Brevet FR2559952A1 — publié le 19850823

La présente invention concerne un agencement de montage de getter en masse pour lampes à décharge de haute intensité et lampes à incandescence. Dans les lampes comportant une enveloppe en verre qui contient un tube à décharge d'arc de rendement élevé et des éléments résistants agissant en filaments, telles que la lampe représentée et décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 248 590 au nom de la demanderesse et incorporé ici à titre de référence, on utilise un getter en masse dans la zone séparant le tube à arc et l'enveloppe extérieure. Ce getter est nécessaire car il permet de réduire la pression de l'hydrogène à une valeur inférieure à 0,13 Pa. Cette faible pression partielle de l'hydrogène a pour effet d éviter un claquage prématuré des éléments résistants en tungstène agissant en filaments, et de réduire la difficulté d'amorçage du tube à décharge. Les lampes, comportant un tube à décharge d'arc de rendement élevé et des éléments résistants agissant en filaments doivent comporter un getter plus efficace que dans la plupart des lampes à incandescence ou des lampes à décharge à cause de la présence d un écran en verre autour du tube à décharge qui fonctionne à très haute température et produit ainsi le l'eau en permanence et la paroi intérieure de l'en- veloppe extérieure en verre ne peut être entièrement dégasée pendant les courts cycles de cuisson effectués lors de la fabrication. Pendant le fonctionnement 1e la lampe, le filament en tungstène est porté à une tempéråture élevée (le manière à fournir instantanément de la lumière lors de la mise sous tension de la lampe. Ensuite, après échauffement de la lampe, le courant traversant le filament diminue mais le filament reste suffisamment chaud pour réagir avec l'hydrogène résiduel ou l'eau présente, ce qui pourrait avoir pour résultat un claquage prématuré. De plus, l'hydrogène diffuse facilement dans le quartz chaud de la lampe à arc. Si la pression partielle de l'hydrogène est proche de 6,5 Pa ou au-dessus, la tension d'amorçage de la lampe à arc augmente et il devient difficile de la faire démarrer. Si cette plus grande tension d'amorçage dépasse la tenue à la tension du ballast la lampe sera défaillante. Le getter actuellement utilisé dans les lampes comportant une enveloppe en verre qui renferme un tube à décharge d'arc au rendement élevé et des éléments résistants agissant en filaments est un alliage formé de 86 % de zirconium et 14 % d'aluminium commercialisé par la Société dite SAES Getters, Colorado Springs, Colorado, sous la désignation ST 101. Le getter pulvérulent est fixé à un ruban en fer nickelé et découpé en petites lamelles d'environ 0,5 2 cm2. Une lamelle de getter est soudée par points à un sup- port supérieur du tube à arc de chaque lampe et se trouve chauffée pendant le fonctionnement normal de la lampe, par conduction et convection, à une température d'environ 400oC. Il n'est pas possible de monter le getter en un endroit où la température de fonctionnement est optimum sans réduire la puissance lumineuse de la lampe. Le getter actuellement employé convient dans les lampes fonctionnant avec le culot dirigé vers le bas. Les lampes à positions de fonctionnement universelles de l'avenir fonctionneront probablement à une température plus basse, réduisant l'efficacité du getter actuellement employé. Les lampes à incandescence actuelles comprennent un getter en zirconium et aluminium pulvérulant qu'on peint directement sur les fils de support du filament sous forme de mortier. Le mortier est constitué du getter pulvérulant et d'un liant à base d'hydrocarbone tel que la nitrocellulose dans un solvant approprié. Le getter élimine, ou adsorbe, l'hydrogène de la lampe qui est produit par la dissociation de la vapeur d'eau par le filament chauffé. Si on ne régle pas le volume de la vapeur d'eau, le tungstène du filament se dépose sur l'enveloppe en verre plus rapidement qu'en l'absence de vapeur d'eau et il en résulte une plus courte durée de vie du filament. Lors de la fabrication de la lampe, la majeure partie de la nitrocellulose et du solvant se décompose et est extraite par pompage, laissant le zirconium et l'aluminium pulvérulents fixés aux fils de support de la lampe. La peinture directe du getter sur les fils de support du filament donne satisfaction lorsqu'ils'agit de lampes ne nécessitant pas une action importante de la part du getter. Il est