Brevet FR2783092A1 — publié le 20000310

"Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent et procédé de fabrication d'un tel élément" La présente invention concerne un élément terminal de tube luminescent ou fluorescent tel qu'employé notamment dans des enseignes lumineuses. Elle concerne également un procédé de fabrication de cet élément terminal de tube luminescent ou fluorescent. Les tubes luminescents ou fluorescents sont couramment équipés d'un élément terminal permettant leur raccordement à un câble d'alimentation électrique. Cet élément terminal comporte un embout en verre qui est adapté à être fixé, généralement par soudage, au tube proprement dit. Une électrode métallique est placée à l'intérieur de l'embout. Cette électrode comporte des moyens de raccordement qui traversent le corps de l'embout pour être raccordés, à l'extérieur de l'embout, à une borne de raccordement permettant de relier électriquement ces moyens de raccordement à l'alimentation électrique. La présente invention a pour but de proposer un élément terminal de tube luminescent ou fluorescent présentant notamment une grande simplification tant pour sa fabrication que pour son raccordement électrique, et offrant dans certains modes de réalisation de l'invention des fonctions supplémentaires. L'élément terminal de tube luminescent ou fluorescent visé par l'invention comprend un embout en verre et une électrode métallique. Conformément à l'invention, cet élément terminal de tube luminescent ou fluorescent est caractérisé en ce que l'électrode métallique s'étend à l'extérieur de l'embout et comporte une extrémité fixée à l'embout, la portion terminale de l'extrémité de l'électrode étant insérée dans le verre de l'embout. Ainsi, contrairement aux réalisations antérieures, l'électrode n'est plus à l'intérieur de l'embout dans lequel se produit la décharge électrique. Aussi, tout risque de pulvérisation métallique entre la paroi métallique de l'électrode et le verre, créant un pompage ionique important, est-il évité. En outre, I'extrémité de l'électrode est protégée de tout risque de pulvérisation métallique due au bombardement ionique et électrique permanent, grâce à son insertion dans la masse du verre de l'embout qui forme ainsi un bouclier de protection de l'extrémité de l'électrode. Enfin, l'électrode présente des faces métalliques apparentes, extérieures à l'embout, sur lesquelles peut être réalisée très simplement la connexion électrique à une source de courant électrique. Selon une version préférée de l'invention, I'extrémité de l'électrode métallique est biseautée. Cette structure particulière de l'extrémité de l'électrode permet d'obtenir une portion d'électrode de faible épaisseur adjacente à la portion terminale de l'électrode insérée dans le verre, de sorte que cette portion d'électrode de faible épaisseur puisse assurer, par élasticité, une compensation des dilatations relatives de l'embout et de l'électrode, notamment lorsque les coefficients de dilatation thermique du verre et du métal utilisés sont relativement différents. Cette élasticité de l'électrode métallique à proximité de l'embout permet de garantir une bonne étanchéité de la fixation de l'électrode dans le verre de l'embout durant toute la fabrication du tube luminescent ou fluorescent et son fonctionnement. Selon une version avantageuse de l'invention, qui procure une élasticité satisfaisante de l'électrode métallique, le fil de l'extrémité biseautée a une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, de préférence comprise entre 10 et 50 micromètres. Selon une autre version préférée de l'invention, le verre de l'embout forme un bourrelet externe et un bourrelet interne sur la portion terminale de l'extrémité de l'électrode. La présence du verre d'un coté et de l'autre de l'extrémité de l'électrode procure une fixation sûre et étanche de l'électrode dans l'embout de verre. Selon une autre version préférée de l'invention, des particules métalliques issues de l'électrode sont diffusées dans le verre de l'embout. Cette diffusion de particules métalliques dans le verre permet d'obtenir une fixation solide de l'électrode métallique dans le verre de l'embout. Selon une autre version préférée de l'invention, l'électrode métallique est sensiblement tubulaire et comporte deux extrémités fixées respectivement à deux embouts en verre. Une même électrode peut ainsi être raccordée par des embouts de verre à deux tubes luminescents ou fluorescents et permettre leur allumage simultanément ou sélectivement. Selon un autre aspect de l'invention, un procédé de fabrication d'un élément terminal de tube luminescent ou fluorescent comprenant un embout en verre et une électrode métallique, est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) oxydation préalable de l'électrode métallique sous atmosphère contrôlée; b) chauffage de l'embout en verre jusqu'à ramollissement du verre; et c) introduction de la portion terminale d'une extrémité de l'électrode dans le verre ramolli de l'embout. Le procédé de fabrication s'apparente ainsi à un soudage du verre de l'embout sur l'électrode. L'oxydation préalable du métal de l'électrode permet de favoriser la