Brevet FR2703826A3 — publié le 19941014

FR 2703826 A3 19941014 FR 9403776 A 19940330 "Lampe à décharge à haute pression'. L'invention concerne une lampe à décharge à haute pression comportant: un récipient à décharge en verre de quartz fermé de façon étanche au vide comportant des électrodes mutuellement opposées et un remplissage ionisable renfermant de l'halogénure de sodium, une ampoule extérieure fermée de façon étanche au vide comportant un queusot fermé et une fermeture par laquelle entrent des conducteurs de courant reliés électriquement à une électrode correspondante, un des conducteurs de courant s'étendant à côté. du récipient à décharge où il est enveloppé d'un tuyau céramique. Une telle lampe à décharge à haute pression est connue du document DE 16 39 084 C3. Dans ce cas, le tuyau céramique est destiné à contrecarrer la disparition de sodium du récipient à décharge. Le tuyau empêche au rayonnement ultraviolet provenant de la décharge, de détacher des électrons du conducteur de courant s'étendant suivant le récipient à décharge, lesdits électrons pouvant s'attacher au récipient à décharge. Du fait de la présence de la charge électrique sur le récipient à décharge des ions de sodium pourraient être tirés à travers la paroi dudit récipient. La coordonnée x du point de couleur de la lumière engendrée serait diminuée provoquant ainsi des différences de couleur entre les lampes. En outre, la tension aux bornes de la lampe et la tension à laquelle la lampe est réamorcée après un passage à zéro deviendraient trop élevées de sorte que la lampe s'éteindrait. Le tuyau céramique retarde la disparition de sodium sans toutefois l'empeher. Du document EP O 446 462 A2 on connaît une lampe à décharge à haute pression similaire dans laquelle le tuyau céramique enveloppant un premier conducteur de courant présente des cloisons s'étendant radialement pour relier le tuyau de façon distante à une paroi extérieure. Un conducteur dans lequel ne circule aucun courant et qui est relié électriquement au deuxième conducteur de courant, est disposé entre le tuyau et la paroi extérieure. Le conducteur est supposé réduire Influence du champ électrique du premier conducteur de courant sur la disparition de sodium. Cependant, on a constaté qu'une lampe d'une telle construction perd beaucoup de sodium en peu de temps. Après 500 heures de fonctionnement seulement, les essais étaient terminés du fait de la tension fortement accrue aux bornes des lampes. L'invention vise à fournir une lampe à décharge à haute pression du type défini dans le préambule dont la construction contrarie de façon plus efficace la disparition de sodium du récipient à décharge. Conformément à l'invention ce but est atteint du fait qu'un manchon céramique entoure le tuyau céramique de façon libre en rotation. fi s'est avéré que cette mesure simple prise dans la lampe conforme à l'invention, est très efficace. Même après 6000 heures de fonctionnement, on ne pouvait pas observer de signes clairs trahissant une disparition de sodium. I1 est remarquable, que l'utilisation d'un tuyau céramique présentant une épaisseur qui est égale à la somme de l'épaisseur du tuyau céramique et du manchon céramique utilisés dans un mode de réalisation conforme à l'invention, n'a guère d'effet. On ne comprend toujours pas quel est le mécanisme provoquant l'amélioration très sensible de la durée de vie de la lampe. fi est d'autant plus surprenant de constater que les résultats mentionnés sont atteints avec une ampoule extérieure mise sous vide. Conformément au document EP O 446 462 mentionné plus haut, il serait désirable que l'ampoule extérieure contienne un remplissage de gaz pour réduire la longueur de trajet libre des photoélectrons. La mesure très efficace destinée à éviter des pertes de sodium de la décharge permet de construire une lampe compacte. Cela présente l'avantage d'un grand degré de liberté au projeteur d'un boîtier ou d'un luminaire pour la lampe. Le caractère compact de la lampe est amelioré par une mesure simple prise dans un mode de réalisation dans lequel vis-à-vis de la fermeture l'ampoule extérieure présente une boursouflure qui va en se rétrécissant et dans laquelle s'appuie un conducteur électrique qui est relié à une électrode. fi est avantageux de réaliser