difficile d'augmenter la quantité de la poudre de getter fixée aux fils de support du filament car les revêtements épais ont tendance à se fendiller et à tomber. Il est difficile de régler la quantité de la poudre de getter appliquée aux fils et la reproductibilité d'une lampe à l'autre n'est pas satisfaisante. Une partie du liant demeure dans le getter et se dégage après scellement de la lampe, ce qui se traduit par une atmosphère renfermant une pression d'hydrocarbone élevée ayant pour effet de réduire la durée de vie du filament. Pour que le getter agise efficacement sur l'hydrogène, il faut que la poudre de zirconium et d'aluminium se trouve à une température proche de 500"C ou supérieure à cette valeur. La présente invention a pour objet une monture pour getter et un getter dont l'action sera satisfaisante à une température inférieure à 4000C et dont le coût sera faible. La présente invention a pour autre objet une monture pour getter pouvant être placée à un endroit ou la température de fonctionnement est optimum sans réduction de la puissance lumineuse de la lampe. Dans l'un de ses modes de réalisation, la présente invention prévoit une enveloippe pouvant etre mise sous vide, qui renferme un élément émetteur de lumière. Un tube en nickel suffisamment poreux pour pouvoir etre traversé par les gaz, et comportant du getter, est relie électriquement et accouplé mécaniquement aux fils conducteurs entrée de l'élément émetteur de lumière de maniere à assurer un support pour l'élément émetteur de lumière et llaalmenter en courant électrique tout en fournissant un agencement de montage de getter. Dans ce mode de réalisation, l'élément emet- teur de lumière peut être un tube à décharge d'arc ou un fi lament. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, on prévoit une lampe comprenant un tube à déchar- ge d'arc dont les fils conducteurs d'entrée sont situés dans une enveloppe pouvant être mise sous vide. Des tiges fixées aux fils d'entrée assurent le support du tube à décharge et son alimentation en courant électrique. Un tube en nickel, suffisamment poreux pour pouvoir etre traversé par les gaz, et comportant un getter, entoure au moins 'une des tiges de support contiguës au tube à décharge d'arc. Dans encore un autre mode de réalisation de la présente invention, on prévoit une lampe à incandescence comprenant un filament supporté par des fils entrée à l'intérieur d'une enveloppe pouvant etre mise sous vide. Un tube en nickel, suffisamment poreux pour pouvoir etre traversé par les gaz, et comportant un getter, entoure au moins l'un des fils conducteurs d'entrée contigus au filament. La description qui va suivre se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement - Figure 1, une vue de côté, en partie en coupe, d'une lampe miilti-vapeur comprenant des éléments résistants agissant en filament et un getter en masse selon la présente invention; - Figure 2, une vue de côté, en partie en coupe, d'une lampe multi-vapeur comprenant des éléments résistants agissant en filament et un getter en masse selon un autre mode de réalisation de la présente invention; - Figure 3, une vue de côté d'une lampe à incandescence avec un getter en masse selon la présente invention; et - Figure 4, une vue de côté d'une lampe à incandescence avec un getter en masse selon un autre mode de réalisation de la présente invention. En liaison maintenant avec les dessins où les mêmes numéros de référence représentent des éléments identiques, et plus particulièrement avec la figure 1, une lampe à décharge de haute intensité comprend une enceinte en verre contenant une lampe à décharge 5 au rendement élevé et des éléments résistants 7 et 9 agissant en filaments. Une source lumineuse pouvant être utilisée comme tube à décharge d'arc est une lampe à décharge à haute pression fonctionnant par vaporisation du mercure et d'halogénures métalliques sélectionnés. On trouvera une description plus détaillée d'un tube à décharge à haute pression de ce type dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 161 672 au nom de la demanderesse et incorporé ici à titre de référence. Le tube à décharge d'arc 5 est suspendu entre une longue tige de support 11 et une courte tige de support 13 qui sont reliée électriquement, par exemple par soudage par points, aux fils conducteurs d'entrée 15 du tube à décharge. Un écran en verre 14 entoure le tube à décharge. Les tiges de support 11 et 13 sont constituées d'un tube