Brevet FR2620266A1 — publié le 19890310

Ampoule fluorescente tubulaire à pied tubulaire, à culot normalise. La présente invention concerne la réalisation d'une ampoule d'éclairage fluorescent basse pression, de forme tubulaire, qui est obtenue par la soudure d'une enveloppe cylindrique sur un pied tubulaire. la dite soudure étant masquée par la jupe du culot normalisé et maintenue par lui. Il est connu de souder des électrodes à même la paroi des enveloppes pour en faire des enceintes à décharge. Dans ces réalisations, il n'y a donc pas de pied porteur d'électrodes. Concernant un montage particulier de pied à deux étages d'électrodes, sur des enveloppes tubulaires longilignes pour des lampes luminescentes, deux brevets Japonais connus sous les numéros 49-35796 et 55-155461 nous montrent bien des pieds porteurs d'électrodes, mais ces pieds sont pincés, er forme de V, et ne sont pas tubulaires au sens défini dans la demande de brevet Français i 87 08486. la soudure de ces pieds pincés à l'enveloppe de la lampe est effectuée à même celle-ci, directement sur la partie droite formant enceinte à décharge En outre, l'ensemble ainsi formé par la soudure de l'en- -veloppe et du pied n'est pas descendu ni fixé dans des culots du type normalisé, genre Goliath, dison, - c2 et E 14 et autres Par ailleurs, il est fort peu probable qu'ils pourraient descendre dans les dits culots, voir d'autres spéciaux à jupes droites, vu les variations dimensionnelles importantes des tubes, qui ne sont pas reprises par un jeu quelconque et d'autre part, celles que provoquent les soudures sur les chambres ou enveloppes ayant des diamètres assez conséqueLt pour correspondre à un tube à décharge. En effet, lors de la fusion de la collerette du pied pour la soudure en une fois, seule possible ici, celle-c ne nar.querait pas de laisser nodules et sarépaisseurs. Ce type ae soudure appelée par l'homme de l'art "en une seule fois" est la seule envisageable dans cette réalisation, ceci afin de ne pas chauffer éxagérément le tube, de déformer ou déteriorer le poudrage, rallonger le temps de solidification et augmenter considérablement les tensions internes pour un verre qui ne peut plus être recuit, c'est à dire augmenter les risques de casse par rupture de surface, et de fragilisation locale. L'utilisation d'un charbon plat graphité de compréssion externe du verre en fusion, provoquerait sur ce type de verre trés mince à solidification rapide, des complica -tions plus importantes encore. On voit mal dans ces conditions, la possibilité de descendre totalement de telles enveloppes tubulaires soudées à des pieds, dans des culots particuliers ou standard au risque d'un rebut important dans le montage final des dits tubes dans les culots. Le problème n'est donc pas résolu Le coût de revient de ces dites ampoules est alors trés aléatoire et problématique L'ampoule selon l'invention, composée d'une enveloppe tubulaire cylindrique (1) est soudée en rétreint (4) à un pied tubulaire (6) déjà cité, et l'ensemble ainsi formé est descendu (9) jusqu'au début de la partie droite de l'enveloppe (8) dans un culot normalisé (7). Ceci a pour conséquence qu'en utilisant des enveloppes tubulaires dont les diamètres extérieurs correspondent sensiblement aux diamètres intérieurs des culots, au niveau de la jupe, alliées à des soudures de pied en rétreint (5), on puisse facilement et totalement descendre et masquer cette soudure dans le culot et par cela même maintenir la dite enveloppe dans un culot normalisé. L'enveloppe luminescente n'est pas altérée par ce montage, et de par les diamètres utilisés, il y a une continuité linéaire entre le culot et l'enveloppe En outre, la paroi poudrée (11), donc opaque, a un aspect uniforme s'étendant d'une extrémité à l'autre de l'ampoule, sur toute sa longueur. Les avantages sont considérables, tant sur le plan industriel