Brevet FR2538950A1 — publié le 19840706

-1 2538950 "Lampe à décharge dans le gaz " L'invention concerne une lampe à décharge dans le gaz com- portant une ampoule en verre étanche au vide, qui est remplie d'une vapeur métallique et d'un gaz rare, lampe qui est destinée à fonc- tionner sous une tension d'alimentation à haute fréquence, fonction- nement lors duquel une décharge électrique est engendrée dans l'am- poule alors que sur une paroi située autour de la décharge est pré- sente une couche conductrice transparente. Par "lampe fonctionnant à haute fréquence", il y a lieu d'entendre par la suite une lampe fonctionnant sous une tension d'a- limentation à fréquence supérieure à environ 20 k H. Une lampe à décharge du genre mentionné ci-dessus est par exemple une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pres- sion présentant une ampoule munie d'électrodes qui sont connectées à un circuit électronique pour le fonctionnement à haute fréquence, une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression ou à basse pression ou bien une lampe à décharge dite sans électrode, un champ électromagnétique à haute fréquence étant induit dans l'ampoule, par exemple à l'aide d'un noyau en matériau magnétique, comme de la fer- rite. Un problème qui se pose pendant le fonctionnement des sus- dites lampes à décharge, notamment dans le cas de lampes à décharge dans le gaz sans électrode, est la formation d'un champ électromagné- tique en dehors de l'ampoule dans l'ambiance de la lampe, ce qui se traduit par la formation de courants parasites à haute fréquence sur le secteur Tant pour l'intensité des champs électromagnétiques si- tuées à l'extérieur de la lampe que pour la grandeur-des courants parasites s'appliquent des normes internationales, comme VDE, CISPR et FCC Ces normes indiquent une limite pour la valeur maximale de la perturbation. De la demande de brevet japonais publiée ND 51-78660 est connue une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pres- sion sans électrodes fonctionnant à haute fréquence présentant une ampoule, dont la paroi intérieure est munie d'une couche conductrice transparente, qui est connectée à un organe de traversée en forme de -2fil appliqué dans la paroi de l'ampoule, organe de traversée qui est mis à la terre, lors du fonctionnement de la lampe Cette demande de brevet décrit que l'intensité de champ électromagnétique est réduite à l'extérieur de l'ampoule Touefois, on a constaté que dans ces lampes o la couche conductrice est mise à la terre, il se produit des courants parasites électriques gênants sur le secteur, ce qui constitue un inconvénient du fait que dans ce cas il est impossible de satisfaire aux susdites normes. L'invention vise à fournir une lampe à décharge dans le gaz qui fonctionne sous une tension d'alimentation à haute fréquence, lampe qui satisfait aux susdites normes concernant le degré dans le- quel les courants parasites électriques sont-admissibles sur le sec- teur Conformément à l'invention, une lampe à décharge dans le gaz du genre mentionné dans le préambule est caractérisée en ce que dans la condition de fonctionnement de la lampe, la couche conductrice trans- parente est connectée à l'un des fils d'alimentation du secteur. Dans une lampe conforme à l'invention, la perturbation électrique à haute fréquence du secteur est réduite pendant le fonc- tionnement à une valeur qui est largement inférieure à la norme en question L'invention est basée sur l'idée que la composante électri- que du champ électromagnétique peut être considérée comme une source de tension à haute fréquence présentant une résistance interne déter- minée qui est connectée d'un côté au secteur dans les conditions de fonctionnement La couche conductrice intérieure constitue une impé- dance qui shunte cette source de tension Cette impédance présentant une faible valeur ohmique par rapport à l'impédance parasite de la source à la terre, le courant est réduit par l'intermédiaire de cette impédance parasite, de sorte que le courant parasite circulant alors par l'intermédiaire de l'impédance parasite des conducteurs du sec- teur reste au-dessous de la norme Dans les lampes o l'ampoule et l'unité d'alimentation constituent un ensemble, comme par exemple dans les lampes sans électrode, un corps conducteur de faible valeur ohmique (comme un boîtier en fer blanc) est présent autour de l'unité et est connecté en régime à l'un des conducteurs du secteur Ainsi, des courants parasites indésirables sont également évités par l'in- termédiaire de la terre. *Dans une forme de réalisation spéciale de la lampe confor- -3- me à l'invention, la couche transparente conductrice