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Dispositif de projection.
La présente invention a pour objet un dispositif de projection dans lequel on utilise comme source lumineuse un ou plusieurs tubes à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression et dans lequel une surface formant mi- roir et un système de lentilles sont placés respectivement en arrière et en avant de la source lumineuse. On entend par tube à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression un tube à décharges ayant un trajet de décharge ré- tréci et dans lequel la tension de la vapeur de mercure qui constitue l'atmosphère du tube est supérieure à 6 atmosphères quand le tube fonctionne, cette pression étant de préférence n
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supérieure à 20 atm. et pouvant être même supérieure à 100 atm.
Suivant l'invention, les rayons émis dans un dispositif de ce genre par la ou les sources lumineuses, qui ne servent pas aux fins mêmes de l'éclairage de l'objet à éclairer et qui ne sont donc pas retenus par la surface réfléchissante ou la surface de lentille,sont renvoyés dans le ou les trajets de décharge au moyen de surfaces formant miroir à grand pouvoir réfléchissant, notamment pour la lumière ultra- violette.Ainsi qu'on l'expliquera plus loin dans un exemple, on réalise ainsi une augmentation sensible de l'économie du dispositif.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention on dispose lesdites surfaces dans les intervalles entre les bords du miroir et ceux des lentilles.
Lorsqu'on utilise dans un dispositif de projection un tube à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression, on le loge en général dans un boîtier contenant un liquide ou autre agent de refroidissement. Dans la plupart des cas la surface avant de ce boitier est constituée par un système de lentilles, tandis que la face arrière du boitier forme miroir.
On a constaté qu'une partie relativement grande de l'énergie fournie à la source lumineuse est convertie en chaleur qui est cédée au liquide entourant la source lumineuse et, en outre, que la partie restante de l'énergie fournie n'est convertie en lumière visible que partiellement, une partie relativement grande de l'énergie étant convertie en lumière ultra-violette. Suivant l'invention, cette lumière
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ultra-violette et la lumière visible qui ne sert pas aux fins mêmes du dispositif de projection, sont réfléchies dans le ou les trajets de décharges par les surfaces formant mi- roir ayant un grand pouvoir réfléchissant, de préférence aussi pour la lumière ultra-violette.
Cela implique qu'une quantité notable de l'énergie destinée au faisceau de lumière de projection, qui pourrait autrement être considérée comme perdue, est ramenée à la source lumineuse, ce qui a pour effet, ainsi que le montrent les expériences, d'augmenter sensible- ment la pression de la vapeur de mercure dans le tube à dé- charges, de sorte que pour une intensité constante du courant ce tube émet une quantité plus grande de lumière ou qu'il suffit de fournir au tube une quantité d'énergie inférieure à celle requise jusqu'à présent pour une quantité identique de lumière. Grâce à la disposition de ces surfaces formant miroir à grand pouvoir réfléchissant, surtout pour la lumière ultra-violette, l'ensemble du système travaille donc d'une manière sensiblement plus économique qu'on ne pouvait s'y attendre.
Les surfaces formant miroir sont faites, de préfé- rence, en métal d'une espèce réfléchissant notablement la lumière ultra-violette. On a constaté que l'aluminium possède dans une grande mesure les propriétés voulues. Cependant, quelques autres métaux peuvent aussi être utilisés avec avan- tage. Il est également possible de disposer une mince feuille d'aluminium sur une couche sous-jacente en matière différente, par exemple en verre, à laquelle on a donné d'avance la forme voulue. Dans ce cas la feuille d'aluminium doit se trouver sur le côté de la couche sous-jacente qui est tournée vers la
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source lumineuse.
Il y a lieu de remarquer qu'on a déjà proposé an- térieurement, par exemple pour les lampes à incandescence destinées à la projection, de projeter à proximité immédiate du filament une image de ce filament en donnant une forme con- , venable à une surface formant miroir. Cependant, dans ces dispositions le but recherché est d'obtenir une surface éclai- rant aussi uniformément que possible et il n'est pas question d'avoir un meilleur rendement pour une quantité ..constante d'énergie fournie. Si, en effet, dans une telle disposition on projetait simplement dans le filament l'image donnée par le miroir, la température deviendrait inadmissiblement élevée, ce qui se traduirait par un raccourcissement notable de la longévité dudit filament.
On a également déjà proposé de ren- voyer dans le trajet de décharge, au moyen de surfaces formant miroir, une partie de la lumière émise par un tube à déchar- ges, mais il s'agissait alors d'une mesure permettant d'augmenter l'éclat intrinsèque. Par contre, suivant l'invention il s'agit, comme on l'a déjà dit, de renvoyer au trajet de décharge du tube à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression qui présente déjà un éclat intrinsèque suffi- samment grand par lui-même, notamment les rayons ultra-violets émis qui autrement ne seraient pas mis à profit. Ainsi qu'on l'a déjà dit, cette mesure assure que pour une quantité inva- riable d'énergie fournie la lampe émette une quantité sensiblement plus grande de lumière.
