Brevet FR2584860A1 — publié le 19870116

La présente invention concerne des lampes électriques à décharge et en particulier des fils de connexion à utiliser dans les assemblages de fixation des électrodes. Les lampes à décharge du type à fluorescence ont, en général, des électrodes qui comprennent des enroulements en tungstène portant un matériau émetteur d'électrons approprié, chacun de ces enroulements étant supportés par deux fils de connexion métalliques auxquels il est fixé. Une partie de chaque fil de connexion est noyée dans un cornet de verre (le verre étant du verre tendre). Pour obtenir une étanchéité fiable et satisfaisante, il est souhaitable que la partie du fil de connexion noyée dans le verre s'adapte à la dilatation thermique du verre. Il est également souhaitable que la partie du fil de connexion la plus proche de la lampe à décharge (c'est-à-dire l'extrémité supportant l'enroulement d'électrode) soit en un matériau réfractaire capable de supporter la chaleur de la décharge. Pour satisfaire ces différentes conditions, il est connu d'employer des fils de connexion "composites" ou "en plusieurs parties" comme ceux qui sont décrits, par exemple, dans le brevet Européen No. 70095 des mêmes auteurs. Le noircissement des extrémités est partiellement dû à la vaporisation du baryum provenant du revêtement de l'enroulement d'électrode (qui est réduit en prévoyant un blindage autour de l'enroulement), et partiellement de la vaporisation du matériau provenant des fils de connexion, le matériau des fils de connexion étant couramment du nickel, du fer ou un alliage de nickel/fer. Un objet de la présente invention est de résoudre ou de réduire certains des problèmes associés & l'art antérieur, en particulier celui du noircissement des extrémités des lampes. Selon l'invention, il est proposé un fil de connexion à utiliser dans une lampe fluorescente, le fil de connexion comprenant au moins deux parties, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites parties est fabriquée en molybdène dopé ayant une forte température de recristallisation, le dopage étant effectué avec du potassium et du silicium et en option de l'aluminium, les teneurs en potassium, en silicium et en aluminium se situant dans les gammes suivantes: entre 200 et 1200 ppm de silicium, entre 50 et 500 ppm de potassium, et entre 0 et 120 ppm d'aluminium. Le molybdène doit être dopé par une combinaison de potassium, de silicium et en option d'aluminium. Différents procédés de dopage sont possibles mais ils ne concernent pas 1l'invention. Un matériau convenable est produit par Metallwerk Plansee et vendu sous le nom de "HT moly". Le fil de connexion peut comprendre deux ou plusieurs parties distinctes, une partie d'extrémité au moins étant fabriquée en molybdène dopé à forte température de recristallisation, le dopage étant effectué par du potassium et du silicium et en option de l'aluminium dans les proportions suivantes: entre 200 et 1200 ppm de silicium, entre 50 et 500 ppm de potassium, et entre O et 120 ppm d'aluminium. Pour plus de commodité, dans la description suivante, ce type particulier de molybdène dopé-à forte température de recristallisation sera désigné sous le nom de "molybdène HRTD". Le molybdène normal recristallise entre 1000 et 1100C, mais le molybdène HRTD recristallise & une température dépassant 1600'C, c'est ce que l'on a appelé une "température de recristallisation élevée". Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un ensemble d'électrodes pour une lampe fluorescente, l'ensemble comprenant un cornet de verre, des fils de connexion d'électrodes traversant le cornet et étant soudés & ce cornet, caractérisé en ce que chaque fil de connexion est partiellement fabriqué en molybdène HRTD. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé une lampe fluorescente comprenant une enveloppe tubulaire transmettant la lumière, des électrodes à enroulement aux extrémités opposées de l'enveloppe et des ensembles de support d'électrodes respectifs auxdites extrémités de l'enveloppe, chaque ensemble comprenant un cornet de verre scellé dans l'enveloppe pour former une paroi d'extrémité de l'enveloppe et des fils de connexion d'électrodes traversants et étant scellés dans le cornet, caractérisé en ce que chaque fil de connexion est au moins partiellement fabriqué en molybdène HRTD. Les différentes pièces peuvent avoir des caractéristiques de dilatation thermique différentes et peuvent avoir sensiblement la même dimension. On sait qu'étant donné que la partie du fil de connexion supportant l'électrode est plus proche de la lampe à décharge, elle doit avoir des propriétés refractaires. Des