qu'économique. La réalisation a 'ampoules fluorescentes tubulaires est à présent devenue plus simple, plus fiable, moins onéreuse, plus aisé, ce, par l'utilisation de tubes cylindriques d'une part, de culots normalisée d'autre part, et par un type particulier de soudure pied-enve -loppe à rétreint. les pieds utilisés selon l'invention, étant à deux étages d'électrodes, cela signifie qu'un même pied porte les deux ensembles émissifs. Les avantages industriels au niveau de la réalisa -tion de l'ampoule luminescente et les améliorations techniques sont les suivantes: - masquage de la région fondue et déformée de la soudure - masquage du queusot - favoriser une meilleure soudure du pied sur l'enveloppe, plus rapide - d'obtenir un meilleur Scèllement de l'enveloppe dans le culot - d'obtenir une enveloppe dans le gabarit du culot, niveau jupe - d'uniformiser l'aspect tubulaire de la lampe - de cacher la vue de la zone ae soudure obligatoi- -rement absente de poudrage - aspect pratique supplémentaire de réalisation pour les diamètres similaires emboitables - le branchement direct de l'ampoule, sans intermé -diaire, par un culot normalisé, à une tension donnée sur le réseau - utilisation de culots et douilles normalisés - reprise des variations diamétrales des tubes par le tronc de cone EE-AA' du rétreint qui peut être plus ou moins rentré dans la jupe et ajusté en garantissant l'adaptation de 1' enveloppe tubulaire dans le culot - elimine les inconvénients de la technique antérieure et résout les problèmes évoqués avant. En ce qui concerne l'aspect économique de la réali -sation, les avantages sont - utilisation de tubes de verre standarts et bruts d'étirage - le verre en tube est stockable - absence de four à bassin avec souffleuses à carrousel - diminution du prix de revient, les machines transferts et alternatives étant en nombre de 100 à 1 par rapport aux souffleuses à bassin, et l'investissement de l'ordre inverse - coût de réalisation plus faible, les formes arrondies traditionnelles des ampoules fluorescentes étant éli -minées - économie d'encombrement, l'enveloppe ayant le même diamètre que le culot - intégration en standardisation, la dite ampoule se substituant aux ampoules à incandescence, par son mode de fixation et ses aimensio: s - utilisations de composants et matériaux standarts ou normalisés du présent sur le marchés - prix d'achat de ces composants trés faible car fabriqué en grande quantité en tous pays en des standarts qui sont devenus des normes mondiales. l'enveloppe tubulaire est donc préparée à partir de cannes cylindriques dont le diamètre extérieur avoisinne ou correspond au diamètre intérieur du culot, (fig.1), au niveau jupe (9). Celle-ci étant la partie droite cylindrique comprise entre le dernier filet supérieur dW culot, et la fin de celui-ci débouchant sur la verrerie, dans le cas de culot à vis. Selon l'invention, pour une ampoule tubulaire montée sur un culot xdison, les cannes de verre sont triées d'origine et sont d'un diamètre de 24,5 à 25 millimètres et légèrement plus, et sont débitées en tronçons de 380 millimètres. Fuis ces tronçons sont fondus en leur milieu et trans -formes en tube à éssai(16) par séparation et soufflage. Ces tubes ne sont autre que les enveloppes (1)(fig.2) formant l'enceinte de l'ampoule tubulaire à décharge. le fond rond (3) délimite la deuxième extrémité de l'ampoule tubulaire et la longueur de l'enveloppe n'est fonction que de la puissance de l'ampoule à réaliser, en fonction aussi de la distance inter-filament (13,15) d'un pied à deux étages d'électrodes, basses(12) et hautes (14). Ensuite , les parois ouvertes des enveloppes subissent une opération de diminution de diamètre AA',donc à l'opposé du fond rond. Il s'agit d'une opération de rétrécissement du diamètre du tube, ou étranglement (fig.1,2) appelée rétreint (4) et qui au niveau