Brevet FR2852733A1 — publié le 20040924

LAMPE A DÉCHARGE A BARRIÈRE DIÉLECTRIQUE AYANT UN SCELLEMENT L'invention part d'une lampe à décharge à barrière diélectrique ayant au moins une électrode intérieure et ayant, notamment, une enceinte de 10 décharge tubulaire. Dans ce type de lampes, les électrodes sont certes disposées dans l'enceinte de décharge. Toutefois, au moins l'électrode d'une polarité est séparée par un diélectrique, par exemple par un revêtement diélectrique, de l'intérieur de l'enceinte de décharge. Il se crée ainsi en fonctionnement ce que 15 l'on appelle une décharge rendue incomplète par voie diélectrique d'un côté. Suivant une autre possibilité, toutes les électrodes peuvent être munies aussi d'une barrière diélectrique. Il s'agit alors d'une décharge rendue incomplète par voie diélectrique des deux côtés. Les lampes à décharge à barrière diélectrique ayant des électrodes 20 intérieures ont l'avantage que les épaisseurs et les propriétés de matériau de la couche diélectrique peuvent être rendues telles que les propriétés de décharge et ainsi l'efficacité de la lampe soient les meilleures possibles. La couche diélectrique a typiquement une épaisseur d'environ 100 à quelques centaines de pm. Dans le cas d'électrodes extérieures, l'épaisseur de la 25 couche diélectrique - c'est dans ce cas l'épaisseur de paroi de l'enceinte de décharge - est, suivant la dimension et la forme de l'enceinte de décharge, en revanche, typiquement d'environ i mm et plus. A cela s'ajoute que les propriétés du matériau de l'enceinte de décharge sont, dans certaines circonstances, peu favorables aux propriétés de barrière, En conséquence, 30 des lampes à électrodes extérieures nécessitent, en règle générale, des tensions de fonctionnement plus hautes que celles ayant des électrodes intérieures et ainsi des ballasts conçus pour des tensions plus hautes et, en définitive, plus coûteux. En outre, les électrodes extérieures d'application de la tension sont recouvertes, pour des raisons de sécurité, d'un isolant électrique. Toutefois, les électrodes intérieures nécessitent des traversées de courant étanches au gaz. Il faut ainsi prévoir des stades de fabrication supplémentaires. Les lampes du type indiqué ci-dessus sont utilisées notamment dans des appareils pour la bureautique (OA = Office Automation), par exemple 10 dans des télécopieurs en couleur et des scanners en couleur, pour l'éclairage de signalisation, par exemple comme feux d'arrêt et feux d'indicateur de changement de direction dans des automobiles, pour l'éclairage auxiliaire, par exemple pour l'éclairage intérieur d'automobiles, ainsi que pour l'éclairage d'arrière-plan d'affichages, par exemple d'affichages à cristaux liquides. Dans ces domaines d'application technique, on a besoin à la fois de phases d'amorçage particulièrement courtes, mais aussi de flux lumineux aussi indépendants de la température que possible. C'est pourquoi ces lampes ne contiennent pas habituellement de mercure. Bien plutôt, ces lampes sont emplies typiquement d'un gaz rare, de préférence de xénon ou de mélanges 20 de gaz rares. Pendant le fonctionnement de la lampe, il se produit à l'intérieur de l'enceinte de décharge notamment des excimères, par exemple Xe2*, qui émettent un rayonnement de bandes moléculaires ayant un maximum à environ 172 nm. Suivant l'utilisation, on transforme ce rayonnement dans l'ultraviolet lointain au moyen de substances luminescentes en lumière visible. 25 On fait fonctionner, de préférence, ces lampes dans le mode de fonctionnement pulsé particulièrement efficace décrit au US 5 604 410. Dans le document US-A 6 097 155 on décrit une lampe à décharge tubulaire à barrière ayant au moins une électrode intérieure en forme de bande. Une extrémité de l'enceinte de décharge tubulaire de la lampe est 30 fermée d'une manière étanche au gaz par un tampon qui est fondu au moyen de brasure pour du verre avec une partie de la paroi intérieure de l'enceinte de décharge. L'électrode intérieure en forme de bande est guidée vers l'intérieur à travers la brasure pour du verre en tant qu'entrée de courant. L'inconvénient est qu'il faut prévoir une couche de brasure pour du verre supplémentaire en 35 tant qu'agent de liaison étanche au gaz entre le tampon et la paroi de l'enceinte. Il faut, en outre, respecter des tolérances étroites pour maintenir à des valeurs aussi petites que possible le rebut du au défaut d'étanchéité du joint de tampon. Dans le document US-A 2002/0163306 on décrit une lampe à 40 décharge tubulaire