Brevet FR2876495A1 — publié le 20060414

-1- Le dispositif suivant l'invention se rattache au domaine de la transmission d'énergie électrique à distance par influence. Le dispositif permet l'ionisation à distance d'une masse de gaz maintenue préférentiellement à une pression inférieure à celle de la pression atmosphérique. A ce titre l'invention peut être essentiellement considérée comme une forme particulière de dispositif d'éclairage à base de gaz ionisés. Dans un dispositif classique à basse pression un courant électrique circule entre deux ou plusieurs électrodes situées à l'intérieur d'un tube. Une telle 1 o configuration nécessite que plusieurs conducteurs traversent la structure isolante solide qui permet le maintient du gaz à basse pression. Ces passages provoquent un certain nombre de contraintes mécaniques et de difficultés de réalisation. Par ailleurs, le bombardement des électrodes par les électrons et les ions accélérés par le champ électrique, provoque une usure de ces dernières et une pollution du milieu gazeux qui limitent la durée de vie de tels systèmes notamment lorsque des courants intenses sont appliqués. Plus récemment de nouveaux tubes font appel à l'induction magnétique afin d'éviter la présence d'électrodes à l'intérieur de l'enveloppe solide contenant le gaz ionisé. Cela permet d'augmenter la durée de vie du dispositif mais ces derniers restent assez lourds et coûteux à produire. Le dispositif suivant l'invention permet de s'affranchir des inconvénients précédents. Il permet de réaliser d'une manière extrêmement simple et peu coûteuse, l'alimentation à distance en énergie d'un milieu gazeux ionisé à travers une paroi solide isolante. Le dispositif utilise une ou plusieurs électrodes appelées dans la suite électrodes génératrices et dont le rôle est de transmettre à distance par influence de l'énergie électrique au milieu gazeux afin de provoquer l'ionisation et de la maintenir. Pour pouvoir transmettre une quantité d'énergie significative la ou les électrodes génératrices doivent être d'une surface suffisante et être reliées à un ou des générateurs de type haute tension haute fréquence (H.T.H.F.). Les tensions peuvent être avantageusement très élevées, elles sont cependant limitées par le risque de claquage des diélectriques employés. Les fréquences utilisées doivent rester suffisamment basses pour que l'énergie rayonnée sous forme électromagnétique soit faible comparée à celle transmise au milieu ionisé. Dans la pratique la taille totale du dispositif doit rester petite devant la longueur d'onde des ondes électromagnétiques dans le milieu considéré. Le milieu gazeux ionisé est placé dans la zone ou le champ électrique généré est suffisamment intense. Le milieu ionisé étant usuellement maintenu à une pression inférieure à la pression atmosphérique au niveau de la mer, il est donc contenu dans une enveloppe solide. Dans le cadre de l'invention, l'enveloppe solide doit être isolante de l'électricité au moins sur la partie de cette dernière située à proximité de la ou des électrodes génératrices. La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel une électrode génératrice (1) est reliée par un fil conducteur (7) à un générateur haute tension haute fréquence (6) dont l'autre extrémité est reliée à la terre (8). Le gaz basse pression (2) est contenu dans l'enveloppe solide transparente ou translucide (3). Un revêtement optionnel (4) constitué éventuellement de plusieurs couches de matériaux luminescents est déposé sur la face intérieure de l'enveloppe solide, l'ensemble étant placé dans l'air ambiant ou un milieu isolant (5). La figure 2 représente un mode de réalisation où deux électrodes (1) sont reliées aux deux bornes d'un générateur H.T.H.F (6), un revêtement (9) permet de refléter la lumière dans une direction privilégiée. Selon le mode de réalisation de la figure 3, l'électrode génératrice (1) fait partie intégrante de l'enveloppe solide (3) , cette situation peut être obtenue par un traitement au cours de la fabrication rendant le matériau solide localement conducteur ou faiblement conducteur, cette électrode peut servir de reflecteur. dans un but de simplification et d'économie. Le ou les matériaux conducteurs composants la ou les électrodes génératrices peuvent constituer une partie de l'enveloppe solide ou être appliqués directement en une fine couche sur sa surface, ils ne nécessitent pas d'être de bons conducteurs de l'électricité. La ou les électrodes ainsi composées peuvent servir de réflecteurs de la lumière mais aussi être semi transparentes, transparentes ou translucides. Deux électrodes génératrices obtenue par un traitement au cours de la fabrication, l'une serai transparente l'autre réfléchissante placées en vis-à-vis à une distance convenable permettent la réalisation d'un laser à gaz basse pression extrêmement simple. La figure 4 représente un cas ou l'enveloppe solide (3) et l'électrode génératrice (1) présentent des formes personnalisées. Un ensemble de plusieurs cellules distinctes soumises au champ créé par une ou plusieurs électrodes est également possible. Selon le mode de réalisation décrit par la figure 5 plusieurs petites sphères (3) sont soumises à l'influence d'une seule électrode génératrice (1), les sphères pouvant contenir des gaz ou des mélanges de gaz différents produisant des couleurs différentes. Il est aussi possible de réaliser des mélanges de gaz