de la longueur façonnée li'k'- C' peut s'étendre de 1 à 50 millimètres, et selon l'invention, pl particulièrement pour rentrer dans un E 27 et avoir une surface portante suffisante pour la réa -lisation du cimentage et de la soudure du culot, d'une longueur de 5 millimètres environ. Cette opération donc appelée " rétreint ' réduit spé -cialerent le diamètre de 0,1 à 60 millimètres , selon l'invention, le diamètre du tube passe de 25 à 21 milli autres, soit une diminution de 4 millimètres Le rétreint est effectué à chaud par chalumeau (21) sur l'extrémité ouverte du tube, par une ou plusieurs molettes de forme (20), figure 1, tournantes, avec ou sans pince, ce qui permet de ramener le diamètre à des côtes fixes telles énumérées plus haut, et réaliser la soudure du pied. J'opération de poudrage se terminant en BB' , la soudure du pied sur le rétreint de l'enveloppe aura lieu en CC' (fig.3). la fabrication du rétreint est donc essentielle - pour souder le pied -sans fondre ou abimer l'enveloppe poudrée - pour réaliser facilement la soudure pied-enveloppe - pour renforcer la soudure , celle-ci étant plus résis -tante à diamètre inférieur - pour pouvoir placer cette soudure dans le culot - offrir un zone de prise pour le ciment de scèllement - pour pouvcoir maintenir durablement et solidement l'enveloppe et le culot - dissiper les tensions de la soudure dans la partie façonnée du rétreint et non de l'enveloppe, celle-ci étant moins résistante le rétreint est donc fondamental pour la réalisation d'ampoules fluorescentes tubulaires, à pied tubulaire, montées avec des culots Goliath, tison, b 22 ou m 14. flans ce dernier cas, il est possible de ne pas faire le rétreint suivant les contingences de fabrication, de par la taille qui n'est pas proportionellement réductible du pied et de l'enveloppe. La soudure du pied à l'enveloppe tubulaire re est a crs faite directement sur celle-ci, et dès le début de la solidification du verre de soudure, peu aprés celle-ci, on tire légèrement de 1 à 2 millimètres le pied par 5'in- -terniédiaire du queusot axial (17), ae façon à obtenir une soudure allongée et quà aucun moment une surépaisseur ne vienne se former et empêcher par ia suite la descente de la dite soudure et du tube dans le culot. Cette soudure devant être masquée par la jupe du dit culot normalisé et collée dans sa jupe. On peut considérer que le fait de tirer la soudure est un léger rétreint. le queusot est scéllé aprés pompage juste au niveau de la soudure sur le rétreint (5). Un queusot peut être localisé sur la tige reliant le premier au deuxième étage d'électrodes d'un pied. Une fois les enveloppes ayant subi le rétreint aéjà décrit, elles sont nettoyées et garnies intérieurement d'un film de pâte fluorescente, qui aprés réduction et recuisson de l'enveloppe au four, devient la poudre (11) tanissant le tube . Celui-ci est ensuite acheminé vers les machines de montage de l'enveloppe sur le pied. la soudure pied-rétreint est classique, et elle est effectuée à treks petite flamme genre rateau et en une seule fois, par économie, et pour ne pas chauffer inuti -lement le verre trés mince, outre les nuisances déjà évoquées. La soudure est effectuée sur des tours ou des carrousels de tours. le fabrications standarts des tubes et les multiples facteurs de réglage pas toujours contrôlable des composants du four de fusion et du feeder font que le diamètre de ces tubes peut varier de quelques dixième de millimètres. Ils sont alors tous recalibrés pour être du même diamètre que les culots. Selon l'invention, correspondant au diamètre intérieur des culots à équiper ou équivalent En outre si un léger jeu se produit entre la jupe et le tube, celui-ci est compensé par un léger surcroit de maté -riau de scellement (10) ne modifiant en rien le caractère de l'invention qui reste toujours , la soudure d'un pied tubulaire