en nickel suffisamment poreux pour pouvoir être traversé par les gaz, et renfermant un getter. On peut réaliser le tube en nickel, par exemple en extrudant du nickel pulvérulent pour lui conférer la forme d'un tube ayant un diamètre extérieur d'un millimètre. On peut contrôler la porosité du tube en nickel en faisant varier pendant sa fabrication la pression, la température et la taille des particules. En variante, on peut réaliser le tube en nickel poreux en extrudant un voile en fibres de nickel obtenu lui-meme en extrudant des oxydes de nickel, en réduisant les oxydes de manière à former des fibres et en disposant les fibres pour former un voile. On peut se procurer des voiles en fibre de nickel auprès de la société dite National Standard de Ni les, Michigan, sous la marque "Fibrex-SCM".Pour fabriquer le tube en nickel poreux, on peut utiliser du nickel de Raney, lequel est constitué d'environ 50 % de nickel et 50 % d'aluminium; on extrude le nickel pour former un tube, puis on élimine l'aluminium par attaque avec une solution concentrée de NaOH. On remplit l'intérieur du tube en nickel poreux avec de la poudre de getter, par exemple avec un alliage formé de 85 % de zirconium, 10 % de titane et 5 % de nickel, ou 85 % de zirconium, 7 % de fer et 8 % d'aluminium. On peut ajuster les pourcentages de titane, nickel, fer et aluminium en augmentant ou en diminuant les quantités des constituants, individuellement ou en combinaison, dans une fourchette comprise entre 1 et 14 %.Après remplissage, on peut procéder au frittage du tube sous vide à une température d'environ 750"C. A l'issue du frittage, on peut transformer le tube en nickel poreux rempli de getter pour lui conférer une forme semblable à celle d'un fil ou d'un ruban. Les éléments résistants 7 et 9 font partie de l'alimentation électrique, servant de ballast pour la lampe 5 et agissant en sources supplémentaires de lumière. L'ensemble d'alimentation comprend un boîtier rigide 19 fixé à l'enceinte en verre 3 et un culot 20. L'ensemble développe l'énergie nécessaire à l'amorçage et à la marche de la lampe à décharge et produit un éclairage instantané en faisant appel à la source supplémentaire de lumière 9. L'éclairage supplémentaire est relativement constant pendant l'amorçage, diminuant avec l'échauffement de la lampe à arc. Cet ensemble d'éclairage fait l'objet d'une description plus complète dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 350 930 au nom de la demanderesse et incorporé ici à titre de référence. La poudre de getter est de préférence portée à une température de 250 - 4500C pour que sa vitesse d'action soit maximum. Le tube en nickel poreux permet aux gaz d'impuretés, principalement l'hydrogène, d'accéder facilement -au getter pulvérulent. La chaleur de conduction provenant des fils d'entrée du tube à décharge fournit la majeure partie de la chaleur pendant le fonctionnement de la lampe. Selon l'orientation de la lampe (culot dirigé vers le haut, vers le bas, ou placé horizontalement), le getter de l'une ou l'autre tige de support ou, des deux tiges sera porté à la température de fonctionnement correcte. Le getter élimine principalement l'hydrogène pendant le fonctionnement de la lampe de manière à éviter un claquage prématuré du filament en tungstène, et empêche que l'amorçage du tube à décharge d'arc ne soit difficile. La figure 2 représente un autre mode de réalisation de la présente invention destiné à être utilisé avec un tube à décharge de haute intensité dans une enveloppe sous vide. La lampe représentée est la même que celle de la figure 1, sauf toutefois que les tiges de support lia et 13a ne sont pas constituées par des tubes en nickel poreux, mais sont du type couramment utilisé. Un 'tube 16 en nickel poreux rempli de. getter en poudre, comme décrit en liaison avec la figure 1, entoure la tige de support lia près de l'extrémité du tube à décharge où il est porté à une température de 250 - 4500C pendant le fonctionnement normal de la lampe.Alors que la présente invention a été décrite dans le cas de lampes à décharge de haute intensité comportant des éléments résistants qui agissent en filaments entre l'enveloppe extérieure et le tube à décharge, on peut employer le getter de la présente invention dans des lampes à décharge de haute intensité ne comprenant pas ces éléments résistants. En liaison maintenant avec la figure 3, une lampe à incandescence comprend une enceinte en verre 21, des