Brevet FR2566177A1 — publié le 19851220

"Lampe à décharge à basse pression sans électrodes." L'invention concerne une lampe à décharge à basse pression sans électrodes munie d'une enceinte fermée hermétiquement, qui est au moins remplie d'une vapeur métallique et d'un gaz rare, lampe qui est munie d'un noyau cylindrique en matériau magnétique, et dans laquelle lors de son fonctionnement, à l'aide d'un enroulement situé autour du noyau et d'une unité d'alimentation électrique qui y est connectée, il se forme un champ électrique; l'unité d'alimentation étant située dans un boîtier métallique à paroi mince qui fait partie de la lampe; le noyau en matériau magnétique dans lequel est présent, près de son axe longitudinal, un corps en forme de tige en matériau conducteur de chaleur étant relié au boîtier. Une telle lampe est connue de la demande de brevet néerlandais 8104233 (PHN 10.142) mise à la disposition du public. Cette lampe fonctionne de préférence sous une tension d'alimentation à une fréquence supérieure à environ 20 kHz, et sert d'alternative pour une lampe à incandescence utilisée pour des buts d'éclairage général. Le noyau magnétique se situe dans une saillie cylindrique de la paroi de l'ampoule près de l'axe longitudinal de la lampe. Lors du fonctionnement de la lampe, la température du noyau en matériau magnétique augmente par suite de la chaleur dégagée par la décharge. Enfin d'éviter que la température se produisant dans le noyau n'atteigne une valeur trop élevée, le noyau de la lampe connue présente un corps conducteur de chaleur o la chaleur est évacuée aussi vite que possible, de préférence vers l'ambiance de la lampe. Le corps conducteur de chaleur (constitué par exemple par une tige en cuivre) est fixé en bas à la paroi du boîtier métallique (par exemple à l'aide d'une soudure), dans lequel est présente l'unité d'alimentation électrique. Dans une forme de réalisation, le bottier est entouré d'une partie de la paroi en matière synthétique plus ou moins conique, dont l'extrémité pointue est munie d'un culot du genre édison et dont l'autre.extrémité est fixée à l'ampoule. -2- Il s'est avéré que notamment dans cette forme de réalisation de la lampe o le bottier métallique est également connecté en régime à l'une des entrées de courant du réseau d'alimentation (pour supprimer la perturbation électrique du réseau), la tension d'amorçage de la lampe est trop élevée pour assurer un bon fonctionnement de la lampe, comparativement à une lampe non munie d'une tige conductrice de chaleur. L'invention vise à fournir une lampe du genre mentionné dans le préambule o cet inconvénient est en majeure partie évité. Conformément à l'invention, une telle lampe est caractérisée en ce que la partie du corps conducteur de chaleur située à l'endroit de l'enroulement est isolée électriquement du boîtier métallique contenant l'unité d'alimentation électrique. Des essais ont révélé que par suite de la présence du matériau électroisolant (constitué par exemple par une matière synthétique ou par de la laine de verre), la tension d'amorçage de la lampe est notablement inférieure à celle de la lampe selon ladite demande de brevet néerlandais mise à la disposition du public. Dans une forme de réalisation, cette réduction de la tension d'amorçage est d'environ 15%. De plus, il s'est avéré que malgré la présence de l'isolateur, il ne faut pas de dispositions additionnelles pour évacuer la chaleur dégagée dans le noyau magnétique. En effet, on a constaté que la température du matériau magnétique (ferrite) mesurée sur toute la longueur du noyau se situe largement au-dessous de la valeur critique, grâce à la présence de la tige en matériau conducteur de chaleur. Dans le cas d'une augmentation de la température jusqu'au-dessus de cette valeur, la perméabilité du matériau magnétique diminue fortement et la lampe s'éteint. L'invention offre notamment des avantages pour une lampe o, lors du fonctionnement, la paroi du bottier métallique est connectée à l'un des fils d'alimentation du réseau d'alimentation pour supprimer les courants parasites engendrés par la lampe sur le réseau. L'isolateur électrique est constitué par exemple par une couche en matière synthétique, qui se situe entre deux parties du corps conducteur de chaleur. Dans une forme de réalisation, la première partie du corps s'étend près de l'enroulement et la deuxième près de la face inférieure du noyau en forme de tige en matériau magnétique. Toutefois, ledit isolateur électrique se situe de préférence -3- entre la face inférieure du corps conducteur de chaleur en forme de tige et la paroi du bottier métallique. Ainsi, on obtient une répartition