dans des proportions décroissantes de telle manière que pour des fréquences élevées seul le gaz dominant produise de la lumière (l'amplitude des déplacements des charges étant faibles les collisions avec l'espèce dominante sont privilégiées). A des fréquences plus basses d'autres réactions peuvent se produire et donner une lumière d'une couleur différente. Ainsi il est possible d'obtenir un contrôle simultané de la couleur et de l'intensité en jouant sur les amplitudes et les fréquences du ou des signaux appliqués sur la ou les électrodes génératrices. Il est aussi possible de réaliser des matrices composées de cellules élémentaires très simples. Chaque cellule étant composée d'une poche de gaz, d'une électrode génératrice et d'une électronique de commande. Electrodes et circuits de commande peuvent être facilement réalisés avec les techniques de gravures de la microélectronique moderne. Les matrices peuvent être réalisées en une, deux, ou trois dimensions en exploitant le fait que les électrodes de commandes très fines peuvent être transparentes ou translucides. Les cellules élémentaires peuvent prendre la forme de symboles prédéfinis ou celle d'une structure de base telle qu'une sphère ou un cube ou tout autre forme adaptée aux besoins. Pour terminer cette liste non exhaustive des réalisations possibles, la figure 6 représente un cas où le milieu entourant la cellule à basse pression est constitué d'un fluide conducteur où faiblement conducteur (5) . Le gaz à basse pression (2) est contenu dans un ensemble solide isolant (3) présentant des parties assez larges près de la base. L'électrode (1) fournissant l'énergie électrique est noyée dans une embase isolante (10), un joint souple isolant (11) empêche le fluide conducteur de pénétrer entre la cellule basse pression et l'électrode génératrice tout en permettant un montage ou un démontage de la partie immergée. Le milieu conducteur ne pénètre totalement en aucune section située entre la ou les électrodes génératrices et la ou les enveloppes solides contenant le gaz ionisé. L'invention permet l'alimentation à distance en énergie de tout type de milieu gazeux ionisé à travers des matériaux isolants. Elle est particulièrement adaptée à la réalisation de sources simples et légères de type tubes luminescents de formes, de couleurs et dispositions variées ainsi qu'à la réalisation de panneaux lumineux, d'écrans et de lasers. REVENDICATIONS [1] Dispositif à influence électrique permettant l'ionisation d'un gaz à distance à travers une paroi solide isolante, caractérisé par le fait que l'ionisation d'un gaz ou d'un mélange de gaz contenu dans une enveloppe solide non conductrice de l'électricité sur au moins une partie de sa surface est réalisée et maintenue dans le temps par l'action d'une ou plusieurs électrodes génératrices situées à l'extérieur de l'enveloppe solide contenant ledit ou lesdits gaz. [2] Le dispositif suivant la revendication [1] est caractérisé par le fait que la ou les électrodes génératrices du champ électrique présentent des surfaces comparables à la zone à alimenter en énergie et sont raccordées par des fils électriques d'assez courte longueur à un où des générateurs de type haute tension haute fréquence. [3] Le dispositif suivant l'une des revendications précédentes est caractérisé par le fait que le ou les matériaux conducteurs composants la ou les électrodes génératrices peuvent constituer une partie de l'enveloppe solide ou être appliqués directement en une fine couche sur sa surface, ils ne nécessitent pas d'être de bons conducteurs de l'électricité. La ou les électrodes ainsi composées peuvent servir de reflecteurs de la lumière mais aussi être serai-transparentes, transparentes ou translucides. [4] Le dispositif suivant l'une des revendications précédentes est caractérisé par le fait que la structure solide contenant le gaz à basse pression peut avoir une forme quelconque. Un ensemble de plusieurs cellules distinctes soumises au champ créé par une ou plusieurs électrodes est également possible. [5] Le dispositif suivant l'une des revendications précédentes, se caractérise par le 30 fait que la ou les enveloppes solides peuvent présenter un revêtement interne constitué d'une ou plusieurs couches de matériaux luminescents, non conducteurs de l'électricité. Les couches peuvent être appliquées sur la totalité de la surface intérieure afin d'obtenir un rayonnement extérieur homogène sur l'ensemble de l'enveloppe solide. [6] Le dispositif suivant l'une des revendications précédentes se caractérise par le fait que le gaz ou le mélange de gaz peut réagir à l'application éventuellement simultanée de plusieurs fréquences en produisant des couleurs différentes en fonction des proportions et de l'intensité des fréquences employées. [7] Le dispositif suivant l'une des revendications précédentes se caractérise par le fait qu'il est possible de réaliser des matrices extrêmement simples en une deux ou trois dimensions permettant de représenter des informations ou des images. [8] Le dispositif suivant l'une des revendications précédentes est caractérisé par le fait qu'il peut fonctionner immergé dans un milieu conducteur si la ou les électrodes sont suffisamment isolées dudit milieu conducteur et si le milieu conducteur ne pénètre totalement en aucune section située entre la ou les électrodes génératrices et la ou les enveloppes solides contenant le gaz ionisé.