fils conducteurs d'entrée 23 fixés à un filament 25, et un support ou pied de lampe. en verre 27 que traversent les fils d'entrée. Le support assure l'étanchéité de l'enceinte 21. Une entretoise non conductrice 26 maintient les fils 23 écartés l'un de l'autre, et un élément de support 28 assujetti à la tige 27 limite le mouvement du filament 25. Un culot fileté 29 est collé à la base de l'enceinte en verre 21 et est relié électriquement aux fils d'entrée. Les fils d'entrée comprennent un tube en nickel poreux rempli de poudre de getter du type décrit en liaison avec la figure 1. En liaison maintenant avec la figure 4, on a représenté une lampe à incandescence du type indiqué en figure 3, sauf toutefois que les fils d'entrée sont classiques. Un tube 16 en nickel poreux rempli de getter entoure chacun des fils de support contigus au filament, où pendant le fonctionnement de la lampe ils sont portés à une température de 250C - 4500C par la chaleur provenant par conduction, convection et rayonnement du filament de façon que le getter remplisse sa fonction. La description précédente a concerné un dispositif à getter qui permet un fonctionnement à une température inférieure à 400"C et peut être monté dans une position où la température de marche est optimum sans réduction de la puissance lumineuse. REVENDICATIONS 1. Lampe comprenant - une enveloppe (3) pouvant être mise sous vide, - un moyen de support (11, 13), - un élément émetteur de lumière (5) monté dans l'enveloppe, - des fils conducteurs d'entrée (15) reliés électriquement à l'élément émetteur de lumiè re, le moyen de support étant couplé électri quement à au moins l'un des fils d'entrée pour assurer le support de l'élément émetteur de lumière et l'alimenter en courant électri que, lampe caractérisée en ce que le moyen de support est constitué par du tube de nickel suffisamment poreux pour permettre sa traver sée par les gaz et en ce qu'un getter est placé dans le tube. 2. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 10 % de titane et 5 % de nickel. 3. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 7 % de fer et 8 % d'aluminium. 4. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une lampe à décharge de haute intensité, et en ce que l'élément émetteur de lumiere est un tube à décharge d'arc (5). 5. Lampe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 10 % de titane et 5 % de nickel. 6. Lampe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 7 % de fer et 8 % d'aluminium. 7. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une lampe à incandescence, et en ce que l'élément émetteur de lumière comporte un filament (25). 8. Lampe selon la revendication 7, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 10 % de titane et 5 % de nickel. 9. Lampe selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 7 % de fer et 8 % d'aluminium. 10. Lampe à décharge de haute intensité, comprenant - une enveloppe (3) pouvant etre mise sous vide; - des tiges de support (11, 13); - un tube à décharge en arc (5) situé dans l'enveloppe, et - des fils conducteurs d'entrée (15) reliés électriquement au tube à décharge, les tiges de support étant fixées aux fils et s'éten dant à l'extérieur de l'enveloppe, lampe caractérisée en ce qu'elle comporte un tube en nickel (16) suffisamment poreux pour per mettre sa traversée par les gaz entourant au moins l'une des tiges de support contiguës au tube à décharge en arc et un getter placé à l'intérieur du tube. 11. Lampe selon la revendication 10, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 10 % de titane et 5 % de nickel. 12. Lampe selon la revendication 10, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 7 % de fer et 8 % d'aluminium. 13. Lampe à incandescence, comprenant - une enveloppe (21) pouvant être mise sous vide, - un filament (25), et - des fils de support (23a) reliés électrique ment au filament pour assurer son maintien et l'alimenter en courant électrique, lampe caractérisée en ce qu'elle comprend un tube en nickel (16) suffisamment poreux pour per mettre sa traversée par les gaz entourant au moins l'un des fils de support contigus au filament et un getter placé dans ce tube. 14. Lampe selon la revendication 12, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 10 % de titane et 5 % de nickel. 15. Lampe selon la revendication 13, caractérisée en ce que le getter est constitué d'un alliage formé de 85 % de zirconium, 7 % de fer et 8 % d'aluminium.