Brevet FR2539304A1 — publié le 19840720

2539304. "Dispositif d'irradiation " L'invention concerne un dispositif d'irradiation servant à émettre du rayonnement ultraviolet, dispositif qui comporte un bot- tier dans lequel sont disposées plusieurs lampes à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression tubulaires parallèles, émettant en régime au moins du rayonnement ultraviolet d'une longueur d'onde supérieure à 315 nm La paroi intérieure de chaque lampe étant munie d'une couche réflectrice de rayonnement ultraviolet s'étendant sur la longueur de la lampe et présente sur une partie de la périphérie. Un tel dispositif d'irradiation est connu de la demande de brevet néerlandais mise à la disposition publique N' 77 10 575. Le susdit dispositif est appliqué pour des buts photochimi- ques ou photobiologiques par exemple dans des lits solaires et appa- reils solaires, cas dans lequel la peau d'une personne se trouvant sur ou près de ladite paroi perméable est exposée, pendant quelque temps, au rayonnement ultraviolet notamment à du rayonnement ultra- violet d'une longueur d'onde supérieure à 315 nm (rayonnement UV-A). En vue d'augmenter le rendement de rayonnement du disposi- tif, selon Offenlegungsschrift allemand 28 04 228, un réflecteur en forme de bac est prévu derrière chaque lampe tubulaire Pour augmen- ter davantage le rendement de rayonnement, il serait possible d'aug- menter le nombre de lampes dans le boîtier, mais on a constaté que cela réduit fortement la contribution relative des réflecteurs au rendement de rayonnement De plus, on a constaté que, entre autres par suite de la faible ventilation, peu d'air frais circule le long des parois des lampes et que la température de fonctionnement de cette dernière acquiert très vite une valeur trop élevée La pres- sion de la vapeur de mercure atteint une valeur supérieure à environ 6 x 10 3 torr Dans le cas d'une pression de vapeur supérieure a 6 x 103 torr, le rendement de conversion de la puissance électri- que amenée à une lampe en rayonnement de résonnance de mercure d'une longueur de 254 nm baisse De plus, le rendement d'un ventilateur prévu assez-souvent au-dessous des réflecteurs dans le boîtier du dispositif connu pour le refroidissement des lampes est assez -2- faible par suite de la présence desdits réflecteurs. La susdite demande de brevet néerlandais mise à la dispo- sition publique décrit une chambre d'irradiation présentant un sys- tème de lampes d'irradiation luminescentes munies d'une couche ré- flectrice interne et entourant une enceinte d'irradiation De plus, les faces supérieure et inférieure de l'enceinte d'irradiation pré- sentent des réflecteurs Les lampes sont entourées d'une enveloppe protectrice transparante Il se produit le risque qu'étant donné le faible refroidissement, la pression de la vapeur de mercure contenue dans la lampe n'acquière une valeur trop élevée et que le rendement de rayonnement ne soit réduit Etant donné la présence desdites en- veloppes, le nombre de lampes pouvant être utilisées dans le dispo- sitif est assez faible De plus, il se produit le risque d'une ré- duction du rendement de rayonnement au cours du fonctionnement par absorption de rayonnement par l'enveloppe. L'invention vise à fournir un dispositif d'irradiation dans lequel le rendement de rayonnement est fortement augmenté, com- parativement au dispositif connu et les susdits inconvénients sont éliminés. Conformément à l'invention, un dispositif d'irradiation du genre mentionné dans le préambule est caractérisé en ce que les axes longitudinaux des deux lampes à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression tubulaire se situent à une distance de 1,01 D à 1,20 D, D étant le diamètre extérieur de la lampe tubulaire. Un dispositif d'irradiation conforme à l'invention offre l'avantage de pouvoir appliquer un grand nombre de lampes sans modi- fier les dimensions du boîtier On a constaté que, grâce à l'absence d'une enveloppe externe, autour de la lampe la température de fonc- tionnement des lampes peut être convenablement stabilisée à une va- leur à laquelle le susdit rendement de conversion est optimal, par exemple à l'aide d'un ventilateur présent dans le boîtier De plus, l'omission de l'enveloppe ou réflecteur externe réduit le prix de revient La couche réflectrice dans une lampe s'étend sur une partie de la périphérie de la paroi intérieure comprise entre 1800 à 240 . Dans la lampe est formée une fenêtre de sortie de rayonnement (exempte de matériau réflecteur) qui est dimensionnée de façon qu'en. -3- combinaison avec le susdit espacement des lampes, le dispositif d'irradiation présente un rendement de rayonnement très favorable. Le rendement de-rayonnement du dispositif par une unité de surface de la face de sortie de rayonnement est très élevé On a constaté qu'il subsiste suffisamment d'espace entre les lampes pour permettre la circulation d'air relativement frais De plus, le ren- dement des lampes n'est guère affecté pendant leur fonctionnement. La couche réflectrice des lampes contient de préférence de l'oxyde d'aluminium On a constaté que lors d'une longue durée de fonctionnement, un tel matériau présente un coefficient de réflexion élevé pour le rayonnement ultraviolet d'une longueur d'onde supé- rieure à 315 nm émis par les lampes. Dans le dispositif d'irradiation conforme à l'invention sont utilisées de préférence des lampes à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression, dans lesquelles la couche luminescente émettant le rayonnement ultraviolet est présente sur toute la péri- phérie de la paroi intérieure La couche s'étend également sur ladi- te couche-réflectrice