au rétreint d'une enveloppe tubulaire de même diamètre que l'intérieur d'un culot normalisé, la dite soudure étant descendue, masquée, et dont le maintien par Ü ciment ars le culot assure solidairement celui de l'enveloppe. les méthodes de fixations connues sont - la litarge - colle thermo-fusible - sertissage ou combinaisons de ces procéaés. Dans le cas des culots Goliath, B 27 et E 14, un des deux pôles d'amené de courant est passe entre la jonction de l'enveloppe et du culot, et soudé à celui-ci au niveau de la verrerie. La continuit rectiligne entre la jupe et la paroi de l'enveloppe est assurée par le choix des diamètres de tube, de sorte qu'il n'y ai pas de rupture linéaire entre la paroi et le culot, ceci conférant un aspect monolithyque à la lampe tubulaire. l'application de ce montage comportant ur pied à deux étages d'électrodes vaut pour tous autres types d'enceinte à décharge, à d'autres fins que celui de l'éclairage, avec ou sans culot normalisé, suivant état récapitulatif des différents culots en usage, à savoir , les familles des E 15, des E 22 (fig.5), BY 22, E 5,E 10, E 14 (fig.7-10), E 27 (fig.6), S 39 (fig.4), z 40,E 41 et G, ce, non limitativement. Selon une variante propre à l'invention, il est pos -sible d'utiliser pour le montage d'une ampoule fluores -cente - des pieds non-tubulaires - des enveloppes non-cylindriques. En effet le brevet Français N 2 575 600 et la demande de brevet Français w 86-16455 definissent des pies à cloche à quatre passages pincés, ou à deux passages soudés. Il existe d'autres formes de pied, à passages concen -triques, pied soufflé, pied tubulaire pincé, pied préssé. De la même manière, il est possible de souder des en -veloppes de forme différente, par exemple sphériques, ovoïdes, cubiques et autres (fig.8-9-10), La paroi de l'an poule étant recouverte de poudre jusqu'au rétreint, pouvant être aussi recouverte d'un dépot réflecteur (18), mais dans tous les cas, la soudure du pied sur l'enveloppe à rétreint est descendue, masquée et maintenue dans un culot normalisé. ous les culots évoqués plus haut contiennent à la fois le ballast et le dispositif d'allumage leur permet -tant d'être branché sur le secteur de 100 à 250 volts, ou autres tensions industrielles. Dans le cas ou cette soudure n'est pas dissimulée dans un culot normalisé, elle peut l'être dans un autre, ou il s'agit d'autres types de culot (fig.11) lesquels peuvent comprendre les éléments électriques désignés plus haut, ou seulement l'un des deux, et venant s'emboiter dans un autre système ae fixation faisant douille, celui-ci peut alors être un culot normalisé genre Edison modifié (fig.12) En effet dans une réalisation ultérieure, (fig.12), (échelle 2), vue compte tenu de la durée de vie des filaments du tube entre 5 et 1w 000 heures, ceile de l'allumeur et celle du ballast supérieur à 100 00 heures, il deviens possible de dissocier les éléments que forment le tube et le ballast, par soucis rationalistes et éco -nomiques. Le haut du culot porte alors une partie isolante pour sa saisie. On peut donc utiliser un culot spécial à 2 ou 4 con -tacts, de formes diverses, (fig.11), et à procédés de fixations divers; à vis, à bayonnette , par vissage ou meme du type FRAL tel défini dans la demande de brevet Français L0 86-1 6455. Dans tous les cas, l'enveloppe tubulaire ou ovoïde à soudure en rétreint et contenant un pied soudé à deux étages d'électrodes, est descendue, collée par un ciment ou autre et la soudure est masquée dans le culot , la partie poudrée démarrant immédiatement bora à bora avec le haut du culot. Enfin, selon une amélioration et variante de l'in- -vention , le niveau plan séparant le filament du bas de pied au haut de la jupe du culot peut être réduit (fig.13,échelle 2). Ceci soit par la réalisation à'un pied (19) ultra -court, délicat à réaliser , ou un allongement de la jupe