est constituée par de l'oxyde d'indium dopé à l'aide d'étain Une telle couche s'ap- plique d'une façon simple sur la paroi intérieure de l'ampoule, par exemple par projection d'une solution contenant du chlorure d'indium et une petite quantité de chlorure dtétain dans de l'acétate butyli- que. Comme il a déjà été mentionné ci-dessus, l'invention peut être appliquée à plusieurs genres de lampes Dans une lampe à déchar- ge dans la vapeur de mercure à basse pression luminescente conforme à l'invention, la couche conductrice est présente entre la paroi en verre et la couche luminescente Dans les lampes à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression et à basse pression qui sont munies d'une ampoule extérieure située autour de l'enceinte à décharge, la couche transparente conductrice se trouve de préférence sur la paroi intérieure de l'ampoule extérieure. De très bons résultats furent obtenus avec une lampe à dé- charge sans électrode fonctionnant à une fréquence supérieure à 1 M Hz, la résistance par carré de la couche conductrice transparente étant au maximum de 100 Ohms Dans une forme de réalisation de ladite lam- pe, l'ampoule présente un noyau en matériau magnétique dans lequel peut être induit un champ magnétique à haute fréquence à l'aide de l'unité d'alimentation électrique Dans l'ampoule est engendré un champ électromagnétique L'ampoule contient une petite quantité de vapeur de mercure et un gaz rare Dans la forme de réalisation, la paroi intérieure de l'ampoule comporte, outre la couche conductrice transparente, également une couche luminescente appliquée sur ladite couche et assurant la conversion du rayonnement ultra-violet engendré dans l'ampoule en lumière visible Le noyau magnétique est constitué par de la ferrite et est sous forme de barre (voir par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3,521,120). Dans une forme de réalisation spéciale de la lampe décrite ci-dessus, plusieurs anneaux métalliques (par exemple 3 à 5) qui en- ferment complètement la décharge sont prévus autour de l'ampoule. Ainsi, des courants parasites induits sur les conducteurs du secteur sont fortement réduits par suite de la présence d'un champ magnéti- que Dans une forme de réalisation, lesdits anneaux métalliques sont -4sous forme de couches d'une largeur de quelques millimètres et d'une épaisseur de 100 um par exemple, appliquées par projection sur la paroi extérieure de l'ampoule De préférence, les anneaux sont réali- sés avec des fils métalliques qui se situent dans des rainures ména- gées dans la paroi intérieure de l'ampoule On a constaté que dans ce cas, le blindage du champ magnétique est suffisamment efficace. La description ci-après, en se référant au dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique représente schématiquement, partiellement en vue, partiellement en coupe longitudinale, une forme de réalisa- tion d'une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pres- sion sans électrode conforme à l'invention La lampe est munie d'une ampoule en verre 1 qui est remplie d'une quantité de mercure et d'un gaz rare, comme de l'argon De plus, la lampe est munie d'un noyau en forme de barre 2 en matériau magnétique (ferrite), qui est appliqué dans une bobine d'induction 3 Le noyau 2 et la bobine 3 se trouvent dans une partie en retrait 4 de l'ampoule 1 située près de l'axe lon- gitudinal de la lampe La bobine 3 comporte plusieurs spires en fil de cuivre (par exemple sept) dont un petit nombre est représenté sur le dessin La bobine 3 est connectée à l'unité d'alimentation élec-_ trique 5 (représentée schématiquement sur le dessin), à l'aide de laquelle un champ électromagnétique à haute fréquence est induit dans l'ampoule 1 Ce champ est entouré de la paroi de l'ampoule, sur la paroi intérieure de laquelle est présente une couche conductrice transparente 6 Ainsi, la lampe est protégée contre le risque de con- tact Sur cette couche 6 est appliquée une couche luminescente 7, qui convertit le rayonnement ultra-violet engendré dans l'ampoule en lu- mière visible (couche qui est représentée en pointillé sur le des- sin) La couche transparente 6 est connectée par l'intermédiaire d'un boîtier métallique 8 situé autour de l'alimentation 5 (appliquée dans le culot 5 a qui est en matière synthétique) à la paroi de la douille 9 à l'aide de laquelle la lampe peut être vissée dans un support Le fil de connexion est désigné par 10 Lors du fonctionnement de la lampe, la couche conductrice 6 et le boîtier métallique 8 sont con- nectés à l'un des fils d'alimentation du secteur Le fil 10 a permet de brancher l'alimentation 5 de façon directe sur le secteur, lors du -5- fonctionnement