une boursouflure dans un tube fermé à l'une de ses extrémités, ledit tube étant utilisé pour la formation ultérieure de l'ampoule extérieure. L'extrémité fermée est chauffée et ensuite boursouflée.La boursouflure offre un siège au conducteur, de ce fait le récipient à décharge est maintenu dans sa position centrale, l'ampoule extérieure peut entourer étroitement le récipient de décharge et donc présenter un diamètre plus petit sans risque de cassure de l'ampoule extérieure ou du récipient à décharge lorsqu'on heurte la lampe, ou en cas de vibrations. En we du centrage du récipient à décharge, une telle boursouflure est plus précise qu'un queusot fermé. dans lequel le conducteur présenterait un jeu latéral plus élevé. Un queusot peut être incorporé dans la fermeture, telle qu'une fermeture par pincement, de l'ampoule extérieure. Cependant il est aisé que le queusot se situe sur l'ampoule extérieure à côté du récipient à décharge, de préférence entre la fermeture et les électrodes. Le queusot n'exerce alors aucune influence sur le trajet de la lumière engendrée. Le mode de réalisation dans lequel l'ampoule extérieure est mise sous vide est également avantageux. Le transfert de chaleur vers l'ampoule extérieure est alors plus faible de sorte qu'à une température de fonctionnement maximale donnée l'ampoule extérieure peut présenter un diamètre plus petit que lorsqu'elle est remplie de gaz. Cela exerce également une influence favorable sur les pertes thermiques de la décharge et donc sur le rendement de la lampe. Le dessin annexé montre une vue de côté d'un mode de réalisation d'une lampe à décharge à haute pression conforme à l'invention. Sur la figure, la lampe à décharge à haute pression présente un récipient à décharge en verre de quartz fermé de façon étanche au vide 1 comportant des électrodes mutuellement opposées 2 et un remplissage ionisable renfermant de l'halogénure de sodium. La lampe dessinée comporte un remplissage constitué d'iodure de sodium, d'iodure de dysprosium, d'iodure d'holmium, d'iodure de thulium, et d'iodure de thallium, le mercure fonctionnant comme gaz tampon et l'argonIlrrypton comme gaz d'amorcage. Une ampoule extérieure fermée de façon étanche au vide 10 présente une fermeture 11 par laquelle entrent les conducteurs de courant 12, 13 reliés électriquement à une électrode correspondante 2. L'ampoule extérieure présente également un queusot fermé 14. L'un des conducteurs de courant 12 s'étend à côté du récipient à décharge 1 où il est enveloppé d'un tuyau céramique 15. Un manchon céramique 16 enveloppe le tuyau céramique 15 de façon libre en rotation. Dans la lampe dessinée, le tuyau présente un diamètre extérieur de l'ordre de 1,95 mm et une épaisseur de paroi de l'ordre de 0,5 mm. Il existe du jeu entre le tuyau et le conducteur de courant. Le manchon illustré présente un diamètre extérieur de l'ordre de 3,3 mm et une même épaisseur de paroi que le tuyau. li enserre donc librement le tuyau et peut tourner autour du tuyau. La forme coudée du conducteur de courant 12 à côté du récipient à décharge restreint le déplacement du tuyau et du manchon. Le plus grand diamètre du manchon a pour effet que le manchon peut être déplacé sur une plus grande distance que le tuyau, même lorsqu'ils présentent Ia même longueur. La lampe dessinée présente un manchon et un tuyau en oxyde de magnésium renfermant de l'oxyde de silicium.Cependant, il est également possible d'utiliser d'autres matériaux d'isolation électriques imperméables à la lumière ultraviolette, par exemple, sur la base d'oxyde d'aluminium, le cas échéant, renfermant de l'oxyde de silicium. A l'opposé de la fermeture 11, l'ampoule extérieure 10 présente une boursouflure 17 qui va en se rétrécissant et dans laquelle s'appuie simplement un conducteur électrique 3 qui est relié à une électrode 2. Au lieu du conducteur 3 entrant dans le récipient à décharge, le conducteur de courant 12 peut s'appuyer là. L'ampoule extérieure 10 présente son queusot fermé 14 à coté du récipient à décharge 1, l'ampoule extérieure est mise sous vide par l'intermédiaire de ce queusot. Le queusot fermé est situé entre la fermeture 11 et les électrodes 2. Un fixateur (getter) 18 destiné à capter des gaz résiduaires est monté dans l'ampoule extérieure. L'ampoule