matériaux réfractaires qui ont été envisagés dans ce but comprennent le molybdène, le tantale, le titane, le vanadium et le niobium. Parme ces matériaux, le tantale, le vanadium et le niobium et d'autres matériaux tels que l'hafnium, le rhénium, l'osmium et le rhodium sont coûteux et par conséquent, il serait souhaitable de ne pas les utiliser. Un inconvénient du titane et du rhodium est qu'ils ont des points de fusion inférieurs à ceux des autres matériaux cités. Le molybdène et le zirconium ont tendance à être fragiles et ni l'un ni l'autre ne devraient être utilisés lorsque la ductilité ou la malléabilité est une condition imposée. La demanderesse a trouvé qu'un matériau particulièrement utile pour les extrémités des fils de connexion supportant les électrodes est le molybdène HRTD. Le point de fusion de ce matériau est suffisamment élevé (2610'C) pour qu'un très faible noircissement final soit provoqué par sa vaporisation quand il est utilisé pour former des pièces intérieures telles que des fils de connexion. Un autre problème lié à l'art antérieur vient du { fait qu'un fil de connexion comprend, par exemple, une section interne en matériau plus fortement réfractaire que les autres parties étant donné qu'elle est plus proche de la décharge, une section centrale en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique sélectionné pour être compatible avec la dilatation thermique du cornet de verre dans lequel elle doit être noyée, et une partie extérieure en un matériau électriquement conducteur approprié, les différentes sections pouvant avoir des diamètres ou des sections différents. Par exemple, dans un tel fil de connexion composite, la partie interne peut avoir un diamètre de 0, 8 mr, la partie centrale un diamètre de 0,4 ms et la partie extérieure un diamètre de 0,5 mm. Ceci pose des problèmes dans les processus automatisés étant donné que les fils ont tendance à s'affaisser quand ils sont empilés. Un avantage de l'emploi du molybdène HRTD réside dans le fait qu'il a une conductivité thermique plus élevée que celle des autres matériaux précédemment utilisés (comme par exemple le nickel) et qu'il est capable d'évacuer de l'électrode suffisamment de chaleur pour une dimension réduite du fil. Bien qu'il ait une conductivité thermique semblable à celle du molmybdène ordinaire, le molybdène HRTD n'a pas l'inconvénient d'une teméprature de recristallisation basse. D'autres propriétés avantageuses du molybdène HRTD concernent sa ductilité, qui permet de le couder facilement pour fixer les extrémités de l'électrode, et qu'un diamètre de fil réduit (par exemple 0,5 mm au lieu de 0,8 mm) n'a pas besoin d'être aplati pour faciliter le cintrage. Le molybdène HRTD est également moins coûteux que d'autres matériaux ayant des propriétés réfractaires convenables. L'invention va maintenant être décrite de façon à être plus facilement comprise et mise en oeuvre, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une lampe fluorescente qui possède des fils de connexion d'électrodes selon l'invention; la figure 2 représente en détail un ensemble d'électrodes pour une lampe fluorescente ayant des fils de connexion complexes qui ont une structure en deux parties; la figure 3 représente une partie d'un ensemble d'électrodes ayant des fils de connexion complexes avec une structure en trois parties; la figure 4 représente une partie d'un ensemble d'électrodes ayant un fil de connexion complexe avec une structure en quatre parties; la figure 5 représente un fil de connexion complexe avec des parties extrêmes de diamètres inégaux; et la figure 6 représente un fil de connexion complexe selon l'invention ayant des parties extrêmes de diamètres sensiblement égaux. En se référant d'abord à la figure 1, on peut voir la lampe fluorescente comprenant une enveloppe tubulaire 1 transmettant la lumière (revêtue d'un matériau fluorescent), dans chaque extrémité de laquelle est scellé un cornet de verre 2. Les cornets de verre ont une section ciruclaire et chacun comprend une partie tronconique creuse 3 qui, à son extrémité la plus étroite, est d'un seul tenant et coaxiale avec une portion massive & parois parallèles 4 connue sous le nom de pincement. Les extrémités les plus grandes des sections tronconiques 3 sont scellées aux extérmités du tube 1. L'un ou les deux cônes 2 peuvent avoir un alésage axial 5 qui s'étend depuis l'extrémité extérieure ou depuis les extrémités du cornet ou des cornets sous forme d'une tubulure 6, par laquelle la lampe peut être vidée, et par laquelle le mercure et le gaz nécessaire ou le mélange de gaz peut être introduit avant de fermer la tubulure 6. Les fils de connexion ou