de la lampe. La couche conductrice 6 est transparente, ce qui veut dire que la lumière engendrée par la couche luminescente 7 est pratique- ment complètement transmise par la couche La couche conductrice 6 traverse la paroi de l'ampoule 1 à l'endroit o cette paroi est fixée d'une façon étanche au vide à la plaque de base en verre 11. Cette connexion s'établit à l'aide d'un matériau de connexion appro- prié, comme de l'émail vitrifié Un corps métallique électroconduc- teur en U 12 est fixé à un endroit situé sur le bord de la paroi de l'ampoule et connecté d'un côté à la couche 6 et de l'autre côté au fil 10 Le culot 5 a présente un rebord 5 b, qui est si élevé que la lampe est protégée contre le contact La couche 6 est constituée par de l'oxyde d'indium dopé à l'aide d'étain et présentant une résistan- ce par surface carrée d'au maximum 100 Ohms La couche conductrice 6 peut être constituée comme une impédance à basse valeur ohmique, qui est montée en parallèle par rapport à la source de tension à haute fréquence Notamment aux fréquences de fonctionnement supérieures à 1 M Hz et d'une valeur ohmique inférieure à 100 Ohms, on empêche que par suite de l'impédance parasite (et, de ce fait, par suite du courant parasite traversant les conducteurs du secteur) le courant présente une valeur telle que les normes en question sont dépassées. Dans la forme de réalisation représentée sur le dessin trois anneaux en cuivre 13, 14 et 15 entourant la décharge sont pré- sents autour de l'ampoule 1 à la hauteur de la bobine d'induction 3 et se situent dans des rainures spéciales ménagées à cet effet dans la paroi extérieure de l'ampoule Grâce à la présence des anneaux, on empêche que la lampe fasse office de source parasite magnétique, de sorte que des courants parasites sont induits sur le secteur. Dans une forme de réalisation pratique d'une lampe décrite ci-dessus, le diamètre de l'ampoule en verre est d'environ 6,5 cm, sa longueur d'environ 7,0 cm L'ampoule contient environ 6 mg de mercure et une quantité d'argon sous une pression d'environ 70 Pascals La couche luminescente est constituée par un mélange de deux substances luminescentes, notamment de l'aluminate de cérium magnésium activé à l'aide de therbium et émettant une luminescence verte et de l'oxyde d'yttrium activé à l'aide d'europium trivalent et émettant une lumi- nescence rouge Le matériau magnétique du noyau en forme de barre est -6- constitué par une ferrite présentant une perméabilité relative d'en- viron 200 Autour de ce noyau en ferrite est prévue une bobine d'in- duction constituée par un fil en cuivre d'un diamètre de 0,5 mm La self-inductance de la bobine est d'environ 4,5/,u H La couche con- ductrice intérieure est appliquée par projection, sur la paroi de l'ampoule, d'une solution contenant du chlorure d'indium et une peti- te quantité de chlorure d'étain dans de l'acétate butylique La ré- sistance par surface carrée est d'environ 20 Ohms La couche conduc- trice est appliquée avant l'application du matériau luminescent L'é- *paisseur de la couche conductrice est d'environ 0,5/um. L'unité d'alimentation électrique est blindée par un bol- tier en fer blanc L'unité d'alimentation contient un oscillateur à haute fréquence présentant une fréquence de 2,65 M Hz Les fils en cuivre 13, 14 et 15 présentent un diamètre d'environ 0,5 mm. Dans le cas d'une puissance amenée à la lampe de 15 W, le flux lumineux est d'environ 900 lumens Le rendement de la lampe est d'environ 60 lm/W. -7- REVENDICATIONS 1 Lampe à décharge dans le gaz comportant une ampoule en ver- re étanche au vide, qui est remplie d'une vapeur métallique et d'un gaz rare, lampe qui est destinée à fonctionner sous une tension d'a- limentation à haute fréquence, fonctionnement lors duquel une déchar- ge électrique est engendrée dans l'ampoule alors que sur une paroi située autour de la décharge est présente une couche conductrice transparente, caractérisée en ce que dans les conditions de fonction- nement de la lampe, la couche conductrice transparente est connectée à l'un des fils d'alimentation du secteur. 2 Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche conductrice est constituée par de l'oxyde d'indium dopé à l'aide d'étain. 3 Lampe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la lampe est une lampe sans électrode qui fonctionne sous une tension d'alimentation présentant une fréquence supérieure à 1 M Hz, la résis- tance par surface carrée de la couche conductrice transparente étant au maximum 100 Ohms. 4 Lampe selon la revendication 3, caractérisée en ce que sur la paroi de l'ampoule sont prévus plusieurs anneaux métalliques en- fermant la décharge.