Brevet FR2550659A1 — publié le 19850215

La présente invention concerne des lampes à décharge à haute pression, plus particulièrement mais non exclusivement des lampes à décharge du type à réflecteur de faisceau scellé Dans de telles lampes, le tube à arc de décharge, qui est usuellement à deux bouts, est placé à l'intérieur d'une cuvette de réflecteur elliptique ou parabolique peu profonde sur laquelle un couvercle supérieur est scellé A titre de commodité, la cuvette de réflecteur est fabriquée de manière que 10 des fils électriques passent au travers de la cuvette de réflecteur en étant disposés avec espacement d'une courte distance par rapport à l'axe central de la cuvette et en étant bien plus rapprochés que les extrémités des fils électriques fixés sur le tube à décharge En con15 séquence, il existe un bien plus grand risque d'éclatement d'étincelle oud'arc entre les fils électriques dans la zone o ils traversent la cuvette de réflecteur. Puisque des lampes à décharge à haute pression peuvent nécessiter des impulsions de tension aussi élevées que 20 35 k V pour les réamorcer lorsqu'elles sont chaudes, le risque d'éclatement d'arc est grand. Un objet de cette invention est de créer une conception de lampe à décharge remédiant à ce problème. Conformément à la présente invention, il est 25 prévu un ensemble de lampe à décharge comprenant une enveloppe extérieure, un tube à arc de décharge disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et comportant des électrodes pour entretenir une décharge entre elles, au moins deux fils électriques placés à l'intérieur de 30 l'enveloppe et reliés électriquement à des électrodes respectives, au moins un desdits fils électriques servant également à supporter le tube à arc à l'intérieur de l'enveloppe, et dans ledit ensemble, entre des première et seconde extrémités d'au moins un desdits fils élec35 triques, une longueur dudit fil électrique est agencée de façon à former une partie d'un cercle se terminant à ladite première ou à ladite seconde extrémité et un manchon de matière réfractaire isolante est monté autour et le long d'une longueur prédéterminée de ladite partie de cercle. Conformément à un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé d'assemblage d'une lampe à décharge comprenant les étapes consistant à: -préparer un tube à arc de décharge; -préparer une enveloppe extérieure dans laquelle le tube à décharge doit être disposé; -préparer un fil électrique; -profiler une longueur prédéterminée dudit fil électrique avec un rayon prédéterminé pour former une partie d'un 15 cercle; -profiler une longueur prédéterminée d'un manchon de matière réfractaire isolante pour l'adapter autour d'au moins une partie substantielle de la partie circulaire du fil électrique; -faire glisser la longueur incurvée de matière réfractaire isolante sur ladite longueur prédéterminée de fil électrique cintrée pour former une partie dudit cercle; -disposer ledit fil électrique à l'intérieur de ladite enveloppe extérieure pour supporter ledit tube à arc. 25 La protection de conducteurs de courant par un certain type de matière isolante pour empêcher un éclatement d'arc entre les conducteurs est connue. Dans un exemple connu particulier faisant intervenir des manchons incurvés en quartz, le conducteur recti30 ligne de courant est engagé dans une partie droite du tube en quartz Le tube en quartz est ensuite chauffé et cintré à la courbure nécessaire et, du fait que le conducteur de courant est formé de brins flexibles, il prend simplement la forme cintrée du tube en quartz. Dans cet exemple connu, le tube en quartz a été également chauffé pour être lié par fusion avec le joint formé par pincement dans le tube à arc Dans le cas considéré, cela n'est pas possible du fait que le conducteur de courant doit être suffisamment malléable et avoir une 5 section droite suffisante pour pouvoir être cintré au profil nécessaire pour supporter et positionner le tube à arc dans la cuvette de réflecteur et, également, pour agir comme un conducteur de courant Des tentatives pour revêtir le conducteur de courant avec un certain type de revêtement isolant n'ont pas été satisfaisantes à cause des problèmes de dilatation