plus homogène de la largeur sur toute la longueur du noyau. Du fait que le conducteur de chaleur est appliqué comme un ensemble dans le noyau, une telle lampe se prête également à une réalisation assez simple. Dans une forme de réalisation spéciale, l'isolateur électrique est une couche isolante qui s'étend dans un espace compris entre la paroi de l'ampoule et la paroi du bottier opposée à l'ampoule, ladite couche étant également thermiquement isolante. On obtient non seulement une lampe présentant les susdites propriétés d'amorçage favorables, mais on évite également que la température dans le bottier n'atteigne une valeur trop élevée par suite de la chaleur dégagée dans l'ampoule. En effet, avec de telles températures, il se produit le risque que les composants faisant partie du circuit électrique de l'unité d'alimentation ne soient attaqués par la chaleur. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre schématiquement, partiellement en vue, partiellement en section, une première forme de réalisation d'une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression sans électrodes conforme à l'invention et La figure 2 montre une deuxième forme de réalisation d'une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression sans électrodes conforme à l'invention. Les lampes selon la figure 1 comportent une ampoule en forme de ballon fermée hermétiquement 1, qui est remplie de mercure et de gaz rare, comme de l'argon. De plus, la lampe est munie d'un noyau cylindrique 2 en matériau magnétique (comme de la ferrite), noyau qui est présent dans la saillie tubulaire 3 de la paroi de l'ampoule 1. Lors du fonctionnement de la lampe, un champ magnétique est engendré à l'aide d'un enroulement 4 situé autour du noyau (constitué par plusieurs spires en fil de cuivre) et connecté à l'aide des fils 5 et 6 (visibles en partie sur le dessin) à une unité d'alimentation électrique à haute fréquence. Ce champ s'étend également jusque dans l'ampoule o se forme un champ électrique et/ou est engendré du rayonnement de résonance ultraviolet. La couche luminescente 7 appliquée sur la paroi intérieure -4- de l'ampoule permet de convertir ce rayonnement en lumière visible. L'unité d'alimentation électrique se trouve dans un boîtier métallique 8, qui est situé dans une partie de paroi partiellement conique en matière synthétique 9, qui est fixée à l'ampoule et dont l'extrémité présente un culot 10 du genre édison, de sorte que la lampe peut être vissée dans une douille destinée aux lampes à incandescence. L'unité d'alimentation électrique comporte un circuit électrique (voir la demande de brevet néerlandais mise à la disposition publique 8004175, PHN 9803; le circuit est indiqué schématiquement par 8a). Le noyau 2 contient un corps tubulaire 11 en cuivre servant à évacuer la chaleur dégagée du noyau, lors du fonctionnement de la lampe. Ce corps 11 est relié à la paroi opposée à l'ampoule du bottier métallique à paroi mince 8, un isolateur électrique 12 étant présent entre la face inférieure du corps et la face supérieure de la paroi du bottier 8. Tout comme une couche transparente non visible sur le dessin située entre la couche luminescente 7 et la paroi en verre de l'ampoule, le bottier métallique 8 est connecté en régime à l'une des entrées de courant du réseau d'alimentation pour supprimer des courants parasites du réseau (voir NL-TV 8205025, PHN 10.540). L'isolateur électrique (12 constitué par un cylindre en matière synthétique présentant le même diamètre externe que le corps 11) permet d'isoler électriquement la partie du corps conducteur de chaleur l'endroit de l'enroulement 4 par rapport au boîtier métallique 8 présentant le circuit électrique. La matière synthétique est constituée par exemple par un polycarbonate. Ainsi, on obtient une réductionnotable de la tension d'amorçage de la lampe, comparativement à une lampe ne présentant pas d'isolation. C'est ainsi que dans une lampe (puissance 13W) conforme à l'invention, la tension d'amorçage était par exemple de 175 V pour une pression du gaz rare de 4 torrs (argon). Dans la lampe connue, (également 13W), la tension d'amorçage était de 200 volts. Le noyau cylindrique en matériau magnétique est fixé à la face inférieure de la paroi extérieure de l'ampoule à l'aide d'organes de support, dont un seul est désigné,.