La couche luminescente contient de préférence du tétraborate de strontium activé à l'aide d'europium bivalent émettant une bande étroite de rayonnement ultraviolet (A m max environ 370 nn) Dans une forme de réalisation alternative, la cou- che luminescente contient du disilicate de baryum activé à l'aide de plomb (-A max = environ 350 nm). Le dispositif d'irradiation conforme à l'invention peut être appliqué comme lit solaire, plafond solaire ou paroi solaire A cet effet, d'assez longues lampes à décharge à basse pression (d'une longueur d'environ 1,80 m) sont disposées dans le bottier Toute- fois, dans le cas d'application comme dispositif d'irradiation pour le visage, la longueur des lampes est assez faible (par exemple environ 0,60 m). La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut -tre réalisée. La figure 1 représente schématiquement en perspective un dispositif d'irradiation conforme à l'invention. La figure 2 montre en coupe transversale le dispositif d'irradiation selon la figure 1 dans le plan II-II. 2539304, -4- La figure 3 est une section transversale d'une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression convenant à un dispositif d'irradiation selon la figure 1. Le dispositif d'irradiation selon la figure 1, qui est réalisé comme lit solaire-et qui sert à émettre du rayonnement ultraviolet comporte un boîtier 1, présentant plusieurs parois per- pendiculaires entre elles La face supérieure du bobtier est munie d'une plaque en verre 2, qui est perméable au rayonnement ultravio- let Le rayonnement ultraviolet émis pendant le fonctionnement du dispositif présente une longueur d'onde supérieure à 315 nm (rayon- nement UV-A) qui est engendrée par une dizaine de lampes à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression tubulaire 3 disposées dans le bomtier Les lampes sont appliquées d'une façon parallèle entre elles, leur espacement étant très faible Dans une forme de réalisation pratique, le diamètre extérieur de chaque lampe est d'environ 38 am, la distance comprise entre les axes longitudinaux de deux lampes juxtaposées (par exemple entre 3 d et 3 e, voir la fi- gure 2) est de j 41 map (environ 1,07 D) La paroi intérieure 3 a de l'enceinte à décharge en verre de chaque lampe est munie d'une cou- che réflectrice de rayonnement ultraviolet 4 (voir également la fi- gure 3) qui s'étend sur toute la longueur de la lampe et qui est constituée par de l'oxyde de lalominiue à grains fins présente sur 1800 à 2 c 400, de préférence 2000 de la périphérie du tube Il subsis- te une fenêtre de sortie de rayonnement 5 d'environ 160 d qui est exempte dudit matériau réflecteur. Comme le représente la figure 3, sur toute la periphérie de la lampe est en outre présente une couche luminescente 6, qui assure la conversion du rayonnement de résonance de longueur d'onde de 254 na engendré dans la décharge de mercure en rayonnement UV-A. La couche luminescente est présente, tant sur la paroi en verre à l'endroit de ladite fenêtre que sur la couche réflectrice 4 Dans une forme de réalisation, la couche luminescente comporte du tétra- borate de strontium activé à l'aide d'europium bivalent Le rayon- nement ultraviolet émis par ce matériau luminescent présente une longueur d'onde ( ^) d'environ 370 nm. max Comme le représente la figure 3, les lampes à décharge -5- tubulaires sont disposées d'une façon peu espacée En combinaison avec la couche réflectrice 4, on obtient un rendement de rayonnement optimal et l'utilisation d'un réflecteur externe est évitée La tem- pérature de fonctionnement optimale dans les lampes est réalisée par refroidissement du paroi des lampes, ce qui s'effectue par soufflage d'air relativement frais le long des parois des lampes Cela est atteint avec un ventilateur 7 présent dans le bottier et représenté schématiquement sur la figure 2. Dans une forme de réalisation pratique, le boîtier présen- te une longueur d'environ 2 m, une hauteur d'environ 15 cm et une largeur d'environ 60 cm La longueur des lampes tubulaires est d'en- viron 1,80 m (puissance environ 85 W, diamètre externe 38 mm, espa- cement entre les axes longitudinaux de deux lampes voisines environ 41 mm) Sur la paroi intérieure de chaque lampe était appliquée une couche réflectrice de rayonnement ultraviolet contenant de l'oxyde d'aluminium sur 200 ) et puis une couche luminescente, contenant du borate de strontium activé à l'aide d'europium bivalent On a cons- taté qu'avec les susdites dimensions du bottier, il était possible de disposer dix lampes de façon que 85 % du rayonnement ultraviolet émis par les lampes quittait le boîtier par l'intermédiaire de la plaque transparente 3. -6- REVENDICATIONS 1 Dispositif d'irradiation servant à émettre du rayonnement ultraviolet, dispositif qui comporte un boîtier dans lequel sont disposées plusieurs lampes à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression tubulaires parallèles, émettant en régime au moins du rayonnement ultraviolet d'une longueur d'onde supérieure à 315 nm, la paroi intérieure de chaque lampe étant munie d'une couche réflec- trice de rayonnement ultraviolet s'étendant sur la longueur de la lampe sur une partie de la périphérie tubulaire de la lampe carac- térisé en ce que les axes longitudinaux des deux lampes à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression tubulaire se situent à une distance de 1,6 D, D étant le diamètre extérieur de la lampe tubulaire. 2 Dispositif d'irradiation selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le diamètre externe des lampes tubulaires est d'au maximum 38 mm et la distance comprise entre les axes longitudinaux de deux lampes juxtaposées est 41 mm.