Brevet FR2544915A1 — publié le 19841026

-1 - "Lampe à décharge dans la vapeur de métal alcalin à basse pression". L'invention concerne une lampe à décharge dans la vapeur de métal alcalin à basse pression, munie d'une enceinte à décharge, qui est disposée dans une ampoule extérieure vidée d'air, les en- trées de courant traversant la paroi de l'ampoule extérieure et la paroi de l'enceinte à décharge vers des électrodes disposées dans l'enceinte à décharge et cette dernière étant munie d'un remplissage gazeux contenant de la vapeur de métal alcalin ionisable, alors que les électrodes présentent un émetteur contenant un oxyde métallique alcalino-terreux, lampe qui présente un fixateur de gaz disposé dans l'enceinte vidée d'air Une lampe à décharge dans la vapeur de so- dium à basse pression de ce genre est connue du brevet britannique 913 468 (GEC 19-12-62). Dans l'enceinte vidée d'air, comprise entre l'ampoule ex- térieure et l'enceinte à décharge, la lampe connue présente une cou- che métallique fixatrice de gaz déposée sur une paroi Elle vise à fixer des gaz résiduels et des gaz dégagés au cours de la durée de vie de la lampe Ainsi, on vise à atteindre et à maintenir un vide élevé, en vue de limiter autant que possible les pertes thermiques résultant de la conduction thermique de ces gaz A titre d'exemple de tels gaz on peut mentionner l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, la vapeur d'eau, le monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. la couche métallique fixatrice peut être constituée par des métaux, comme le baryum, le calcium, le strontium ou le magné- sium La couche métallique s'obtient par chauffage d'un support ou- vert muni d'un tel métal après le vidage de l'ampoule extérieure, de sorte que la majeure partie du métal s'évapore et se dépose en face de l'ouverture du support sur une paroi D'une façon générale, le métal est présent dans le support comme un alliage contenant par exemple de l'aluminium Dans cette forme, le métal fixateur peut être manipulé facilement à l'air L'alliage peut être mêlangé avec une poudre métallique, comme une poudre de nickel, de fer, de titane ou de thorium, par exemple en quantités de poids &gales. 25449 15 -2- Une telle poudre réagit de façon exothermique avec l'al- liage dans le cas de chauffage, de sorte que le dégagement et l'éva- poration du métal fixateur est accéléré D'une façon générale, une partie du métal fixateur subsiste dans le support, le plus souvent comme un composé contenant par exemple de l'oxygène ou le métal avec lequel le métal fixateur est appliqué comme alliage. En dehors de cela, un support présentant un fixateur non évaporable peut être présent dans l'enceinte vidée d'air, par exem- ple une bande métallique revêtue de zirconium-aluminium ou de zirco- nium-nickel. Avant le scellement de l'enceinte à décharge, cette en- ceinte est vidée d'air, alors que les électrodes sont chauffées pour en dégager des gaz absorbés Lors de cet échauffement, il peut se produire du dioxyde de carbone, si l'émetteur est appliqué sur ou dans les électrodes sous forme d'au moins un carbonate, ou de l'eau, si l'émetteur est appliqué sous forme d'hydroxyde(s) Ensuite, l'en- ceinte à décharge est munie de son remplissage gazeux et fermée. On a constaté que, lors de leur chauffage, les électrodes perdent une partie de l'émetteur et qu'il se forme un dépôt sur la paroi de l'enceinte à décharge Ia perte d'une partie de la réserve d'émetteur des électrodes est à l'encontre de la tendance de munir les électrodes d'une quantité d'émetteur aussi grande que possible afin d'empêcher que le manque d'émetteur ne provoque la fin de la durée de vie d'une lampe. De plus, on a constaté que les lampes présentent une ten- sion d'amorçage plus élevée lorsque, les électrodes sont portées lors du processus de production, à une température à laquelle ne se produit tout juste pas de perte d'émetteur. L'invention vise à fournir une lampe à décharge dans la vapeur de métal alcalin à basse pression, qui s'amorce à une tension relativement basse alors que la perte de matériau d'émetteur des