fils de support 7 traversent et sont scellés à chaque cornet 2. Les fils de connexion sont disposés généralement parallèles à l'axe du cornet et dépassent de l'extrémité intérieure du cornet. Sur l'extrémité intérieure de chaque fil de connexion se trouve une portion 8 de fixation du support interne, et une électrode en forme d'enroulement revêtue 9 est maintenue entre ces portions de fixation en coudant les fils de connexion sur les extrémités de l'enroulement, l'enroulement étant sensiblement perpendiculaire à l'axe de la lampe. L'enroulement 9 est entouré par un blindage flottant maintenu en place grâce au support 11 qui est fixé au cornet de verre 2. Puisqu'il est souhaitable que le matériau de la partie du fil de connexion qui traverse le cornet soit adapté au verre du cornet du point de vue de la dilatation thermique, comme mentionné précédemment, alors que la partie qui est la plus proche de la décharge doit avoir des propriétés réfractaires, le fil de connexion peut être fabriqué en plusieurs parties, qui peuvent être constituées de matériau différents pour former un fil de connexion composite. Selon l'invention, la section 15 (telle que représentée sur les figures 1 et 2) est construite en molybdène HRTD pour les raisons exposées précédemment. Cette partie du fil de connexion n'est pas en contact avec le verre du cornet. La section 14 peut ensuite être fabriquée en un matériau ayant un coefficient de dilatation tel qu'il corresponde au coefficient de dilatation thermique du verre du cornet. Le matériau du cornet peut être du verre tendre, par exemple du verre soude-chaux ou du verre au plomb, et la construction du fil de connexion devrait être telle que la section 15 soit séparée du verre du cornet. La figure 2 représente la structure du fil de connexion 7 avec davantage de détails. On peut voir que la section 14 traverse le cornet 2 dans l'espace & l'intérieur de la lampe et qu'elle peut être reliée & l'extrémité de la section 15 au point 12. La portion 15 peut se prolonger sur une distance quelconque le long du fil de conenxion 7 depuis la fixation de support 8 jusqu'à un point du fil de connexion immédiatement adjacent, mais non en contact avec le verre du cornet 2. Des structures ayant des fils de connexion en plusieurs parties peuvent être utilisées et les figures 3 et 4 représentent des fils de connexion ayant respectivement trois parties 16, 17 et 18 et quatre parties 19, 20, 21 et 22 soudées en des points désignés dans leur ensemble par le chiffre 12. Dans chaque cas, la partie intérieure 18 et 22 respectivement est en moilbdène HRTD. Un montage en trois parties comme celui qui est représenté sur la figure 3 est préféré, et la section 3 sortant du cornet peut être fabriquée en n'importe quel matériau électriquement conducteur bon marché approprié come par exemple de l'acier doux plaqué cuivre ou du fer plaqué cuivre. Des exemples de matériaux appropriés pour la structure en quatre parties comprennent de 1 'acier doux plaqué cuivre pour la portion extérieure 19, du Dumet pour la portion 20 scellée dans le cornet et un alliage nickel/fer convenable (de préférence à 48 % de nickel) pour la portion 21. En se référant maintenant & la figure 5, on peut voir un fil de connexion 23 connu dans l'art antérieur (avant qu'il soit scellé dans le cornet de verre et convenablement coudé). La section 24 a un diamètre inférieur à celui de la section 26 et lorsque le fil est placé sur une surface 32, l'axe central du fil fait un angle A avec la surface. Un exemple d'un tel fil de connexion composite comprend une section 26 de 0,8 mm de diamètre, qui doit être placée le plus près de l'électrode, une section centrale 25 de 0,4 nm de diamètre choisie pour avoir un coefficient de dilatation thermique compatible avec celui du verre du cornet dans lequel elle doit être noyée et une section 24 de 0,5 ma de diamètre qui peut être un métal plaqué cuivre. (Les diamètres indiqués ici ne sont que des exemples d'autres diamètres sont utilisables). Si le niveau 32 est considéré commae le niveau de base du mécanisme d'empilage, si le fil de connexion 23 est posé à plat pour un empilage horizontal, il fait un angle A avec le niveau de base et lorsque plusieurs fils de connexion de ce type sont posés l'un au-dessus de l'autre, cette erreur d'inclinaison se multiplie, le degré d'inclinaison pouvant entraîner un défaut de fonctionnement du mécanisme de détection. La figure 6 représente un fil de connexion selon l'invention, comprenant des sections 29, 30 et 31. Si le diamètre de la section 31, qui doit être placée très près de l'électrode, est réduit (comparativement au diamètre de la section 26 du fil 