Brevet FR2627257A1 — publié le 19890818

L'invention concerne les lampes à décharge électrique fluorescente du type communément utilisé comme source d'éclairage artificiel. Il est à présent reconnu que le rayonnement électromagnétique naturel provenant du soleil et du ciel constitue un élément important de l'environnement affectant la santé, la croissance et le développement des plantes, des animaux et des êtres humains. Il a été aussi reconnu que des sources de rayonnement non naturel, réalisées par l'homme, comprenant, à titre non limitatif, des sources de lumière artificielle, peuvent être dangereuses pour la santé et la sécurité si elles émettent un rayonnement qui possède des distorsions d'énergie importantes à diverses longueurs d'ondes en comparaison avec le rayonnement naturel sous lesquelles la vie s'test développée sur terre. L'expression "pollution par la lumière" a été utilisée pour décrire les effets biologiques de la lumière provenant de sources de lumière artificielle dont les rayonnements sont caractérisés par de telles distorsions. Etant donné que la lumière visible s'étend sur une bande relativement étroite de longueurs d'ondes, de 380 à 770 nanomètres, l'expression générale devrait être "pollution par les rayonnements" pour englober toutes les longueurs d'ondes du spectre électroma- gnétique. La préoccupation générale occasionnée par le problème de la pollution par les rayonnements est mise en évidence par l'acte législatif des Etats-Unis "Public Law n' 90-602", connu sous la désignation "Radiation Control for Health and Safety Act of 1968". Cet acte vise à l'étude et la maîtrise des "rayonnements des produits électroni- ques" et couvre "tout rayonnement particulaire ou électro- magnétique ionisant ou non ionisant". Dans la bande de la lumière visible, la distorsion d'énergie d'une source de lumière artificielle en comparaison avec la lumière normale telle que la lumière naturelle du soleil, peut être mesurée avec beaucoup de précision par l'utilisation d'un spectrophotomètre. A l'aide de telles mesures, on a conçu des sources de lumière qui émettent une lumière visible dont la composition spectrale correspond approximativement à la lumière naturelle du jour. Récemment, il a été mis sur le marché des lampes fluorescentes comportant des substances fluorescentes ou luminescentes présentant un bilan spectral plus proche de celui de la lumière naturelle. En ce qui concerne la pollution *par les rayonnements extérieurs à la bande de la lumière visible, par exemple les rayons ultraviolets, infrarouges, X, cosmiques, etc, le problème de la détection des distorsions de rayonnement et de leurs effets biologiques est beaucoup plus difficile à résoudre. Une raison de la difficulté est que la mesure de tels rayonnements par des procédés de mesure classiques, en particulier à de faibles niveaux d'énergie, n'est pas précise. Une autre raison est la difficulté à déterminer les effets à long terme de la distorsion des rayonnements à faible énergie à diverses longueurs d'ondes. Des études étendues de la croissance des plantes sous des sources de lumière artificielle, utilisant des techniques de photographie en accéléré, ont révélé que les plantes sont des indicateurs très sensibles de la distorsion des rayonnements artificiels. Des lumières utilisées à des fins photographiques, possédant des défauts et distorsions de rayonnement en comparaison avec la lumière naturelle, ont provoqué diverses réactions physiologiques dans les plantes. Par exemple, un type de lumière photographique a provoqué le développement de bourgeons tous mâles sur un plant de citrouille, tandis qu'un type différent de lumière a abouti au développement de bourgeons tous femelles. Il a été démontré qu'une distorsion de rayonnement affectant les plantes peut également avoir une influence sur les réactions de croissance physiologique chez des animaux. Ainsi, il a été démontré que la proportion entre sexes de guppys et de souris nés de parents maintenus sous des types différents de lumière artificielle est affectée. En outre, on sait à présent que la lumière entrant dans les yeux des êtres humains déclenche la