fixation de cette électrode dans le verre de l'embout. Selon une version préférée de cet aspect de l'invention, à l'étape d'introduction, le verre ramolli de l'embout forme principalement un bourrelet externe sur la portion terminale de l'extrémité de l'électrode, le chauffage de l'embout et de l'électrode étant prolongé jusqu'à l'obtention d'un bourrelet interne de verre sur la portion terminale de l'extrémité de l'électrode. Le procédé de fabrication permet d'obtenir un recouvrement interne et externe de l'extrémité de l'électrode, renforçant ainsi l'étanchéité de la fixation. Selon une autre version préférée de cet aspect de l'invention, I'embout et l'électrode, sensiblement tubulaires, sont entraînés en rotation autour d'un axe commun de révolution. Cette disposition particulière au moment du chauffage permet d'obtenir une bonne concentricité de l'embout et de l'électrode, évitant ainsi une déformation du verre au niveau de la fixation, déformation dans laquelle des contraintes seraient susceptibles de se concentrer lors des dilatations ultérieures du verre pendant son utilisation, fragilisant ainsi l'embout. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un élément terminal de tube luminescent selon un premier mode de réalisation de l'invention; - La figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un élément terminal de tube luminescent selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - La figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un élément terminal de tube luminescent selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - La figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un élément terminal de tube luminescent selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; - La figure 5 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un élément terminal de tube luminescent selon un cinquième mode de réalisation de I'invention; et - La figure 6 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un élément terminal de tube luminescent selon un sixième mode de réalisation de l'invention. En référence tout d'abord à la figure 1, l'élément terminal de tube luminescent comprend un embout en verre 1 et une électrode métallique 2. Dans cet exemple, I'embout en verre 1 est adapté à être fixé, généralement par soudage, à un tube luminescent rempli de gaz rare. La présente invention s'applique également à un élément terminal de tube fluorescent, rempli de gaz rare et de vapeur de mercure. Ces tubes sont par exemple en verre et utilisés de manière non limitative comme enseigne lumineuse. Conformément à l'invention, l'électrode métallique 2 s'étend à l'extérieur de l'embout 1 et comporte une extrémité 3 fixée à l'embout 1. La portion terminale 3a de l'extrémité 3 de l'électrode 2 est insérée dans le verre de l'embout 1. L'élément terminal de tube luminescent ainsi constitué permet de supprimer tout risque de pulvérisation métallique entre l'électrode 2 et l'embout en verre 1. De préférence, l'extrémité 3a de l'électrode métallique 2 est biseautée afin de procurer une certaine élasticité à l'électrode à proximité de son extrémité 3 enrobée par le verre de l'embout 1 et permettre ainsi la compensation des dilatations différentes du verre et du métal. Dans cet exemple particulier illustré à la figure 1, I'extrémité 3 de l'électrode 2 est en forme de tube centré sur un axe longitudinal X et le biseau est formé par la coopération d'une face intérieure de l'extrémité 3 tronconique et d'une face extérieure cylindrique. Vice et versa, à la figure 2, le biseau est formé par la coopération d'une face intérieure de l'extrémité 3 cylindrique et d'une face extérieure tronconique. De préférence, le fil de l'extrémité biseautée 3, c'est-à-dire son épaisseur au plus fin de la portion terminale 3a, a une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, et est de préférence comprise entre 10 et 50 micromètres. Le verre de l'embout 1 forme un bourrelet externe 4 et un bourrelet interne sur la portion terminale 3a de l'extrémité 3 de l'électrode 2. Pour garantir une bonne étanchéité, il est préférable que l'épaisseur du bourrelet externe 4 soit supérieure ou égale à l'épaisseur du bourrelet interne 5. De manière avantageuse pour la solidité de la fixation verre-métal, des particules métalliques issues de l'électrode 2 sont diffusées dans le verre de l'embout 1. Ces particules métalliques peuvent être formées d'oxydes du métal de l'électrode 2. Il est en outre avantageux pour simplifier la fabrication que l'embout 1 et l'électrode 2 soient sensiblement tubulaires, s'étendant dans le prolongement l'un de l'autre, parallèlement à l'axe longitudinal X. Dans la réalisation de la figure 1, I'embout 1 comporte un corps cylindrique 6 dont l'extrémité enrobe l'extrémité 3 de l'électrode 2. A titre de variante, et comme illustré à la figure 2, I'embout 1 peut dans un premier temps être formé simplement par les bourrelets externe 4 et interne 5 sur l'extrémité 3 de l'électrode, un corps cylindrique 6 de verre étant ensuite fixé de manière classique, par soudage verre-verre, sur les bourrelets 4 et 5. La forme générale de l'électrode 2 peut être des plus diverses. Son diamètre et