extérieure est alignée et fixée dans un culot céramique 30 présentant les broches de contact 32, 33 qui sont reliées à un conducteur de courant correspondant 12, 13. Pendant son fonctionnement, la puissance consommée par la lampe est égale à 70 watts. On a comparé des lampes conformes à l'invention (U) avec des lampes présentant un seul tuyau céramique (P) de grande épaisseur et d'un diamètre extérieur de l'ordre de 3,7 mm, avec des lampes présentant un conducteur enveloppé de céramique et relié à un autre conducteur de courant (C) et avec des lampes de référence (R) comportant une ampoule extérieure à deux extrémités fermées, donc aucun conducteur de courant ne s'étend dans l'ampoule extérieure à côté du récipient à ~ décharge. On a comparé quatre lampes de chaque type, les lampes P comparées n'étaient que trois. Les résultats de l'essai sont indiqués dans la Table 1. Table 1 U P C R x-coord. 0,359 0,351* - 0,363 0,009 0,009* - 0,000 Vla (%) 121,4 132* 119,4 113,7 Vreign (V) 170,5 6 210* - 167,2 t eures) 6000 5000* 500t 4000 x-coord. : coordonnée x du point de couleur Vola: tension aux bornes de la lampe Vreign : tension de réamorçage t: nombre d'heures de fonctionnement à la mesure t essai terminé * 1 lampe, 2 lampes ont failli prématurément - non mesuré Après 6000 heures de fonctionnement, toutes les lampes U sont encore en service. Le point de couleur des lampes ne montre qu'une faible variation, la valeur de x n'a baissé que de 0,009. La tension aux bornes de la lampe ne montre qu'une augmentation relativement faible, alors que la tension de réamorçage des lampes essayées est faible compte tenu d'un fonctionnement à une tension de secteur de 230 Volts. Les résultats indiqués dans la table donnent une image déformée pour les lampes P. A la suite d'une tension d'amorçage accrue, la première lampe s'est éteinte après 1900 heures de service, et la deuxième après 3000 heures de service. La troisième et dernière lampe s'est éteinte après 5200 heures de service. Dans l'ampoule extérieure de toutes les lampes on détecte la présence de sodium. Après 500 heures de fonctionnement déjà la tension aux bornes des lampes C est tellement augmentée ;que l'on a alors terminé cette partie de l'essai. Après 4000 heures de fonctionnement, les caractéristiques des lampes de référence R démontrent que les lampes conformes à l'invention (U) sont de bonne qualité étant donné leurs caractéristiques après 6000 heures de fonctionnement. Dans un essai effectué avec des lampes U d'une date ultérieure, une seule lampe s'est éteinte après 7800 heures de fonctionnement par suite d'une tension v Vreign trop élevée sans que l'on puisse discerner la présence de sodium dans l'ampoule extérieure. Les trois autres lampes fonctionnent encore après 8000 heures de service. REVENDICATIONS: 1. Lampe à décharge à haute pression comportant: un récipient à décharge en verre de quartz fermé de façon étanche au vide (1) comportant des électrodes mutuellement opposées (2) et un remplissage ionisable renfermant de l'halogénure de sodium, une ampoule extérieure fermée de façon étanche au vide (10) comportant un queusot fermé (14) et une fermeture (11) par laquelle entrent des conducteurs de courant (12, 13) reliés électriquement à une électrode correspondante (2), un des conducteurs de courant (12) s'étendant à côté du récipient à décharge (1) où il est enveloppé d'un tuyau céramique (15), caractérisée en ce qu'un manchon céramique (16) enveloppe le tuyau céramique (15) de façon libre en rotation. 2. Lampe à décharge à haute pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que vis-à-vis de la fermeture (11) l'ampoule extérieure (10) présente une boursouflure (17) qui va en se rétrécissant et dans laquelle s'appuie un conducteur électrique (3, 12) qui est relié à une électrode (2). 3. Lampe à décharge à haute pression selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'ampoule extérieure (10) présente son queusot fermé (14) à côté du récipient à décharge (1). 4. Lampe à décharge à haute pression selon la revendication 3, caractérisée en ce que le queusot fermé est situé entre la fermeture (11) et les électrodes (2). 5. Lampe à décharge à haute pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ampoule extérieure (10) est mise sous vide.