libération d'hormones affectant la chimie de l'organisme et que l'effet dépend de la longueur d'onde de la lumière entrant dans l'oeil. Un effet qui a été noté est qu'un rayonnement non naturel peut affecter la germination des graines et la vitesse de croissance des plantes. En comparant la germination et la vitesse de croissance d'un groupe de graines exposées à un rayonnement étudié a celles d'un autre groupe de graines exposées au rayonnement naturel, on dispose d'un moyen fiable et efficace pour détecter la pollution par les rayonnements. Des expériences auxquelles on s'est livré, portant sur des plantes dont la croissance a eu lieu sous des lampes fluorescentes, ont révélé l'existence d'un rayonnement, partant de la zone d'électrodes de la lampe, qui est différent du rayonnement partant du revêtement luminescent de la lampe produisant l'éclairage. De plus, les expériences ont montré que ce rayonnement d'électrodes est une forme de pollution par les rayonnements par le fait qu'il produit des réactions de croissance anormales des plantes exposées à des lampes fluorescentes en tant que source d'éclairage. Etant donné que les lampes fluorescen- tes sont souvent utilisées dans des serres pour accélérer la croissance des plantes, il est souhaitable d'éliminer ce rayonnement d'électrodes. L'effet du rayonnement d'élec- trodes des lampes fluorescentes sur les animaux et les êtres humains n'est pas connu. Cependant, étant donné que des expériences ont montré qu'un rayonnement non naturel peut produire des réactions de croissance anormales chez les animaux et chez les êtres humains en affectant le système endocrinien, il semble souhaitable, pour des raisons de santé, d'éliminer autant que possible toutes les sources de pollution par rayonnement, y compris le rayonnement d'électrodes des lampes fluorescentes. Un objet de l'invention est donc de proposer une lampe fluorescente perfectionnée conçue pour empêcher l'émission du rayonnement d'électrodes. Un autre objet de l'invention est de proposer une construction de lampe fluorescente et de s boîtier comportant un écran à la masse adjacent aux électrodes, conçu et disposé de façon à empêcher l'émission par la lampe du rayonnement d'électrodes sans s'opposer sen- siblement à l'émission de la lumière d'éclairage produite par les substances luminescentes de la lampe. Un autre objet de l'invention est de proposer une construction peu coûteuse d'écran de rayonnement à la masse et de boîtier, pouvant être aisément appliquée à des appareils à lampes fluorescentes pour réduire ou éliminer l'émission par les lampes du rayonnement d'électrodes. On a découvert que les lampes fluorescentes émettent, depuis la zone des électrodes à -chaque extrémité de 1l'enveloppe de verre, un rayonnement qui traverse l'enveloppe et provoque des réactions de croissance anormales chez les plantes exposées à l'éclairage de la lampe. Bien que la longueur d'onde de ce rayonnement ne soit pas connue, des expériences ont montré qu'il pouvait être arrêté par l'utilisation de matières telles que le plomb, similaires à celles utilisées pour faire écran aux rayons X. On a en outre montré que la mise à la masse de ces écrans par l'intermédiaire du bottier de la lampe augmentait l'efficacité de l'écran. Conformément à l'invention, des écrans d'absorption à la masse sont montés sur la lampe fluorescente afin de renfermer et de faire écran à la zone d'électrodes de la lampe sans masquer, à un degré élevé quelconque, la zone d'émission de lumière du tube. Les écrans sont mis à la masse par l'intermédiaire du boîtier de la lampe. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, d'une lampe fluorescente et de son boîtier comportant des écrans à la masse, pour rayonnement d'électrodes, réalisés conformément à l'invention; la figure 2 est une vue en bout de l'écran à la masse suivant la ligne 2-2 de la figure 1; et la figure 3 illustre la forme de réalisation préférée de la mise à la masse de l'écran, suivant la ligne 3-3 de la figure 1, le dispositif de la mise à la masse étant transversal au tube. La figure 1 représente un ensemble formé d'une lampe fluorescente et de sa monture, muni d'écrans à la masse pour le rayonnement d'électrodes, conforme à 1l'invention. La lampe fluorescente proprement dite peut, comme représenté, être une lampe d'un type classique communément utilisé pour l'éclairage artificiel. La lampe comprend une enveloppe tubulaire allongée 10 fermée hermétiquement, réalisée en verre, dont la surface intérieure porte un revêtement 12 de matière luminescente, cette enveloppe étant fermée hermétiquement à ses ex- trémités par des queusots 14 et 16. Des électrodes 18 et , supportées par des fils d'entrée de courant s'étendant vers l'intérieur à partir des queusots i4 et 16, peuvent se présenter sous la forme de filaments enroulés, formés d'un fil de tungstène et revêtus d'une matière émettrice d'électrons convenable, telle que les oxydes alcalino- terreux habituels. Des culots 22 et 24 collés aux ex- trémités de l'enveloppe portent des broches 26 et 28 de contact qui sont connectées électriquement aux électrodes 18 et 20 par l'intermédiaire des fils d'entrée de courant. Les broches de contact 26 et 28 sont conçues pour être reçues dans des douilles (non représentées) au moyen desquelles des connexions sont réalisées avec une source convenable d'alimentation dans un circuit comportant, d'une manière bien connue, le starter et le ballast habituels. L'enveloppe est remplie d'une vapeur de mercure à basse pression et d'un gaz rare tel que de l'argon. Lorsqu'une tension d'amorçage est appliquée entre les électrodes, une décharge d'arc se produit à travers le gaz de remplissage, émettant un rayonnement ultraviolet qui excite le revête- ment luminescent 12 pour produire de la lumière visible sortant à travers l'enveloppe de verre, ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art. On a procédé à des expériences consistant à faire croître des plantes, telles que des haricots, à partir de semences, en utilisant des lampes fluorescentes de 80 watts similaires à celles décrites ci-dessus, en tant que source d'éclairage artificiel. Les semences ont été plantées à diverses distances allant de 30 cm à 3 m des électrodes 18 et 20 et on a observé périodiquement leur germination et leur vitesse de croissance. Il est apparu que les semences proches des électrodes présentaient des réactions de croissance anormales, tandis que celles placées à 3 m des électrodes germaient et croissaient de manière normale. Les semences mises en terre à des distances intermédiaires présentaient des réactions de croissance anormale atténuées, leur degré semblant être une fonction de la distance les séparant des électrodes. On a déduit de ces expériences que le rayonnement provenant de la zone des électrodes, contrairement au rayonnement provenant du revêtement luminescent de la lampe, affectait la germination et la croissance des semences. Pour vérifier ceci, on a répété les expériences en maintenant égales toutes les conditions, sauf qu'une matière à la masse, faisant écran, a été placée entre les zones des électrodes de la lampe et les semences. La matière formant écran utilisée était du plomb similaire à celui utilisé pour faire écran aux rayons X. Lorsqu'on a utilisé un écran à la masse, toutes les semences ont germé et poussé d'une manière normale et sensiblement à la même vitesse. Pour mettre en pratique cette constatation, on a posé des écrans sur des lampes fluorescentes et on les a connectés à la masse par l'intermédiaire d'un boîtier, d'une manière décrite ci-après, afin de faire écran à la zone. globale éclairée par un rayonnement généré dans les zones d'élec- trodes de la lampe. