Brevet FR2555810A1 — publié le 19850531

La présente invention concerne l'électrotechnique et a notamment pour objet une lampe à halogène. L'invention est applicable en particulier à la production de lampes à incandescence comportant un corps incandescent concentré, lors de l'exploitation des lampes de quartz à halogène, lors des prises de vue cinématographiques, photographiques et de télévision en couleur, en assurant pratiquement une chromaticité et une valeur du flux de lumière constantes durant toute la période d'allumage. On connaît largement des lampes à incandescence (voir, par exemple, le certificat d'auteur URSS NO 523471, cl. HOIK I/26, 1973) comprenant une ampoule sous forme d'un long tube rempli d'un mélange de gaz et un corps incandescent monospiralé monté par l'intermédiaire de supports le long de l'axe de l'ampoule. Les extrémités de la partie de travail de l'ampoule sont reliées extérieurement à l'aide d'un tube de quartz dont le diamètre est inférieur à celui de l'ampoule. Ledit tube de quartz prévient la séparation du mélange de gaz, crée une circulation des courants de convection du gaz de remplissage lorsque les lampes à halogène sont utilisées en position verticale.La présence d'un gradient de concentration de l'additif halogéné dans la partie haute de l'ampoule de la lampe par rapport à sa concentration dans la partie basse de l'ampoule engendre dans le tube de quartz un flux de gaz égalisant suivant toute la hauteur de l'ampoule de la lampe à incandescence l'halogène contenu dans ladite ampoule. D utefois, ne prennent part à cette égalisation de la concentration de l'halogène que la partie des courants de convection qui se trouvent dans la zone des trous pratiqués dans la paroi de l'ampoule et reliés par le tube. Le mouvement des autres courants de convection ne participe pas à l'égalisation de la concentration de l'halogène aux extrémités de l'ampoule de la lampe, ce qui intensifie la séparation des composants du mélange, provoque le noircissement de l'ampoule et diminue l'intensité du flux lumineux. On connaît aussi largement des lampes à incandescence à halogène (voir, par exemple, le catalogue "Lampes à incandescence" 1978,09.30.26-78, Editions "Informélektro", p.74) ayant un corps incandescent sectionné, à un ou deux plans, comprenant une ampoule remplie d'un mélange de gaz inerte et d'une substance halogénée. Dans le bas de l'ampoule, sur les entrées de courant scellées, sont fixés un pont supérieur et un pont inférieur. Le corps incandescent sectionné à un plan est fixé rigidement entre les ponts supérieur et inférieur sur les entrées de courant. Afin d'éviter une surchauffe du joint scellé, étanche au vide, de l'entrée de courant, il est prévu un écran thermique entre le pont inférieur et le joint scellé des entrées de courant et de l'ampoule, cet écran formant un espacement par rapport aux parois latérales de l'ampoule. Lors du fonctionnement de la lampe se forment des courants de convection du mélange de gaz inerte et d'ha logène, qui montent vers la coupole de l'ampoule le long du plan du corps incandescent et descendent en longeant la paroi de l'ampoule vers l'écran thermique. Grâce à l'écran thermique plat, il se crée derrière celui-ci une zone froide dans le volume de l'ampoule de la lampe. L'halogène se déplace radialement, du corps incandescent vers la paroi de l'ampoule, grâce à la thermodiffision, il est entraîné par le courant de convection descendant et se dirige en partie vers la zone froide située derrière l'écran thermique à travers l'espacement formé entre la paroi intérieure de l'ampoule et le bord de l'écran thermique. Le courant de convection du mélange de gaz, en se déplaçant ensuite au-dessus de l'écran thermique, effectue un cycle fermé en montant le long du plan du corps incandescent, et ainsi de suite. L'halogène ainsi soustrait au cycle de régénération n'intervient pas dans la suite du processus, ce qui entraîne un noircissement de l'ampoule et réduit la durée de vie de la lampe à halogène. Le but de la présente invention est de mettre au point une lampe à halogène dans laquelle l'écran thermique serait conçu de manière à accroître la durée de vie de la lampe grâce à un brassage intense du mélange de gaz. Ce but est atteint du fait que dans la lampe à incandescence à halogène, du type comprenant une ampoule remplie d'un mélange de gaz inerte et d'une substance halogénée et dans la partie basse de laquelle sont scellées des entrées de courant, un corps incandescent rigidement monté entre un pont supérieur et un pont inférieur fixés sur les entrées de courant, et un écran thermique disposé entre le pont inférieur et la connexion étanche entre les entrées de courant et l'ampoule, avec un espacement par rapport aux parois latérales de celle-ci, selon l'invention l'écran thermique possède un trou central. Il est avantageux, dans le but d'atténuer l'influence des courants tourbillonnaires sur le brassage du me- lange de gaz, d'utiliser un écran thermique en forme de cône tronqué, le trou central précité étant pratiqué dans la base supérieure de celui-ci. Il est avantageux, dans le