électrodes est combattue de façon efficace. Conformément à l'invention, ce but est atteint dans une lampe à décharge dans la vapeur de métal alcalin à basse pression du genre mentionné dans le préambule du fait que l'enceinte à décharge contient un fixateur de gaz à deux ou à trois atomes et un support de fixateur de gaz. 25449 1 5 -3- Le fixateur de gaz peut être appliqué dans l'enceinte à décharge dans une forme qui est usuelle pour l'application dans une ampoule extérieure: un support ouvert muni du fixateur, d'un alliage du fixateur ou d'un alliage du fixateur mélangé avec une poudre mé- tallique qui réagit de façon exothermique avec l'alliage D'autre part, il est possible d'appliquer un support présentant un fixateur non évaporable. Lors de la réalisation de la lampe, l'enceinte à décharge est vidée d'air et les électrodes sont chauffées pour en désorber des gaz et éventuellement pour former l'émetteur à partir de carbo- nates ou d'hydroxydes Lorsque l'enceinte à décharge est débarrassée dans une large mesure d'impuretés, le remplissage est appliqué et l'enceinte à décharge est fermée Lorsqu'une décharge est provoquée pour la première fois dans l'enceinte à décharge, si un fixateur évaporable est appliqué, le métal fixateur peut s'évaporer en majeu- re partie de son support et se déposer en face du support sur la face intérieure de la paroi de l'enceinte à décharge Dans le cas d'un fixateur non évaporable, ce fixateur peut être activé du fait que des impuretés, se trouvant à la surface du fixateur peuvent pé- nétrer par diffusion dans 1 ' intérieur par suite du chauffage du fixateur par l'énergie dissipée dans l'enceinte D'autre part, il est cependant possible de chauffer le support de fixateur par voie inductive et d'évaporer et activer respectivement le fixateur. Le support de fixateur, par exemple un bac annulaire ou- vert ou une bande métallique, peut être disposé dans la proximité d'une électrode, par exemple, il peut être fixé à une entrée de cou- rant reliée à une électrode Dans une forme de réalisation avanta- geuse, le support de fixateur se trouve dans une chambre d'électro- de Dans ce cas, le support atteint une température relativement élevée pendant le fonctionnement, de sorte que le fixateur peut être porté à évaporation ou activation Le support d'un fixateur évapora- ble peut être dirigé de façon que le dépôt du métal fixateur sur la paroi de l'enceinte à décharge n'entrave pas la sortie de la lumière engendrée L'utilisation d'un fixateur évaporable, comme du baryum, offre l'avantage d'une réactivité élevée et d'une grande surface réactive. 25449 1 5 -4- Au cours d'essais de comparaison effectués avec des lampes à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression absorbant en régime 35 W, on a détermine ce qui suit On réalisa trois séries de lampes: Les électrodes d'une première série des lampes furent portées, pas à pas, à environ 11500 C après l'évacuation de l'enceinte à décharge. On ne constata aucun dépôt de matériau d'émetteur sur la paroi de l'enceinte à décharge Puis, l'enceinte à décharge fut munie de son remplissage gazeux et, montée dans une ampoule extérieure, transfor- mée en une lampe finie. Par contre, les électrodes d'une deuxième série de lampes furent portées à environ 12500 C, et dans ce cas on constata le dépôt de matériau d'émetteur sur la paroi de l'enceinte à décharge. Les électrodes d'une troisième serie de lampes furent chauffées d'une façon analogue à celles de la première série Dans l'enceinte à décharge, un support annulaire ouvert était monté près de chacune des électrodes, rempli de 4,5 mg d'un mélange de parties de poids égales de Ba Al 4 et de nickel Après fermeture de l'en- ceinte à décharge, le support de fixateur fut chauffé par voie in- ductive et le métal de fixateur s'évapora pour se déposer en face de l'ouverture du support sur la paroi de l'enceinte à décharge. Du reste, les lampes des deuxième et troisième séries étaient identiques à celles de la première série. Les lampes furent soumises sous une tension qui fut aug- mentée, à pas de 20 V, jusqu'à l'amorçage des lampes Les