à barrière ayant une électrode intérieure en forme de bande. Le tube de décharge est fermé de manière étanche au gaz à l'extrémité des passages d'électrode sans agent de liaison à l'aide d'un élément de fermeture en forme de disque. A cet effet, le tube de décharge est muni à cette extrémité d'un rétrécissement qui entoure annulairement le bord de l'élément de fermeture en forme de disque. Ensuite, le rétrécissement et 10 l'élément de fermeture en forme de disque sont fondus ensemble d'une manière étanche au gaz, les électrodes intérieures étant guidées vers l'extérieur en passant à travers la masse fondue. L'inconvénient est la dépense relativement grande de fabrication. La présente invention vise à pallier les inconvénients mentionnés ci15 dessus par une lampe à décharge à barrière diélectrique ayant une technique de fermeture qui est simplifiée. On y parvient par une lampe à décharge à barrière diélectrique comprenant une enceinte de décharge qui est emplie d'un fluide de décharge et au moins une électrode intérieure qui est disposée sur la face intérieure de l'enceinte de décharge, caractérisée par une couche 20 diélectrique sur au moins une électrode intérieure, couche qui sépare l'électrode intérieure ou les électrodes intérieures du fluide de décharge et au moins une entrée de courant qui est reliée d'une manière conductrice de l'électricité à la au moins une électrode intérieure dans une zone de traversée, laquelle est réalisée par un scellement étanche au gaz. Les avantages de cette solution résident dans la fabrication simple et ainsi peu coûteuse et dans le fait que les entrées de courant sont reliées de manière fixe à la lampe et en en faisant partie intégrante. On peut ainsi renoncer à un stade de fabrication supplémentaire qui sinon est nécessaire de liaison électrique de l'électrode intérieure et de l'entrée de courant, par 30 exemple au moyen d'un brasage. Bien au contraire, on obtient un contact électrique suffisant et fiable entre l'électrode intérieure et l'entrée de courant seulement par le joint de scellement. Pour faciliter la mise en contact de l'électrode intérieure et de l'entrée de courant, il est avantageux de prévoir à l'extrémité, prévue pour le contact, de l'électrode intérieure un élargissement 35 de la piste d'électrode qui sinon est mince, par exemple en déposant à ladite extrémité une plage large de brasure. Il est, en outre, avantageux de réaliser le scellement de façon à ce qu'il enferme complètement la liaison entre la au moins une électrode intérieure et l'entrée associée de courant. On protège ainsi efficacement la liaison, notamment des influences extérieures comme de l'oxydation, de l'humidité, etc. Il s'est en l'occurrence avéré que le scellement n'influence pas de manière néfaste la décharge rendue incomplète par voie diélectrique, même dans la zone particulièrement critique voisine du scellement. Suivant ce que 10 l'on connaît actuellement, il est déterminant que la couche diélectrique s'étende au moins jusqu'au début du scellement, de préférence, en pénétrant un peu dans le scellement. Sinon on court le danger qu'il se forme dans la zone limite mentionnée une structure de décharge à courant intense qui est peu souhaitée avec une production de rayonnement ou de lumière nettement 15 moins efficace que celle du procédé de fonctionnement décrit au US-A 5 604 410. Il faut, en outre, prendre garde à ce que l'enceinte de décharge soit dans la zone limite déformée aussi peu que possible par le scellement, notamment que la distance entre les électrodes n'y soit pas modifiée. Cela signifie que dans le cas d'une enceinte de décharge tubulaire ayant deux électrode en 20 forme de bande qui sont dirigées parallèlement à l'axe longitudinal de l'enceinte de décharge et diamétralement opposées, le plan du scellement se trouve dans le plan commun des deux électrodes intérieures. La distance mutuelle entre les deux électrodes intérieures reste ainsi, dans une grande mesure, sans être influencée par le scellement. Dans un mode de réalisation préféré, la au moins une électrode intérieure est réalisée en piste conductrice disposée sur la face intérieure de la paroi de l'enceinte de décharge. La au moins une entrée de courant est réalisée, de préférence, par un fil métallique conducteur de l'électricité, par exemple en un alliage de fer et de nickel. Il s'est en l'occurrence avéré 30 avantageux que le diamètre du fil soit de l'ordre de 0,3 mm à 1,5 mm et, de préférence, de l'ordre de 0,5 mm à 1,0 mm. Pour des fils ayant des