but d'uniformiser la concentration de l'halogène, de placer dans la zone froide de la lampe un tube rigidement fixé sous l'écran thermique, et dont le bout supérieur est orienté vers le trou central de l'écran, tandis que son bout inférieur est disposé à proximité de la connexion scellée de l'entrée de courant à l'ampoule. Il est avantageux que le tube ait une section transversale allant en diminuant vers son bout supérieur. Il est avantageux, dans le but d'augmenter la vitesse de mouvement dumélange de gaz et d'uniformiser la concentration de l'halogène, que l'aire de section transversale du bout supérieur du tube soit de 2 à 5 fois plus petite que celle du trou central de l'écran thermique. Il est aussi avantageux que le tube soit rigidement fixé à l'aide d'une spirale embrassant étroitement la partie médiane du tube et dont le bout rectiligne est relié à l'entrée de courant. L'application de l'invention proposée permet d'assureur la participation au cycle de régénération, se déroulant dans le volume intérieur de l'ampoule de la lampe à halogène, de tout l'halogène renfermé dans le volume de la lampe, ce qui augmente la durée de vie de la lampe. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références au dessin unique annexé dans lequel - la figure 1 représente une lampe à halogène (vue de côté, avec arrachement partiel) selon l'invention; - la figure 2 représente un autre mode de réalisation de la lampe à halogène (vue de côté, avec arrachement partiel), selon l'invention; - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation de la lampe a halogène (vue de côté, avec arrachement partiel), selon l'invention. La lampe a' halogène comprend une ampoule 1 (figure 1) renfermant un mélange de gaz inerte et de substance halogénée. Dans la partie inférieure de 11 ampoule 1 sont scellées des entrées de courant 2. Sur les entrées de courant 2 sont rigidement fixés un pont supérieur 3 et un pont inférieur 4. Entre le pont 3 et le pont 4 est rigide ment monté un corps incandescent 5. La lampe contient en outre un écran thermique 6 disposé entre le pont inférieur 4 et la connexion scellée des entrées de courant 2 à l'ampoule 1 dans sa partie basse. Dans la partie médiane de l'écran thermique 6 est pratiqué un trou 7 permettant un brassage le plus intense possible du mélange de gaz. Afin d'utiliser d'une manière plus efficace le flux de gaz montant à travers le trou central 7 de l'écran thermique 6 et de diminuer la résistance au flux de gaz, l'écran thermique 6 (figure 2) présente une saillie 8 en forme de cône tronqué orienté vers le corps incandescent 5. Le trou 7 est réalisé dans la base supérieure du cône formé par la saillie 8. Conformément à un autre mode de réalisation, la lampe à halogène comprend un tube 9 (figure 3) en verre de quartz, rigidement fixé sous l'écran thermique 6. Le bout supérieur du tube 9 est orienté vers le trou central 7 de l'écran thermique 6. Le bout inférieur du tube 9 est situé à proximité de la connexion étanche des entrées de courant 2 à l'ampoule 1. Le tube 9 peut lui aussi être tronconique lorsque l'écran thermique 6 comporte une saillie 8. Afin d'élever la vitesse d'écoulement du mélange gazeux (à teneur éleveen halogène) des entrées de courant 2 vers le corps incandescent 5, le tube 9 a une section transversale allant en diminuant vers son bout supérieur orienté vers le trou central 7 de l'écran thermique 6. L'aire de section transversale du bout supérieur du tube 9 est de 2 à 5 fois plus petite que l'aire du trou central 7 de l'écran thermique 6, et est déterminée par le régime de températures de fonctionnement de la lampe de quartz à halogène, par la répartition de la température suivant la hauteur de l'ampoule 1 de la lampe. La fixation rigide du tube 9 dans l'ampoule 1 se fait à l'aide d'une spirale 10 embrassant étroitement la partie médiane du tube 9. Le bout rectiligne de la spirale 10 est connecté à l'entrée de courant 2. Le principe de fonctionnement de la lampe à halogene consiste en ce qui suit. Lorsque la lampe à halogene est allumée, il se forme dans le volume de l'ampoule 1 (figure 1) des courants de convection du mélange de gaz, ces courants montant le long du corps incandescent 5 vers la coupole de l'ampoule 1 et descendant le long de la paroi de l'ampoule 1 vers l'écran thermique 6. La substance halogénée se décompose sous l'action de la température élevée, en libérant l'halogène qui participera au cycle de régénération. L'halogène se dirige par thermo-diffusion vers la zone la plus froide, située derrière l'écran thermique, sa concentration dans le volume de travail, dans la zone du corps incandescent 5, devient insuffisante, ce qui peut provoquer un noircissement des parois de l'ampoule 1 dû au dépôt de tungstène, le flux de lumière devient moins intense, la durée de vie diminue.Mais les courants de mélange de gaz montant le long du corps incandescent 5 aspirent le mélange de gaz à teneur élevée en halogène à travers le trou central 7 de l'écran thermique 6. Il se produit par conséquent un brassage intense du mélange de gaz dans le volume de travail avec le mélange de gaz