23) jusqu'à être sensiblement identique au diamètre de la section 29, ce fil de connexion peut être placé horizontalement et sensiblement parallèle à la base du mécanisme d'empilage. Le diamètre de la section 31 peut être réduit de cette manière, si l'on utilise du molybdène HRTD, puisqu'il a une conductivité thermique supérieure à celle de certains matériaux précédemment utilisés et qu'une longueur de molybdène HRTD de plus petit diamètre peut évacuer autant de chaleur des électrodes que, par exemple, une longueur semblable d'acier inoxydable ou d'acier plaqué nickel de plus gros diamètre. La présente invention est très intéressante à utiliser dans le cas des lampes fortement chargées (qui fonctionnent avec des courants dépassant environ 0,7 A). Des exemples de réalisation de la présente invention qui associent l'emploi du molybdène HRTD et d'un diamètre réduit de la section intérieure pour obtenir un fil de connexion composite sont les suivants: (en se référant à la figure 6) SECTION DIAMETRE 29 0,4 mm-0,6 mm 0,4 mm-0,5 mm 31 0,4 mm-0,6 mm Un mode de réalisation composition suivante: SECTION DIAMETRE 29 0,5 mm 0,4 mm 31 0,5 mm MATERIAU Acier doux plaqué cuivre Dumet Molybdène HRTD préféré correspond à la MATERIAU Acier doux plaqué cuivre Dumet Molybdène HRTD. L'invention ne s'applique pas uniquement aux cas dans lesquels les sections les plus épaisses du fil ont sensiblement le même diamètre. Si les sections ont des diamètres légèrement différents, le degré d'inclinaison au moment de l'empilage peut être suffisamment réduit pour être acceptable. L'emploi du molybdène HRTD selon l'invention permet de réduire suffisamment le diamètre de la partie du fil & utiliser pour tenir l'électrode afin d'obtenir un angle d'inclinaison acceptable. Ceci rend donc la fabrication plus facile. il REVENDICATIONS 1. Fil de connexion à utiliser dans une lampe fluorescente, le fil de connexion comprenant au moins deux parties (14, 15), caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites parties (15) est fabriquée en molybdène dopé ayant une température de recristallisation élevée, le dopage étant effectué avec du potassium et du silicium et en option de l'aluminium, les teneurs en potassium, en silicium et en aluminium se situant dans les gammes suivantes: entre 200 et 1200 ppm de silicium, entre 50 et 500 ppm de potassium, et entre 0 et 120 ppm d'aluminium. 2. Fil de connexion selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le molybdène est dopé par une combinaison de potassium et de silicium seulement. 3. Fil de connexion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en outre en ce que le fil de connexion a une section transversale sensiblement uniforme. 4. Fil de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en outre en ce que les parties ont des caractéristiques de dilatation thermique différentes. 5. Fil de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en outre en ce que le fil de connexion comprend trois parties, une première partie, une seconde partie et une troisième partie, la première partie étant en molybdène HRTD, la seconde partie connectant la première partie à la troisième partie laquelle est en Dumet. 6. Fil de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en outre en ce que le fil de connexion comprend quatre parties, une première partie, une seconde partie, une troisième et une quatrième partie, la seconde partie reliant la première parti à la troisième et la troisième partie reliant la seconde partie & la quatrième, la première partie étant en molybdène HRTD, la seconde partie en alliage de nickel/fer, la troisième partie en Dumet et la quatrième partie étant en acier doux plaqué cuivre. 7. Ensemble d'électrodes pour lampe fluorescente, l'ensemble comprenant un cornet de verre (2), des fils de connexion d'électrodes qui traversent et sont scellés au cornet, caractérisé en ce que chaque fil de connexion est en partie fabriqué en molybdène HRTD. 8. Ensemble d'électrodes selon la revendication 7, caractérisé en outre en ce que chaque fil de connexion est tel que mentionné dans l'une quelconque des revendications 1 à 6. 9. Lampe fluorescente comprenant une enveloppe tubulaire (1) transmettant la lumière, des électrodes (9) enroulées aux extrémités opposées de l'enveloppe et des ensembles de support d'électrodes respectifs aux extrémités de l'enveloppe, chaque ensemble comprenant un cornet de verre (2) scellé dans l'enveloppe pour former une paroi d'extrémité de cette enveloppe et des fils d'électrodes traversant le cornet et scellés audit cornet, caractérisée en ce que chaque fil d'électrode est au moins partiellement fabriqué en molybdène HRTD.