diamètres plus gros, on court le danger du défaut d'étanchéité, tandis qu'avec un diamètre plus petit, la robustesse mécanique diminue et également ainsi la valeur en pratique. En outre, il peut être avantageux pour la fabrication de la lampe, de prévoir à l'intérieur de la zone de scellement, en plus, un queusot. A l'aide d'un outil approprié, on pince l'enceinte de décharge dans la zone du queusot, de façon à ce que le queusot soit ensuite incorporé d'une manière étanche au gaz dans le scellement mais que l'enceinte de décharge puisse encore être mise 40 sous vide par queusot, puisse être éventuellement balayée et finalement emplie du fluide de décharge. On scelle ensuite le queusot par fusion et on peut, en cas de besoin, munir la lampe d'un culot. En tout cas, les extrémités libres des entrées de courant sont mises en contact lors du montage au choix avec une alimentation en puissance électrique, par exemple par brasage, par soudage ou par serrage. L'invention sera explicitée d'une manière plus précise dans ce qui suit au moyen d'un exemple de réalisation. Aux dessins: la figure 1 est une vue partielle d'un tube de décharge fermé d'un côté, la figure 2a est une vue en coupe longitudinale de l'extrémité non 15 fermée du tube de décharge de la figure 1 alors qu'un queusot y est inséré et que des entrées de courant y sont placées, la figure 2b est une vue en coupe transversale du tube de décharge de la figure 2a suivant la ligne AA, la figure 2c est une vue en zoom d'une électrode intérieure à 20 barrière diélectrique du tube de décharge de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de l'extrémité du tube de décharge de la figure 1, qui est fermée au moyen du scellement, la figure 4a est une vue de côté de la lampe à décharge à barrière à l'état fini, la figure 4b est une vue en élévation de la lampe à décharge à barrière à l'état fini. Des les figures décrites ci-après, on illustre la fabrication et les caractéristiques techniques de la lampe à décharge à barrière diélectrique suivant l'invention. La figure 1 représente une partie d'un tube 1 à décharge d'un diamètre extérieur d'environ 10 mm en verre calcaire natron (par exemple verre n0 360 de la Société Philips et/ou verre AR de la Société Schott), qui est d'abord ouvert à une première extrémité 2, mais est déjà fermé à l'autre extrémité 3 au moyen d'une partie fondue 4 tronquée. Les figures 2a, 2b représentent l'extrémité 2 encore ouverte du tube 1 de décharge en vue en coupe longitudinale partielle et en vue en coupe transversale schématique suivant la ligne AA. La paroi intérieure du tube 1 de décharge est déjà munie de deux électrodes 5a, 5b intérieures en argent, d'une épaisseur d'environ 10 prm et d'une largeur d'environ 1 mm, 40 diamétralement opposées et constituées sous la forme de pistes conductrices linéaires qui sont revêtues d'une barrière 6a, 6b diélectrique en brasure pour du verre, d'une épaisseur d'environ 200 prm et d'une largeur d'environ 3,5 mm. La figure 2c représente l'une des électrodes 5a intérieures rendues incomplètes par voie diélectrique, y compris la barrière 6a diélectrique, suivant une vue en zoom. Dans l'extrémité 2 ouverte du tube 1 de décharge est 10 monté, de manière centrée mais d'abord lâche, un queusot 7. En outre, deux entrées 8a, 8b de courant en fil de fer-nickel, d'une épaisseur de 0,8 mm, pénètrent dans l'extrémité 2 encore ouverte de façon à s'appliquer à une électrode 5a, 5b intérieure associée et, de fait, avec un chevauchement d'environ 5mm. Pour faciliter la mise en contact des électrodes 5a, 5b 15 intérieures et des entrées 8a, 8b de courant associées, l'extrémité de l'électrode intérieure est élargie à l'aide d'une plage de brasure carrée qui y est déposée d'environ 4 mm x 4 mm. La figure 3 ressemble à la figure 2a. Toutefois, dans ce cas, l'extrémité 2 d'abord ouverte du tube 1 de décharge est maintenant fermée par 20 un scellement 9. Le scellement 9 se trouve dans le plan de coupe longitudinal qui comprend les deux électrodes 5a 5b intérieures et, en conséquence aussi, les entrées 8a, 8b de courant qui y sont appliquées (voir aussi la figure 4a et la figure 4b). Par cette orientation ciblée du plan du scellement, la distance mutuelle entre les deux électrodes 5a, 5b intérieures reste pratiquement 25 constante jusque directement au début du scellement 9. Dans la direction de l'axe longitudinal de la lampe, le scellement 9 s'étend sur une longueur d'environ L = 10 mm et recouvre ainsi tant le chevauchement entre les électrodes 5a, 5b intérieures