à titre d'exemple, par 2a. Le corps 11 est coincé dans le noyau. Le corps 11 est plus long que le noyau 2 et le dépasse légèrement en bas. Ledit isolateur en matière synthétique 12 -5- est fixé à l'aide de colle d'une part à la partie inférieure du corps 11 et d'autre part à la partie supérieure de boîtier 8. Dans la lampe selon la figure 2, les pièces analogues à celles de la lampe selon la figure 1 portent les mêmes chiffres de référence. Dans la lampe, le corps conducteur de chaleur s'étend au-delà de l'extrémité du noyau 2 opposée au culot 10, le corps conducteur de chaleur 11 étant muni d'un épaississement 13. L'évacuation de la chaleur de la partie de noyau située près de l'enroulement 4 est ainsi très avantageuse. De plus, entre la face inférieure du corps conducteur et la paroi du bottier métallique opposée à l'ampoule est présente une couche de laine de verre 14, qui s'étend entre la paroi du boîtier métallique 8 et la face inférieure de l'ampoule 1; ainsi cette couche est non seulement électriquement isolante mais également thermiquement isolante. Ainsi, on empêche que la température des composants de l'unité d'alimentation électrique située dans le boîtier n'augmente jusqu'à une valeur élevée inadmissible par suite du rayonnement thermique provenant de l'ampoule. Dans cette forme de réalisation de la lampe conforme à l'invention, le corps conducteur de chaleur 11 (constitué par une tige en cuivre massive) est également coincé dans le noyau 2. Le diamètre externe de la partie 13 du corps correspond pratiquement au diamètre externe du noyau 2. Le corps 11 est fixé au bottier à l'aide de plusieurs tiges en matière synthétique. Une forme de réalisation pratique présente quatre tiges de ce genre. La figure n'en montre que deux (13a et 13b). Des essais effectués avec la lampe selon la figure 2 ont révélé que dans le cas d'une puissance amenée à la lampe de 13W, d'une fréquence de la tension d'alimentation d'environ 2,65 MHz, d'un diamètre supérieur de l'ampoule en forme de ballon de 75 mm et d'une longueur de mm, d'un noyau cylindrique d'une longueur de 50 mm et d'un diamètre de 8 mm, et d'une tige conductrice de chaleur (cuivre massif) d'une longueur de 60 mm et un diamètre de la partie étroite de 3,5 mm, le flux lumineux mesuré était de 1200 lumens. L'enroulement comportait 13 spires en fil de cuivre d'une épaisseur d'environ 0,2 mm. La ferrite était de la ferrite "Philips 4C6". La couche de laine de verre avait une épaisseur de 0,5 cm, à densité d'environ 1 g/cm3. La réduction de la tension d'amorçage de cette lampe était d'environ 25 V (de 200 à 175 V). Il s'est avéré que lors du fonctionnement de la lampe, la -6- température de la tige conductrice de chaleur était d'environ 170 C. La température des composants (commne résistances, condensateurs et transistors) situés dans le boktier était d'environ 100 C. Un condensateur électrolytique très sensible aux températures fait également partie de l'unité d'alimentation et se situe au-dessous du boîtier 8 (non représenté sur le dessin). Il s'est avéré que ces condensateurs ne présentent qu'une température de 79 C. De plus, il s'est avéré que dans le cas d'une telle température, le fonctionnement de ce condensateur n'est pas affecté. -7- REVENDICATIONS: 1. Lampe à décharge à basse pression sans électrodes munie d'une enceinte fermée hermétiquement, qui est au moins remplie d'une vapeur métallique et d'un gaz rare, lampe qui est munie d'un noyau cylindrique en matériau magnétique, et dans laquelle lors de son fonctionnement, à l'aide d'un enroulement situé autour du noyau et d'une unité d'alimentation électrique qui y est connectée, il se forme un champ électrique; l'unité d'alimentation étant située dans un boîtier métallique à paroi mince, qui fait partie de la lampe; le noyau en matériau magnétique dans lequel est présent, près de son axe longitudinal, un corps en forme de tige en matériau conducteur de chaleur étant relié au boîtier, caractérisée en ce que la partie du corps conducteur de chaleur située à l'endroit de l'enroulement est isolée électriquement du boîtier métallique contenant l'unité d'alimentation électrique. 2. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'entre la face inférieure du corps conducteur de chaleur et la paroi du boîtier métallique est prévu un isolateur électrique. 3 Lampe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'isolateur électrique est une couche s'étendant entre la paroi du boîtier métallique opposée à l'ampoule et la face inférieure de cette dernière, cette couche étant également thermiquement isolante. 4. Lampe selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le corps conducteur de chaleur s'étend jusqu'au-delà de l'extrémité du noyau cylindrique opposée au culot, ce corps conducteur de chaleur étant muni d'un épaississement. 5. Lampe selon la revendication 2 ou 4, caractérisée en ce que l'isolateur électrique est constitué par un cylindre en matière synthétique prévu entre l'extrémité du corps et le boîtier.