du culot ou par la combinaison des deux ensembles. En effet chaque zone émissive d'un filament comporte un certain nombre de nuisances, c'est une zone de déga -zage , de scintillement, rougeoiement pour les tubes mal réglés, la zone de Faraday couleur bleu ciel, trem- -blement du filament sous le choc électronique, et zone de décroissance luminescente au dela du plasma inter -électrode. Il. est donc possible d'utiliser un culot dont la partie enveloppe du tube peut s'étendre jusqu'à trois centimètres à partir de la soudure de l'enveloppe sur le pied,laquelle soudure est toujours dissimulée dans le culot, tel défini plus haut. - la figure 4 représente selon l'invention, une ampoule tubulaire cylindrique, à pied tubulaire,tel cité plus haut, à paroi totalement recouverte de poudre luminescente, et'dans le prolongement du culot, la dite ampoule étant équipée d'un culot Goliath, - La figure 5 représente une même ampoule mais avec un culot B 22 - La figure 6 représente une enveloppe tubulairecylindrique selon l'invention, totalement montée et équipée d'un culot Edison - La figure 7 représente la meme ampoule tubulaire cylindrique, mais équipée d'un culot miniature, le X 14 - Les figures 8,9,10, représentent des réalisations de pieds soudé à rétreint à des enveloppes non-cylindriques - Les figures 11 représentent différents modes de fixation susceptibles d'équiper les dites ampoules - les figures 12 et 13 à l'échelle 2 représentent pour la première une ampoule tubulaire- venant s'emboiter et prendre contact dans un culot contenant tout le système de fonctionnement pour la seconde, un culot à la jupe particulièrement longue masquant -l'ensemble émissif de bas de pied R E V E N D I C A T I O N S 1) Ampoule d'éclairage fluorescent basse pression, à décharge dans la vapeur de mercure et à solide luminescent à un seul culot etdestiné à être branché sur le secteur alternatif, caractérisée en ce que la soudure (5) d'un pied à deux étages d'électrodes sur une enveloppe formant l'enceinte à décharge est réalisé sur celle-ci par un rétreint masqué (4,5) et scéllé dans un culot normalisé (7) 2) Ampoule selon revendication 1 , caractérisée en ce que le pied est un pied tubulaire (6) 3) Ampoule selon revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe est tubulaire et cylindrique (1) 4j poule selon revendication 1 , caractérisée en ce que les enveloppes sont des tubes à éssais (16) dont chaque soufflage de fond rond (3) délimite la deuxième extrémité de l'enveloppe 5) Ampoule selon revendication 1 , caractérisée en ce que la longueur de l'enveloppe abritant les ensembles émissifs est fonction de la puissance de l'ampoule à réaliser par la distance inter-filament (13,15) d'un pied à deux étages d'électrodes (12,14) ') Ampoule selon revendication 1 , caractérisée en ce que l'opération de rétreint est réalisé à chaud par chalumeau et molettes (21,20) sur l'extrémité ouverte de l'enhveloppe 7) Ampoule selon revendication 1 ,caractérisée en ce que les enveloppes formant l'enceinte à décharge recouvertes d'un déport réflecteur (18) sont de forme sphérique ou ovoïde 8) Ampoule selon revendication 1 ,caractérisée en ce que le culot normalisé destiné à brancher l'ampoule sur le secteur convient à la fois le ballast et le@dispositif d'allumage de l'ampoule 9) ampoule selon revendication 1, , caractérisée en ce qu'une jupe rallon@ée (5) de plusieurs cantimètres dissimule le filament (13) et les électrodes de bas de pied (19) S X V X i; D I C A T I O N S 10) Ampoule selon revendications 1 à 7 , caractérisée en ce que la soudure en rétreint masqué est dissimulable en d'autres types de culot (fig.11) , lesquels vienent alors s'emboiter et se raccorder dans un culot normalisé faisant office de douille réceptrice dans sa partie supérieure (fig.12) et comprenant le ballast , un allumeur et une partie isolante pour sa saisie