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 1, des écrans cylindriques 30 et 32 pour rayonnement sont placés autour de l'enveloppe 10 à proximité immédiate de ses extrémités afin d'entourer les électrodes 18 et 20 comme représenté. Les écrans sont formés d'une matière ayant une densité et une épaisseur suffisantes pour absorber le rayonnement d'électrodes de la lampe. Des écrans ayant une épaisseur pouvant n'être que de 0,05 mm, formés d'une matière ayant un numéro atomique élevé telle que le plomb, se sont avérés satisfaisants pour une utilisation sous une lampe fluorescente de 80 watts. La capacité d'absorption de rayonnement demandée aux écrans varie avec les caractéristiques de puissance, de tension, de fonctionnement et d'amorçage de la lampe. En général, il semble souhaitable de réduire par la présence d'écrans le rayonnement d'électrodes émis par la lampe à une valeur ne dépassant pas sensiblement le rayonnement naturel du soleil et du ciel pour éviter une pollution par rayonnement dans la zone éclairée par la lampe. L'invention améliore les dispositifs d'écrans de l'art antérieur en utilisant un dispositif 34 de mise à la masse en contact avec les écrans 30 et 32. Le dispositif 34 de mise à la masse se présente avantageusement sous la forme d'un fil métallique flexible ou en moustache comme montré sur la figure 1. Le fil 34 est relié par un moyen convenable 36 de connexion au boîtier 40 pour la lampe. Le boîtier de la lampe est représenté en traits mixtes et est habituellement en métal et revêtu de façon à réfléchir la plus grande partie de la lumière émise dans une direction particulière. Les moyens 36 de fixation connectent électri- quement le fil 34 au boîtier et le boîtier 40 est mis à la masse de façon qu'il existe une continuité à la masse par l'intermédiaire du dispositif de mise à la masse, avec l'écran 30 ou 32. Il est apparu que la mise à la masse de l'écran, de cette manière, réduit encore le rayonnement d'électrodes émis par les électrodes 18 et 20 de la lampe. Les dispositifs 34 de mise à la masse cons- tituent une partie du boîtier et portent contre les écrans 30 et 32 lorsqu'un tube fluorescent 10 est placé dans la monture. Le dispositif 34 de mise à la masse peut être parallèle à l'axe du tube, comme montré sur la figure 2, ou transversal à l'axe du tube comme montré sur la figure 3. - Il est apparu que la disposition de la figure 3 est préférable car la plupart des montures pour éclairage fluorescent comprennent des éléments de montage d'ex- trémités pour les tubes, lesquels éléments exigent que les tubes soient tournés d'environ 90' après l'insertion pour établir la connexion électrique appropriée avec les broches 26 et 28 et pour supporter l'ampoule à l'intérieur de la monture. Cependant, toute manière quelconque assurant la mise à la masse des électrodes est satisfaisante et la présente invention n'est pas limitée à la forme, à la conception ou au mode d'établissement de contact par- ticuliers entre le dispositif 34 de mise & la masse et les écrans 30 et 32. Le fil métallique flexible ou moustache du dispositif 34 de mise à la masse s'est révélé être un moyen convenable et relativement peu coûteux pour effectuer la mise à la masse des écrans. Les écrans 30 et 32 peuvent être formés et posés sur la lampe par enroulement autour de la lampe d'une bande formée d'une feuille mince d'épaisseur souhaitée. En variante, les écrans peuvent être façonnés à l'avance en une forme tubulaire et dimensionnés pour être enfilés sur les extrémités du tube et fixés en position par tout procédé convenable tel qu'un collage. Un autre procédé d'installation consiste à réaliser l'écran sous la forme de deux demi-cylindres qui peuvent être posés autour des zones d'électrodes de la lampe et fixés par une vis ou ine bride de fixation. Pour une application à des lampes de grande dimension, il peut être souhaitable de noircir les écrans, par exemple avec un revêtement de carbone, afin de rayonner efficacement la chaleur et d'éviter une surchauffe de la lampe. Des ailettes de rayonnement thermique, faisant saillie des écrans, peuvent également être utilisées à cet effet. Dans le cas d'écrans ayant une configuration cylindrique telle que celle montrée sur la figure 1, la plus grande partie du rayonnement d'électrodes dirigé vers l'extérieur conformément aux flèches 42 est interceptée et absorbée par l'écran. Le rayonnement émis sous un angle plus fermé par rapport à la direction axiale du tube, comme illustré par des flèches 44, peut contourner l'écran et être rayonné par la lampe. Cependant, pour de nombreuses installations de lampe o les lampes sont suspendues dans une position horizontale à proximité du plafond, ce rayonnement qui s'échappe est dirigé à