rencontrés du fait des températures élevées régnant dans l'enveloppe de lampe. Dans la présente invention, il est nécessaire 15 de prévoir au moins un manchon de protection ou d'isolation mais il est préférable d'avoir deux conducteurs de courant/supports de tube à arc, chaque conducteur comportant un revêtement isolant conformément à la présente invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Figure 1 est une vue en élévation et en coupe 25 partielle d'une lampe à décharge conforme à l'invention; Figure 2 est une vue d'un conducteur de courant conforme à la présente invention; Figure 3 est une vue d'un manchon isolant en matière réfractaire conforme à la présente invention. Sur la figure 1, la référence 10 désigne un mode de réalisation d'une lampe à réflecteur de faisceau scellé conforme à l'invention Dans ce cas, la lampe est une lampe Graph X de 800 watts qui est une lampe specialement conçue pour l'industrie d'impression et dans laquelle le tube à décharge à deux bouts 11 comporte une charge de remplissage qui contient du fer, du gallium et du mercure Le tube à arc de décharge 11 est supporté et positionné à l'intérieur d'une enveloppe extérieure 12, dans ce cas une cuvette de réflecteur en verre au borosilicate, par des fils électriques i 3 et l'ensemble de lampe est complété par un couvercle supérieur 14 en verre au borosilicate qui est scellé sur l'enveloppe 12 Le tube à arc 11 comporte des -électrodes classiques 15, des plaquettes 16 scellées dans des joints à pince10 ment 17 et des traversées d'électrodes 18 reliées aux fils électriques 13 La cuvette de réflecteur en verre peut facultativement être revêtue d'une couche de matière dichroique formant un réflecteur pour rayonnement sélectif ou d'une couche d'aluminium Le couvercle supérieur 15 14 peut être facultativement une lentille prismatique et, en plaçant le tube à arc à proximité du foyer principal du réflecteur, un rayonnement peut être diffusé au travers de la lentille prismatique -placée sur l'avant du réflecteur et un faisceau lumineux très uniforme 20 est produit. Comme le montre clairement la figure 1, les fils électriques 13, 13 comprennent des premières extrémités 19, 19 sur lesquelles sont fixées des traversées d'électrodes 18, et des secondes extrémités * 25 20, 20 passant au travers de la cuvette de réflecteur 12 Les secondes extrémités 20, 20 sont espacées de distance égale autour de l'axe central 21 de la lampe et elles sont bien plus rapprochées que les premières extrémités 19, 19 de sorte que, sous l'effet d'une 30 forte impulsion de tension d'amorçage, par exemple d'environ 35 k V, qui est nécessaire pour réamorcer la lampe lorsqu'elle est chaude, il existe un bien plus grand risque d'éclatement d'arc entre les secondes extrémités 20, 20 qu'entre les premières ex35 trémités 19,19. Ce problème d'éclatement d'arc peut être résolu en disposant des manchons 22 formés d'une matière réfractaire isolante, de préférence du quartz, autour des parties inférieures des fils électriques 13, comme le montre mieux la figure 1 Les secondes extrémités 20 des fils 13 sont brasées sur le côté intérieur de coupelles conductrices externes 24, tandis que les extrémités inférieures 23 des manchons en quartz 22 sont engagées dans des coupelles conductrices externes 24, 10 en étant fixées très commodément au moyen d'un ciment réfractaire 25, par exemple un produit connu sous l'appellation "sauereisen" Les conducteurs extérieurs métalliques 24 sont liés par fusion avec l'enveloppe extérieure 12. L'ensemble de lampe peut être réalisé très commodément de la façon suivante Une longueur droite de fil électrique 13 est cintrée pour former une partie d'un cercle, comme le montre mieux la figure 2 Pour clarifier, il est à noter que l'expression "partie 20 d'un cercle" doit être interprétée comme une courbe de rayon sensiblement constant On a représenté un arc de cercle ne couvrant pas beaucoup plus de 90 , s'étendant sur 106 et prenant grossièrement la moitié de la longueur du fil 13, la partie circulaire se ter25 minant à la seconde extrémité 20 Dans une opération séparée, une longueur de tube en quartz est chauffée et cintrée à peu près au même rayon constant pour