lampes de la première série ne s'amorcèrent qu'à 620 V, celles de la deuxième série à 580 V et celles de la troisième série déjà à 420 V. Il est avantageux que les lampes conformes à l'invention s'amorcent sous une tension basse du fait que cela fournit une con- sommation d'émetteur plus basse De plus, le risque de rebut provo- qué par une tension d'amorçage trop élevée est ainsi réduit Ces avantages ne sont pas éliminés du fait que la tension d'amorçage des lampes des deux autres séries devient plus basse lorsque le nombre d'heures de fonctionnement augmente pour devenir égale en fin de compte à celles des lampes conformes à l'invention. 25449 15 -5- le brevet britannique 2 007 423 (PIN 8924) décrit une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression, dont l'encein- te à décharge contient une substance susceptible de fixer du potas- sium Cette substance, l'iodure de sodium est plutôt un échangeur d'ions qu'un fixateur de gaz Le potassium dégagé de la paroi de l'enceinte à décharge entre en réaction de substitution avec ladite substance lors de laquelle l'ion sodium de l'iodure est remplacé par un ion potassium et le sodium est dégagé (Na I + K >KI + Na). En revanche, dans la lampe conforme à l'invention, on utilise un fixateur de gaz à deux ou à trois atomes, des gaz tels que 2, 02 2 N 2, Y 20, CO et C 02. La description ci-après, en se référant au dessin annexe, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Ia figure unique représente en vue latérale une forme de réalisation d'une lampe conforme à l'invention. Sur la figure, une enceinte à décharge 1 munie d'un rem- plissage gazeux contenant de la vapeur métallique ionisable est dis- posée dans une ampoule extérieure vidée d'air 2 Des entrées de cou- rant 3 traversent à partir d'un culot 4 à travers la paroi de l'en- ceinte à décharge i vers des électrodes 5 disposées dans l'enceinte à décharge Dans l'ampoule extérieure 2 sont disposés des supports 6 à partir desquels une couche métallique fixatrice 7 est déposée sur la paroi de l'ampoule extérieure. Près de chacune des électrodes, dans l'enceinte à déchar- ge, est monté, un support ouvert respectif 8 en face duquel est ap- pliquée une couche métallique fixatrice de gaz déposée sur la paroi de l'enceinte à décharge 1. La lampe représentée sur le dessin est une lampe à sodium à basse pression de 35 W présentant un remplissage gazeux d'environ 450 mg de Na et un mélange constitué, en volume, de 99 % de néon et 1 % d'argon jusqu'à une pression de 1200 Pa Les électrodes présen- tent comme émetteur un mélange de quantités équimolaires de Ba O, Ca O et Sr O, obtenu à partir de 22 mg d'un mélange de carbonates corres- pondant Les supports ouverts 6 et 8 sont des bacs annulaires, d'o 254491 5 -6- s'est évaporé le baryum qui s'est déposé sous forme d'une couche 7, 9 respective sur la paroi de l'ampoule extérieure 2 et sur la paroi de l'enceinte à décharge 1 Les supports contiennent un résidu cons- titué essentiellement par de l'aluminium-nickel et un peu de composé de baryum. 25449 1 5 -7- REVENDICATIONS: 1 lampe à décharge dans la vapeur de mélal alcalin à basse pression, munie d'une enceinte à décharge ( 1) qui est disposée dans une ampoule extérieure vidée d'air ( 2), les entrées de courant ( 3) traversant la paroi de l'ampoule extérieure et la paroi de l'encein- te à décharge vers des électrodes ( 5) disposées dans l'enceinte à décharge et cette dernière étant munie d'un remplissage gazeux con- tenant de la vapeur de métal alcalin ionisable, alors que les élec- trodes présentent un émetteur contenant un oxyde métallique alcali- no-terreux, lampe qui présente un fixateur de gaz ( 7) disposé dans l'enceinte vidée d'air, caractérisée en ce que l'enceinte à décharge ( 1) contient un fixateur de gaz ( 9) à deux ou à trois atomes et un support de fixateur ( 8). 2 Iampe à décharge dans la vapeur d'un métal alcalin à basse pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte à décharge ( 1) présente une couche métallique fixatrice ( 9) appli- quée en face d'une ouverture d'un support ouvert ( 8) monté près d'une électrode ( 5).