provenant de la zone froide située derrière l'écran thermique 6, ce qui uniformise la concentration de l'halogène dans tout le volume de l'ampoule 1 de la lampe, et de ce fait, prévient le noircissement des parois de l'ampoule 1. L'écran thermique 6 étant en règle générale fabriqué en un matériau fin, le trou 7 offre une certaine résistance au mouvement dirigé du jet de mélange de gaz. La diminution de la valeur de cette résistance, l'élimination des tourbillons du jet de gaz et son orientation plus précise vers le corps incandescent 5 sont assurées par la présence de la saillie conique 8 (figure 2) dirigée vers le corps incandescent 5 et comportant le trou 7 dans sa base supérieure. La teneur en halogène du mélange de gaz dans la zone froide derrière l'écran thermique 6 varie suivant la hauteur à cause du gradient de température, c'est-à-dire qu'à proximité de l'écran thermique 6 sa concentration est légèrement inférieure à sa concentration dans la zone des entrées de courant 2. Le tube 9 (figure 3) monté entre la connexion étanche des entrées de courant 2 à l'ampoule 1 et l'écran thermique 6 et coaxial au trou 7 de celui-ci, permet aux courants de convection du mélange de gaz circulant dans la zone de travail de la lampe d'aspirer à travers cette zone le m- lange de gaz ayant la plus haute teneur en halogène à partir de la zone la plus froide de l'ampoule de la lampe, car le bout inférieur du tube 9 se trouve dans la zone od la concentration de l'halogène est la plus élevée. Un brassage encore plus intense du mélange de gaz est assuré par le fait que l'aire de section transversale du tube 9 est de plus de deux fois plus petite que l'aire du trou 7. Cette variation des rapports des aires de section trans vernale . du tube 9 et du trou 7 entraîne une augmentation de la vitesse de mouvement du mélange de gaz à travers le tube 9. Le bon fonctionnement d'une lampe à halogène exige que la température moyenne du mélange de gaz soit de l'ordre de 6000C, et celle des entrées de courant, de l'ordre de 3000C. Compte tenu des conditions de continuité du jet de gaz et de la concentration de l'halogène suivant la hauteur du volume de l'ampoule 1 derrière l'écran thermique 6, il est nécessaireEpour assurer l'aspiration la plus efficace du mélange de gaz dans la zone de travail, d'augmenter de 2 fois au moins la vitesse du flux de gaz, ce qui est obtenu en réduisant d'au moins de moitié l'aire du trou de sortie du bout supérieur du tube 9 comparativement à celle du trou 7 de écran thermique 6. En diminuant de plus de 5 fois l'aire de section transversale du bout supérieur du tube 9, on augmente la résistance du jet de gaz et le composant lourd du mélange de gaz (l'halogène) n'arrive pas à travers le tube 9, mais passe essentiellement à travers le trou 7 de l'écran thermique 6. L'application de la lampe à halogene proposée permet d'obtenir une stabilité élevée, supérieure à 98%, du flux de lumière, ce qui assure une qualité stable des prises de vue et des images des films de reportage filmés et de télévision en couleur et lors des démonstrations. Le brassage intense du mélange de gaz dans le volume de la lampe prévient le noircissement des parois de l'ampoule et assure une augmentation de plus-de 50% de la durée de vie de la lampe. REVENDICATIONS 1. Lampe à halogène comprenant une ampoule (1) remplie d'un mélange de gaz inerte et de substance halogénée et dans la partie inférieure de laquelle sont scellées des entrées de courant (2), un corps incandescent (5) rigidement monté entre un pont su périeur (3) et un pont inférieur (4) fixés sur les entrées de courant (2), et un écran thermique (6) disposé entre le pont inférieur (4) et la connexion scellée des entrées de courant (2) à l'ampoule (1), avec un espacement par rapport aux parois latérales de l'ampoule (1), caractérisée en ce que l'écran thermique (6) possède un trou central (7). 2. Lampe à halogène selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écran thermique (6) comporte une saillie (8) orientée vers le corps incandescent (5), et se présentant sous forme d'un cône tronqué dans la base supérieure duquel est réalisé le trou central (7). 3. Lampe à halogène selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube (9) fixé rigidement sous l'écran thermique (6), le bout supérieur de ce tube étant orienté vers le trou central (7) de l'écran thermique (6), et son bout inférieur étant situé à proximité de la connexion scellée de l'entrée de courant (2) à l'ampoule (1). 4. Lampe à halogène selon l'une des revendication 1, 2 et 3, caractérisée en ce que la section transversale du tube (9) va en diminuant vers son bout supérieur. 5. Lampe à halogène selon la revendication 4, caractérisée en ce que la section transversale du bout supérieur du tube (9) est de 2 à 5 fois plus petite que l'aire du trou (7) de l'écran thermique (6). 6. Lampe à halogène selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le tube (9) est rigidement fixé à l'aide d'une spirale (10) embrassant étroitement la partie médiane du tube (9), le bout rectiligne de cette spirale étant connectée aux entrées de courant (2).