et les entrées 8a, 8b de courant qu'également une partie de la longueur d des barrières 6a, 6b diélectriques. On obtient ainsi, 30 au moyen du scellement 9, un contact fiable et robuste mécaniquement entre les électrodes 5a, 5b intérieures et les entrées 8a, 8b de courant, qui est protégé, en outre, des influences extérieures. A cet effet, on s'assure avant et pendant l'opération de scellement, à l'aide d'un pince de maintien ou d'un fer en U, que les entrées 8a, 8b de courant s'appliquent avec une légère pression 35 aux électrodes 5a, 5b intérieures. Le queusot 7 est disposé de façon à ce qu'une partie pénètre en passant à travers la zone du scellement 9 à l'intérieur du tube 1 de décharge. Il est déterminant, à cet effet, que le queusot 7 reste d'abord encore généralement ouvert après l'opération de scellement. On assure ainsi que la lampe scellée peut être encore mise sous vide par le 40 queusot 7, subir un balayage éventuellement une fois ou plusieurs fois et enfin être emplie de xénon comme fluide de décharge à une pression finale d'environ 15 kPa. Ce n'est qu'ensuite seulement que le queusot 7 est fermé par fusion à son extrémité libre. Les figures 4a, 4b représentent la lampe à décharge à barrière à l'état fini alors que le queusot 7 est fermé par fusion suivant une vue de côté et 10 en élévation très schématique. Suivant le domaine d'utilisation, par exemple lors de l'utilisation comme lampe d'ouverture dans des appareils OA, on peut munir le cas échéant la paroi de l'enceinte de décharge au moins en partie d'une substance luminescente. REVENDICATIONS 1. Lampe à décharge à barrière diélectrique, comprenant une enceinte (1) de décharge qui est emplie d'un fluide de décharge, au moins une électrode (5a; 5b) intérieure qui est disposée sur la face intérieure de l'enceinte (1) de décharge, caractérisée par une couche (6a; 6b) diélectrique sur au moins une électrode (5a 5b) intérieure, couche (6a; 6b) qui sépare l'électrode intérieure ou les 15 électrodes (5a; 5b) intérieures du fluide de décharge et au moins une entrée (8a; 8b) de courant qui est reliée d'une manière conductrice de l'électricité à la au moins une électrode (5a; 5b) intérieure dans une zone de traversée, laquelle est réalisée par un scellement (9) étanche au gaz. 2. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que scellement (9) enferme complètement la liaison entre la au moins une électrode (5a; 5b) intérieure et l'entrée (8a; 8b) associée de courant. 3. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant la revendication 25 1 ou 2, caractérisée en ce que la au moins une électrode (5a; 5b) intérieure est réalisée sous la forme d'une piste conductrice disposée sur la face intérieure de la paroi de l'enceinte (1) de décharge. 4. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche (6a; 6b) 30 diélectrique disposée sur au moins une électrode (5a; 5b) intérieure s'étend au moins jusqu'au début du scellement (9), de préférence en pénétrant un peu dans le scellement (9). 5. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la au moins une entrée 35 (8a; 8b) de courant est réalisée par un fil métallique conducteur de l'électricité. 6. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le diamètre du fil (8a; 8b) métallique est de l'ordre de 0,3 mm à 1,5 mm et, de préférence, de l'ordre de 0,5 mm à 1 mm. 7. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant la revendication ou 6, caractérisée en ce que le fil (8a; 8b) comprend un alliage de fer et de nickel. 8. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enceinte (1) de décharge 10 est tubulaire et la au moins une électrode (5a; 5b) intérieure est linéaire et la au moins une électrode (5a; 5b) intérieure est dirigée parallèlement à l'axe longitudinal de l'enceinte (1) de décharge. 9. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le nombre des électrodes (5a; 5b) intérieures est de 15 deux et ces deux électrodes (5a; 5b) intérieures sont diamétralement opposées. 10. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le plan du joint d'étanchéité (9) se trouve dans le plan commun des deux électrodes (5a; 5b) intérieures. 11. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le scellement (9) comporte, en outre, un queusot (7). 12. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi de l'enceinte de 25 décharge est munie au moins en partie d'une substance luminescente. 13. Lampe à décharge à barrière diélectrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fluide de décharge comprend du xénon.