former une partie du même cercle que le fil 13, comme le montre la figure 3, mais s'étendant sur un arc plus court correspondant seulement à 80 Les dimensions du manchon tubulaire en quartz 22 sont choisies de manière qu'il puisse être aisément poussé sur et le long de la partie incurvée 26 du fil 13, ce qu'on ne pourrait pas faire si la partie incurvée 26 35 ne se terminait pas à la seconde extrémité 20; les fils 13 sont fixes sur les traversées d'électrodes 18 du tube à arc; les manchons 22 sont engagés par glissement sur la partie incurvée 26 et, du fait qu'ils ont une longueur un peu plus courte que celle de la partie incurvée 26, les extrémités 20 de la partie incurvée des fils 13 sont laissées dégagées et sont poussées au travers de la cuvette de réflecteur et fixées par brasage dans le réceptacle formé par les coupelles externes 24 des conducteurs électriques, qui peuvent être additionnellement remplies d'un ciment du type "sauereisen". 10 Avant que le ciment ait correctement pris, les extrémités inférieures 23 des manchons incurvés 22 peuvent également être fixées dans le ciment de type "sauereisen" afin d'isoler complètement le fil 13 aux extrémités 20. Bien qu'un seul manchon isolant 22 soit essentiel pour 15 empêcher un éclatement d'arc, il est préférable d'utiliser deux manchons de ce genre. Le montage des composants de la lampe effectué de la manière décrite cidessus fournit un procédé extrêmement simple pour isoler les conducteurs de cou20 rant qui alimentent le tube à arc et qui servent également à supporter et à positionner celui-ci à l'intérieur de l'enveloppe de réflecteur Le procédé élimine les problèmes rencontrés lorsqu'on tente d'opérer simultanément sur du métal et du quartz, en particulier 25 à cause des difficultés notoires et des hautes températures nécessaires lorsqu'on opère avec du quartz. Bien que le mode de réalisation décrit utilise des manchons en quartz, il va de soi qu'on pourrait utiliser d'autres matières réfractaires isolantes et résistant à la température, par exemple desverresausilicate d'alumine et au silicate de bore de points de fusion élevés ou des matières céramiques. Dans une réalisation typique conforme à l'invention, on a fait intervenir un ensemble de lampe 35 se composant d'une lampe Graph X 800 W pourvue d'une enveloppe extérieure ou réflecteur PAR 64 de 200 mm de diamètre Le fil 13, constitué de NIMONIC 90 d'un diamètre de 2 mm, a présenté avant cintrage une longueur d'environ 60 mm La partie incurvée a été cintrée à un rayon constant de 27 mm, la longueur d'arc correspondant à 106 Il est à noter que, bien qu'on ait utilisé un fil de NIMONIC de 2 mm de diamètre, on considère qu'un diamètre de seulement 0,5 mm constituerait le minimum pouvant être adopté Un fil ayant 10 un diamètre inférieur à la valeur précitée ne serait pas suffisamment malléable pour être cintré au profil nécessaire et il ne serait pas suffisamment résistant pour conserver ce profil à cause du fonctionnement cyclique thermique de la jante et, en outre, il ne convie-drait pas pour supporter correctement le tube à arc Le manchon isolant en quartz 22 est réalisé à partir d'un tube d'une épaisseur de paroi de 0,75 mm et d'un diamètre extérieur de 4 mm, qui est également cintré suivant un rayon de 27 mm mais seulement sur 20 un angle de 80 . Pour la mise en pratique de l'invention, il n'est pas essentiel que le manchon isolant soit cintré exactement au même rayon que le fil électrique et il n'est pas essentiel que les deux composants soient 25 placés coaxialement Cela dépend très fortement des dimensions relatives et de l'adaptation entre les deux composants. REVENDICATIONS 1 Ensemble de lampe à décharge, comprenant une enveloppe extérieure ( 12), un tube à arc de décharge ( 11) disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et comportant des électrodes pour entretenir une décharge entre elles, au moins deux fils électriques ( 13) placés à l'intérieur de l'enveloppe et reliés électriquement aux électrodes respectives, au moins un desdits fils électriques servant également à supporter le tubeà arcde 10 décharge à l'intérieur de l'enveloppe, caractérisé en ce que, entre lesdites première et seconde extrémités d'au moins un desdits fils électriques ( 13), une longueur dudit fil électrique est agencée de façon à former une partie d'un cercle se terminant soit à ladite première ( 19) 15 soit à ladite seconde extrémité ( 20) et un manchon ( 22) de matière réfractaire isolante est monté autour et le long d'une longueur prédéterminée de ladite partie de cercle ( 26). 