l'écart de la zone d'utilisation de la lumière qui est habituellement proche du sol. Pour ne pas nuire excessivement à l'efficacité d'éclairage de la lampe en masquant une partie de la lampe produisant de la lumière par une émission à partir du revêtement luminescent, la longueur axiale de l'écran ne devrait pas être supérieure à celle nécessaire pour obtenir l'effet d'écran souhaité à l'encontre du rayonnement d'électrodes. Si cela est souhaité, le dispositif 34 de mise à la masse peut être réalisé d'une seule pièce avec le bottier de la lampe fluorescente lors de sa fabrication. Par exemple, une patte flexible peut être formée dans le boîtier et disposée de façon à porter contre les écrans 30 et 32. On ne connait pas la manière dont le rayonne- ment d'électrodes est généré dans une lampe fluorescente. Cependant, il peut être généré pâr un bombardement des électrodes par des électrons et des ions durant la demi- période de la tension alternative au cours de laquelle l'électrode se comporte comme une anode. Pour cette raison, les écrans, qui pourraient autrement agir à la manière de générateurs de rayonnement, sont de préférence montés de façon à ne pas se trouver dans le flux d'électrons et de particules chargées circulant entre les électrodes de la lampe. Ceci peut être commodément obtenu par un montage des écrans sur l'extérieur de l'enveloppe de la lampe, comme montré dans la forme de réalisation illustrée de l'inven- tion. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la monture de lampe fluorescente décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil à lampe fluorescente comprenant un bottier (40) et une lampe fluorescente du type comportant une enveloppe tubulaire allongée (10) conductrice de la lumière, fermée hermétiquement et contenant un gaz conduc- teur d'arc, un revêtement électroluminescent (12) sur la surface intérieure de l'enveloppe et des électrodes (18,20) d'émission d'électrons aux extrémités de l'enveloppe, connectées électriquement à des conducteurs passant à travers les extrémités de l'enveloppe, la monture de lampe fluorescente étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (30,32) formant écran à la masse destinés à empêcher une émission vers l'extérieur des parois de l'enveloppe d'un rayonnement généré dans la zone d'électrodes de la lampe, les moyens formant écran comprenant un élément d'écran monté sur l'enveloppe de la lampe, à l'extérieur du trajet de la décharge d'arc entre les électrodes de la lampe, et disposé de façon à entourer la zone d'électrodes de l'enveloppe de la lampe, cet élément formant écran ayant une épaisseur et une longueur axiale suffisantes pour absorber pratiquement la totalité du rayonnement provenant de la zone d'électrode de la lampe autour de laquelle il s'étend, et un élément (34) de mise à la masse monté sur le boîtier de la monture, dans une position dans laquelle il est en contact avec l'élément formant écran. 2. Appareil à lampe fluorescente selon la revendication 1, dans lequel l'élément formant écran est réalisé en une matière ayant un numéro atomique élevé et une densité élevée afin d'absorber le rayonnement. 3. Appareil à lampe fluorescente selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant écran comprennent deux écrans espacés (30,32) à la masse montés sur-la lampe afin de s'étendre autour des électrodes situées aux deux extrémités de la lampe. 4. Appareil à lampe fluorescente selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de mise à la masse est connecté à la masse par l'intermédiaire du boîtier de l'appareil à lampe fluorescente. 5. Appareil à lampe fluorescente selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de mise & la masse est souple afin de permettre une insertion de la lampe dans la monture pour connecter électriquement la lampe à une source d'énergie. 6. Appareil à lampe fluorescente selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de mise a la masse se présente sous la forme et la configuration d'un fil métallique flexible connecté au bottier dans une position telle qu'il s'étend à peu près transversalement à l'axe du tube fluorescent monté dans le bottier.