sa surface intérieure sont généralement prédéterminés pour obtenir une bonne décharge électrique. Le raccordement à l'embout 1 peut alors être réalisé de diverses manières. Dans les figures 1 à 3, l'électrode 2 est réalisée par usinage et présente une extrémité 3, sensiblement cylindrique, ayant un diamètre équivalent à celui de l'embout 1 également cylindrique afin de permettre leur fixation boutà-bout. Dans ces exemples, I'électrode 2 présente alors une partie cylindrique rétrécie dans le prolongement de l'extrémité 3. Alternativement, comme illustré à la figure 4, l'électrode 2 est formée d'un tube cylindrique de section sensiblement constante, ce qui évite notamment l'apparition de concentrations de champ nuisibles à l'émission de lumière. Une telle électrode 2 peut en outre être réalisée par emboutissage. L'extrémité de l'embout 1 destinée à être fixée sur l'électrode 2 est dans cet exemple rétrécie pour présenter un diamètre sensiblement égal à celui de l'électrode 2. Outre les avantages déjà précités, l'élément terminal tel que décrit précédemment présente des surfaces métalliques apparentes qui facilitent son raccordement à une source de courant électrique haute tension. Ainsi, le raccordement peut être réalisé par un simple clip fixé autour de l'électrode ou encore, comme illustré à la figure 3, en prévoyant sur l'électrode même, un culot 7, à baïonnette ou, comme ici, à vis, permettant sa fixation à une douille de raccordement électrique (non représentée). En outre, comme illustré à la figure 5, I'extrémité libre 9 de l'électrode 2 peut être munie d'un canal communiquant avec l'extérieur, un queusot 8 placé en communication avec ce canal permettant de faire le vide et d'introduire un gaz rare dans le tube luminescent équipé de l'élément terminal conforme à l'invention. Ce mode de réalisation autorise le pompage à vide du tube et son remplissage par un gaz rare. Ce queusot 8 en verre peut également être fixé, conformément à I'invention, à l'extrémité 9 de l'électrode 2 par insertion d'une portion terminale 9a de l'extrémité 9 dans le verre du queusot 8, I'extrémité 9 pouvant également être biseautée. Ce queusot 8 est ensuite retiré de manière classique en chauffant et étirant le verre du tube du queusot 8 pour provoquer sa rupture, seule l'extrémité du queusot 8 restant solidaire de l'extrémité 9 de l'électrode 2. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, illustré à la figure 6, l'électrode métallique 2, sensiblement tubulaire, comporte deux extrémités 3, 3', ici opposées, fixées respectivement à deux embouts en verre 1, 1' qui peuvent être identiques. On obtient ainsi un élément terminal de tube luminescent permettant le raccordement électrique de deux tubes luminescents ou fluorescents au moyen d'une seule électrode. Le mode de fixation verre-métal utilisé pour réaliser cette électrode à deux embouts de verre peut éventuellement être différent de celui décrit cidessus. De préférence, l'électrode métallique 2 est en acier inoxydable et présente une faible propension à amalgamer avec la vapeur de mercure contenue dans les tubes fluorescents. A titre d'exemple non limitatif, l'électrode 2 peut être réalisée en un alliage inoxydable de type 304L, à base de nickel et de chrome. Le biseau de l'extrémité 3 de l'électrode 2 a une épaisseur au plus fin de 30 micromètres. On va décrire à présent un procédé de fabrication d'un tel élément terminal de tube luminescent. Conformément à l'invention, ce procédé de fabrication comporte les étapes suivantes: a) oxydation préalable de l'électrode métallique 2 sous atmosphère contrôlée; b) chauffage de l'embout en verre 1 jusqu'à ramollissement du verre; et c) introduction de la portion terminale 3a de l'extrémité 3 de l'électrode 2 dans le verre ramolli de l'embout 1. Grâce à ce procédé de fabrication, on obtient des oxydes métalliques qui diffusent dans le verre de l'embout et consolident ainsi la fixation de l'embout 1 sur l'électrode 2. L'étape d'oxydation préalable peut être mise en oeuvre dans un four sous atmosphère contrôlée d'azote hydrogéné humide par exemple. A titre d'exemple, dans le cas o l'électrode 2 est en acier inoxydable à base de chrome ou de nickel et de chrome, des oxydes de chrome sont formés sur l'électrode métallique, aisément reconnaissables à leur couleur gris-vert, typiquement de vert canard à vert kaki. Similairement, dans le cas o l'électrode 2 est en tungstène, une couleur brune proche de celle des noisettes ou du cognac est révélatrice de la présence d'oxydes de tungstène. De même, à l'étape b), une couleur rose pour le verre tendre ou blanc pour un verre dur borosilicaté, indique que celui-ci est suffisamment ramolli pour permettre l'insertion de l'extrémité 3 de l'électrode 2 dans le verre. Si on souhaite retrouver, lors de l'utilisation de l'élément terminal de tube luminescent, des parties métalliques brillantes, un simple décapage de la surface de l'électrode 2 peut être réalisé. De préférence, à l'étape d'introduction c), le verre ramolli de l'embout 1 forme principalement un bourrelet externe 4 sur la portion terminale 3a de l'extrémité 3 de l'électrode, le chauffage de l'embout 1 et de l'électrode 