Six lampes contenant chacune 150 W, montées en série fonctionnent sous 240 V Lors du fonctionnement, le filament de l'une des lampes fut brûlé à l'aide d'un laser Il se forma un arc à décharge, dont la longueur augmenta. -6- Le tube d'isolation 8 atteint, l'arc s'éteignit. Dans le cas d'utilisation de krypton comme gaz inerte, l'arc ne se dilata que lentement dans la direction longitudinale, mais dans la direction transversale, l'arc resta très limité, de sor- te que la température de l'ampoule n'augmenta guère, ceci également du fait que le courant d'arc fut limité par les autres lampes Grâce à la faible capacité énergétique de l'arc à décharge, il s'écoula 5 secondes avant que l'arc atteignit le tube d'isolation et s'éteignit. A ce moment, l'ampoule de lampe était entièrement intacte Ainsi, on empêche que l'arc ne se maintienne aux entrées de courant 3, 4 comme électrodes. Le même essai fut effectué avec des lampes de structure identique contenant de l'azote comme gaz inerte au lieu de krypton. L'arc à décharge se dilata rapidement dans la direction longitudina- le, de sorte qu'en moins de 1 seconde, il atteignit un tube d'isola- tion et l'arc s'éteignit, alors que l'ampoule était toujours entière- ment intacte. 2542 1 36 -7- REVENDICATIONS: 1 Lampe à incandescence à l'halogéne, munie d'une ampoule ( 1)scellée hermétiquement perméable à la lumière, dont la paroi ( 2) est traversée par des entrées de courant ( 10, 9, 3; 10, 9, 4) svéten- dant jusque dans l'intérieur de l'ampoule o elles' sont reliées aux extrémités ( 6) d'un filament ( 7) disposé dans l'intérieur ( 5), am- poule ( 1) qui est remplie d'un gaz inerte contenant de l'halogène, caractérisée en ce que au moins l'une des entrées de courant ( 10, 9, 3) est enfermée par un tube d'isolation ( 8) ancré dans la paroi ( 2) de l'ampoule ( 1), s'étendant jusqu'au filament ( 7) et; dans le cas o la partie ( 3) de l'entrée de courant ( 10, 9, 3) située dans l'in- térieur ( 5) de l'ampoule ( 1) est constituée par du matériau plus épais que le filament ( 7), jusqu'à l'extrémité de l'entrée de cou- rant ( 10, 9, 3) située dans l'intérieur ( 5) de l'ampoule ( 1) 2 Lam- pe à incandescence à l'halogène, caractérisée en ce que les deux en- trées de courant ( 10, 9, 23; 10, 9, 24) sont enfermées par un tel tube d'isolation ( 28). 3 Lampe à incandescence à l'halogène selon la revendication 1 ou 2, caractérisee en ce que le gaz inerte contient au moins l'un des gaz azote et hélium.