Brevet FR2539555A1 — publié le 19840720

-1 - "Lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression " L'invention concerne une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression présentant une enceinte à décharge tubu- laire fermée hermétiquement sur une paroi intérieure de laquelle est appliquée une couche luminescente émettant du rayonnement ultravio- let à grande longueur d'onde, une couche réflectrice étant présente entre cette couche et la paroi intérieure et s'étend sur toute la- longueur de l'enceinte à décharge sur une partie de la périphérie. Une telle lampe est connue du brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.987 331. Ces lampes, qui émettent du rayonnement ultra-violet à grande longueur d'onde situé de préférence dans la gamme comprise entre 320 à 400 nm (rayonnement UV-A) sont fréquemment utilisées pour des buts photochimiques ou photobiologiques, par exemple pour les lits solaires et appareils solaires pour la pigmentation directe de la peau (bronzage sans formation d'érythème) ou pour la photothé- rapie de maladies de la peau. La lampe décrite dans ledit brevet comporte une enceinte à décharge dans laquelle est-présente une couche luminecente présen- tant une substance luminescente émettant du rayonnement UV-A, par exemple du mésosilicate de baryum activé à l'aide de plomb De plus, elle comporte une couche réflectrice qui s'étend de préférence sur plus de 1800 de la périphérie et qui est constituée par du dioxyde de zirconium Les avantages de l'utilisation de dioxyde de zirconium par rapport à plusieurs autres matériaux réflecteurs connus qui sont fréquemment utilisés en combinaison avec des substances luminescen- tes émettant de la lumière visible résident, conformément au brevet, dans les propriétés réflectrices avantageuses concernant notamment ledit rayonnement ultraviolet à grande longueur d'onde. Toutefois, des essais ont révélé que le rendement des lam- pes émettant du rayonnement UV-A en général et en particulier celui des susdites lampes munies d'une couche réflectrice diminuent déjà fortement après un nombre assez réduit d'heures de fonctionnement. Cela constitue u inconvénient du fait que les lampes doivent être -2remplacées fréquemment mais il peut également être désavantageux que la dose de après un nombre assez réduit d'heures de fonctionnement. Cela constitue un inconvénient du fait que les lampes doivent être remplacées fréquemment mais il peut également être désavantageux que la dose de rayonnement par unité de temps pendant la période de fonctionnement de la lampe diminue fortement. L'invention vise à fournir une lampe à décharge dans la vapeur-de mercure à basse pression conçue pour l'émission de rayon- nement ultraviolet à grande longueur d'onde, évitant les susdits inconvénients. Conformément-à l'invention, une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression du genre mentionné dans le préam- bule est caractérisée en ce que la couche luminescente contient une substance luminescente à base de tétraborate de strontium activé à l'aide d'europium bivalent et que la couche réflectrice contient de l'oxyde d'aluminium. Fait étonnant, on a constaté que le rendement de la lampe conforme à l'invention présentant la susdite combinaison d'une cou- che luminescente contenant un tétraborate de strontium et une couche réflectrice contenant de l'oxyde d'aluminium pendant une longue pé- riode de fonctionnement est notablement élevé et constant De ce fait, l'utilisation de ces lampes est particulièrement avantageuse du fait qu'elles doivent être remplacées notablement moins fréquem- ment que les lampes connues, ce qui permet d'atteindre une économie de frais notable et du fait que, lors du fonctionnement des lampes, une valeur plus constante de la dose de rayonnement s'obtient par unité de temps Pour atteindre les susdits avantages, il faut utiliser une couche réflectrice en oxyde d'aluminium, en combinaison avec une substance luminescente à base de tétraborate de strontium activé à l'aide d'europium bivalent Ladite substance luminescente peut pré- senter un réseau de base répondant à la formule Sr B 407, dans laquelle une partie du Sr, par exemple de 0,3 à 20 % en moles, est remplacée par de l'europium bivalent Ce tétraborate de strontium est connu par exemple de l'Offenlegungsschrift allemand 26 52 480. De plus il est possible d'adapter des modifications à base dudit -3tétraborate C'est ainsi qu'une partie du strontium (jusqu'environ % en moles) peut être remplacée par du baryum, du magnésium et/ou du calcium (voir le susdit Offenlegungs schrift et la publication de la demande de brevet japonais 74/67892) De plus, on peut utiliser du tétraborate de strontium contenant du fluor, comme il est connu du brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 431 215 -Lesdits tétraborates de strontium présentent une émission dans une bande étroite, dont le maximum se situe à 370 nm et une demi-largeur d'environ 20 nm. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 225 241 décrit des lampes présentant une couche réflectrice qui peut être constituée par des substances appropriées comme du dioxyde de titane ou de l'oxyde d'Aluminium Toutefois, ces couches ne sont appliquées qu'en combinaison avec une couche luminescente émettant de la lumière vi- sible De plus, on décrit que l'oxyde d'aluminium réfléchit le rayonnement de résonance du mercure présentant une longueur d'onde de 254 nm Toutefois, on ne mentionne nullement les problèmes con- cernant la réduction du rendement du rayonnement UV à grande lon- gueur d'onde dans la gamme de l'ambiance de 370 nm. On préfère utiliser une lampe conforme à l'invention qui est caractérisée en ce que la couche luminescente contient un tétra- borate de strontium répondant à la formule Sr 1 p Eup B 407, formule dans laquelle 0,003 p 0,20, de préférence 0,01 t p 4 0,005 et dans laquelle jusqu'à 25 % en moles du Sr peut être remplacé par Ba, Ca et/ou Mg En effet, ces tétraborates aboutissent aux courant de rayonnement relatifs les plus élevés et peuvent s'obtenir plus facilement que le tétraborate contenant du fluor. Dans une forme de réalisation spéciale d'une lampe confor- me à l'invention, la couche luminescente contient ue autre substance luminescente (par exemple jusqu'à 10 % en poids du matériau lumines- cent total) qui émet de la lumière située dans la gamme de longueurs d'onde comprise entre 580 et 650 nm Une telle substance est de pré- férence de l'oxyde d'yttrium activé à l'aide d'europium trivalent. La lampe présente alors une couleur plus chaude. De très bons résultats furent obtenus avec à lampe confor- me à l'invention dans laquelle la grandeur de la plupart des parti- cules de la couche réflectrice en oxyde d'aluminium était située -4- entre 0,1 et 20 microns. 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 schématiquement une forme de réali- sation d'une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression conforme à l'invention, et La figure 2 est une coupe transversale de l'enceinte à décharge de la lampe selon la figure 1. La lampe selon la' figure 1 comporte une enceinte à déchar- ge tubulaire fermée hermétiquement 1, dans laquelle sont disposées deux électrodes 2, 3 entre lesquelles est entretenue une décharge lors du fonctionnement de la lampe Sur la paroi intérieure de l'en- ceinte à décharge 1 est appliquée une couche luminescente 4 émettant du rayonnement ultraviolet à grande longueur d'onde (rayonnement UV-A) La couche contient une substance luminescente à base de te- traborate de strontium activé à l'aide d'europium bivalent Entre la couche luminescente et la paroi en verre de l'enceinte à décharge est présente une couche réflectrice 5 (voir la figure 2) qui s'étend sur toute la longueur de l'enceinte à décharge jusqu'à environ 200 ' de la périphérie Cette couche réflectrice contient de l'oxyde d'aluminium. Dans une forme de réâlisation pratique, l'enceinte à dé- charge de la susdite lampe présentait une longueur d'environ 1 80 m et un diamètre externe d'environ 38 mm La puissance consommée était d'environ 100 W La couche luminescente 4 contenait du tétraborate de strontium répondant à la formule Sr 97 Eu 03 84070 Cette substance présentait une émission située dans une bande étroite à 370 mn et une demi-largeur de 20 nm. La couche de A 1203 (jusqu'à environ 5 mg/cm 2) s'é- tendait sur environ 200 de la périphérie La grandeur moyenne des grains était d'environ 5 microns Le rendement de rayonnement de cette lampe était de 23 watt UV-A après 100 heures de fonctionne- ment Après 2000 heures de fonctionnement, le rendement de rayonne- ment était de 20 watt UV-A. -5- Dans la susdite lampe, la couche luminescente s'étend sur toute la périphérie de l'enceinte à décharge Dans une forme de réa- lisation alternative, la lampe luminescente n'est présente que sur la couche réflectrice de façon qu'il se forme une fenêtre exempte de matériau luminescent et réflecteur. -6- REVENDICATIONS 1 Lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pres- sion présentant une enceinte à décharge tubulaire fermée hermétique- ment sur une paroi intérieure de laquelle est appliquée une couche luminescente émettant du rayonnement ultraviolet à grande longueur d'onde, une couche réflectrice étant présente entre cette couche et la paroi intérieure et s'étend sur toute la longueur de l'enceinte à décharge sur une partie de 'périphérie, caractérisée en ce que la couche luminescente contient une substance luminescente à base de tétraborate de strontium activé à l'aide d'europium bivalent et la couche réflectrice contient de l'oxyde d'aluminium. 2 Lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pres- sion selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche lu- minescente contient un tétraborate de strontium répondant à la for- mule Sr 1 Eu B 4 07, formule dans laquelle 0,003 z p 0,20 et de préférence 0,01 4 Pp 0,05 et dans laquelle jusqu'à 25 % en moles du Sr peut être remplacé par Ba, Ca et/ou Mg. 3 Lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pres- sion selon la revendication 1 ou 2, caratérisée en ce que la gran- deur des particules d'oxyde d'aluminium se situe entre O,let 20 micron (s).