Une caractéristique intéres- sante des tubes à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression réside en ce que leurs trajets de décharge absorbent des rayons lumineux incidents. La disposition connue décrite serait donc pratiquement inefficace. C'est préci-
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sément le fait que, conformément à l'invention, on utilise des surfaces formant miroir réfléchissant en particulier des rayons ultra-violets qui procure l'effet favorable.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La figure unique du dessin est une vue en coupe d'un dispositif de projection, prise perpendiculairement à la direction longitudinale de la source lumineuse 1 qui en l'occurrence est linéaire. 2 désigne le miroir que le dispositif de projection comporte d'ordinaire et 3 désigne le système de lentilles qui en l'occurrence est représenté, pour plus de simplicité, sous la forme d'une seule lentille. La figure montre que le miroir 2 retient la lumière de la source lumineuse sous un angle [alpha] calculé dans le plan du dessin et la renvoie sous la forme d'un faisceau. Ce faisceau atteint la lentille 3 par laquelle il est transformé, par exemple, en un faisceau lumineux convergent. La lentille 3 retient sous un angle/3 la lumière émise directement par la source lumineuse.
La figure montre que, si l'on ne prenait pas de précautions particulières les rayons émis directement par la source lumineuse sous les deux angles [gamma] seraient perdus. On obvie à cet inconvénient en disposant sur chacune des deux faces de la source lumineuse un miroir 4 ayant un grand pouvoir réfléchissant pour la lumière ultra-violette, mais également autant que possible, pour la zone spectrale résiduaire.
Dans le mode de réalisation représenté ces miroirs ont la forme d'un cylindre à section circulaire et sont représentés sur le dessin, en coupe, par des cercles dont le centre se
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confond avec le trajet de décharge de la source lumineuse.
Grâce à cette disposition tous les rayons lumineux et les rayons ultra-violets émis sous un angle à sont renvoyés dans le trajet de décharge. Une grande partie de l'énergie qui pourrait autrement être considérée comme perdue est ainsi rendue à la source lumineuse, ce qui détermine une augmentation de rendement de la lampe. Les surfaces 4 formant miroir sont faites en aluminium. L'espace compris entre la source lumineuse -d'une part et les surfaces formant miroir et les surfaces de lentilles d'autre part est rempli d'un liquide de refroidissement, par exemple d'eau, qui de préférence circule et est transparent dans la mesure du possible aux rayons ultra-violets.
Il va de soi que la disposition ci-dessus décrite peut aussi être utilisée avec avantage lorsque le dispositif ne comporte pas de refroidissement par 1.,'eau. La figure montre encore une plaque de verre 5 disposée entre la source lumineuse 1 et le système de lentilles 3. En effet, on a constaté que la lentille 3 éclate souvent au bout d'un certain temps. Cela est probablement du au fait que, bien que le côté de cette lentille qui est tourné vers la source lumineuse soit refroidi convenablement, il s'échauffe par suite de l'absorption des rayons ultra-violets, ce qui donne lieu à des tensions thermiques. On a constaté qu'on peut obvier à cet inconvénient en disposant une plaque de verre 5 entre la lentille 3 et la source lumineuse 1 de la manière indiquée sur la figure.
Cette plaque retient par filtration les rayons ultra-violets de sorte que ces rayons ne peuvent plus influer fâcheusement sur la lentille. La plaque de verre 5 peut facilement céder la chaleur produite au milieu ambiant.
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L'expression "dispositif de projection" doit être prise dans un sens très large. Ainsi, par exemple, le dispo- sitif qui fait l'objet de l'invention peut être utilisé avec avantage non seulement dans des appareils cinématographiques, des projecteurs d'éclairage au d'autres analogues, mais aussi dans les appareils d'éclairage destinés par exemple à l'éclai- rage public, à l'éclairage des édificee ("floodlight") ou à d'autres fins analogues et, d'une façon générale, partout où un.tube à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression est utilisé comme source lumineuse et où une partie seulement des rayons lumineux émis par la source lumineuse est utilisée aux fins mêmes de la projection ou de l'éclairage.
Dans tous ces cas, la mise en oeuvre du principe de l'invention consistant à ramener dans le trajet de déchar- ge l'énergie rayonnée non-utilisée pour l'émission utile de lumière permet d'augmenter sensiblement le rendement pour une quantité déterminée d'énergie fournie.
L'exemple suivant peut donner une idée de l'écono- mie d'énergie réalisée.
Un tube à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression de 600 Watts communique sous forme de cha- leur au liquide de refroidissement l'entourant, environ 300 watts de l'énergie fournie. Le restant de l'énergie est émis partiellement sous la forme de lumière visible et partiellement sous la forme de lumière invisible de diverses longueurs d'on- de. On a constaté qu'environ 100 Watts de l'énergie transmise quittent le tube à décharges sous la forme de lumière visible.
200 Watts de l'énergie sont convertis en rayons ultra-violets qui pourraient être considérés comme perdus si l'on ne prenait
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pas de précautions particulières. Cette énergie est récupérée au profit de la source lumineuse par les deux miroirs pour une fraction de la valeur de 2 ((/3600(voir figure),abstrac- tion faite des pertes de réflexion, des pertes de réfraction et autres, et pour qu'une quantité identique de lumière soit produite par la lampe, il suffit donc d'appliquer un courant ayant une intensité de (1 - ) de celle calculée.