2 étant prolongé jusqu'à l'obtention d'un bourrelet interne 5 de verre sur cette portion terminale 3a. Ce bourrelet interne 5 de verre peut être obtenu par un mouvement relatif de va-et-vient de l'électrode 2 et de l'embout 1, suivant un axe longitudinal commun correspondant ici à l'axe longitudinal X. Ce recouvrement interne par le verre de l'extrémité 3 de l'électrode peut être facilité en utilisant en outre un poussoir graphite permettant de repousser le verre ramolli vers l'intérieur de l'électrode 2. De préférence, afin d'éviter toute déformation du verre, I'embout 1 et l'électrode 2 sont entraînés en rotation autour d'un axe commun de révolution, qui correspond ici à l'axe longitudinal X. Le procédé de fabrication décrit ci-dessus peut être utilisé pour fixer un embout de verre 1, 1' respectivement à chaque extrémité 3, 3' de l'électrode 2 telle qu'illustrée à la figure 6. Il peut de manière analogue être utilisé pour fixer un queusot 8 sur une extrémité 9 d'électrode comme illustré à la figure 5. On obtient ainsi par le procédé conforme à l'invention un élément terminal de tube luminescent ou fluorescent qui peut être soudé sur un tube luminescent ou fluorescent et permettre un raccordement simple de celui-ci à un câble d'alimentation en courant électrique. Lorsque les deux extrémités 3, 3' de l'électrode 2 sont fixées à un embout de verre 1, 1', on peut fixer en série plusieurs tubes luminescents ou fluorescents raccordés par ces électrodes 2. En fonction de la position des contacts électriques sur les différentes électrodes, on obtient l'allumage simultané des tubes, un allumage sélectif de certains tubes ou encore un allumage successif des tubes. Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples décrits ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les formes de l'électrode 2 et de l'embout 1 ainsi que leurs proportions respectives peuvent être des plus diverses. REVENDICATIONS 1. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent comprenant un embout (1) en verre et une électrode métallique (2), caractérisé en ce que l'électrode métallique (2) s'étend à l'extérieur de l'embout (1) et comporte une extrémité (3) fixée à l'embout (1), la portion terminale (3a) de l'extrémité (3) de l'électrode (2) étant insérée dans le verre de l'embout (1). 2. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite extrémité (3) de l'électrode métallique (2) est biseautée. 3. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le fil de ladite extrémité biseautée (3) a une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, de préférence comprise entre 10 et 50 micromètres. 4. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le verre de l'embout (1) forme un bourrelet externe (4) et un bourrelet interne (5) sur la portion terminale (3a) de l'extrémité (3) de l'électrode (2). 5. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaisseur du bourrelet externe (4) est supérieure ou égale à l'épaisseur du bourrelet interne (5). 6. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des particules métalliques issues de l'électrode (2) sont diffusées dans le verre de l'embout (1). 7. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites particules métalliques sont des oxydes du métal de l'électrode (2). 8. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'embout (1) et l'électrode (2) sont sensiblement tubulaires. 9. Elément terminal de tube luminescent ou fluorescent conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'électrode métallique (2) est sensiblement tubulaire et comporte deux extrémités (3, 3') fixées respectivement à deux embouts en verre (1, 1'). 10. Procédé de fabrication d'un élément terminal de tube luminescent ou fluorescent comprenant un embout en verre (1) et une électrode métallique (2), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) oxydation préalable de l'électrode métallique (2) sous atmosphère contrôlée; b) chauffage de l'embout en verre (1)jusqu'à ramollissement du verre; et c) introduction de la portion terminale (3a) d'une extrémité (3) de l'électrode (2) dans le verre ramolli de l'embout (1). 11. Procédé de fabrication conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'à l'étape d'introduction c), le verre ramolli de l'embout (1) forme principalement un bourrelet externe (4) sur la portion terminale (3a) de l'extrémité (3) de l'électrode (2), le chauffage de l'embout (1) et de l'électrode (2) étant prolongé jusqu'à l'obtention d'un bourrelet interne (5) de verre sur la portion terminale (3a) de l'extrémité (3) de l'électrode (2). 12. Procédé de fabrication conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que le bourrelet interne (5) de verre est obtenu par un mouvement relatif de va-et-vient de l'électrode (2) et de l'embout (1). 13. Procédé de fabrication conforme à l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'embout (1) et l'électrode (2), sensiblement tubulaires, sont entraînés en rotation autour d'un axe commun de révolution (X). 14. Procédé de fabrication conforme à l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'à l'étape d'oxydation a), des oxydes de chromes sont formés sur l'électrode métallique (2).