2 Ensemble de lampe à décharge selon la reven20 dication 1, caractérisé en ce que la longueur du fil électrique ( 13) comprenant la partie de cercle n'est pas sensiblement supérieure à quatre-vingt-dix degrés. 3 Ensemble de lampe à décharge selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la 25 longueur du manchon ( 22) de matière réfractaire comprenant la partie de cercle n'est pas sensiblement inférieure à quatre-vingt-dix degrés. 4 Ensemble de lampe à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en 30 ce que les longueurs des parties incurvées du fil électrique ( 13) et du manchon isolant ( 22) sont sensiblement égales. Ensemble de lampe à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en 35 ce qu'une partie incurvée du fil électrique ( 13) comprend ladite seconde extrémité ( 20) et passe au travers de l'enveloppe extérieure ( 12). 6 Ensemble de lampe à décharge selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie incurvée ( 26) du fil électrique ( 13) passant au travers de l'enveloppe extérieure ( 12) pénètre dans un réceptacle formé par un connecteur électrique externe lié par fusion avec le côté extérieur de la cuvette de réflecteur. 7 Ensemble de lampe à décharge selon la re10 vendication 6, caractérisé en ce que ladite partie incurvée ( 26) dudit fil électrique ( 13) et une partie incurvée dudit manchon isolant ( 22) pénètrent dans ledit réceptacle et sont fixées dans celui-ci par un ciment réfractaire ( 25). 8 Ensemble de lampe à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que deux fils électriques ( 13) comportent respectivement une partie incurvée placée entre des première et seconde extrémités ( 19, 20) et autour de laquelle est disposé un manchon respectif ( 22) en matière réfractaire isolante et en ce que les secondes extrémités ( 20) sont plus étroitement rapprochées l'une de l'autre que les premières extrémités ( 19). 9 Ensemble de lampe à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un fil électrique ( 13) comportant ladite partie incurvée ( 26) est également pourvu d'une partie droite jointe aux tubes à décharge, ladite partie droite n'étant pas recouverte par ledit manchon isolant 30 ( 22). Ensemble de lampe à décharge selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure comprend un réflecteur parabolique ou elliptique. 11 Procédé d'assemblage d'une lampe à décharge, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: préparer un tube ( 11) à arc de décharge; préparer une enveloppe extérieure ( 12) dans laquelle le tube à décharger doit tre dispose; préparer un fil électrique ( 13); profiler une longueur prédéterminée dudit fil électrique ( 13) avec un rayon prédéterminé pour former une partie d'un cercle ( 26); profiler une longueur prédéterminée d'un manchon ( 22) de matière réfractaire isolante pour l'adapter autour 10 d'au moins une partie substantielle de la partie circulaire du fil électrique; faire glisser la longueur incurvée du manchon ( 22) de matière réfractaire isolante sur ladite longueur prédéterminée incurvée ( 26) dudit fil électrique ( 13) 15 pour former une partie dudit cercle; disposer ledit fil électrique ( 13) à l'intérieur de ladite enveloppe extérieure ( 12) pour supporter ledit tube à arc ( 11). 12 Procédé d'assemblage d'une lampe à décharge 20 selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: faire grisser le manchon ( 12) de matière réfractaire isolante le long de ladite longueur de fil électrique ( 13) pour exposer une extrémité dudit fil électrique 25 et fixer ladite extrémité exposée sur uneconnexion externe fixée sur ladite enveloppe extérieure ( 12). 13 Procédé d'assemblage d'une lampe à décharge selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à fixer une extrémité du manchon ( 22) en matière réfractaire isolante également sur ladite connexion électrique externe.