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Procédé et dispositif pour l'éclairage aux lampes à arc à vapeur métalliques sous haute press¯r"C'=-,y1--l- La. présente invention a pour objet un procédé pour l'éclairage au moyen de lampes à arc à vapeurs métalliques (sous haute pression) c'est-à-dire de lampes dans l'ampoule hermétique à l'air desquelles (ampoules qui outre une charge de gaz rares renferment un métal volatilisable, par exemple le mercure) règne, pendant le fonctionnement, une pression supérieure à la pression atmosphérique et dépassant en général cette dernière de 5 de 10 ou même d'un plus
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grand nombre d'atmosphères.
L'invention s'étend en outre aux dispositifs appropriés pour la mise en oeuvre du procédé et susceptible éventuellement d'être montés en combinaison avec des lampes à arc à vapeurs métalliques (sous haute pression) ou dans ces lampes.
On sait que les lampes à arc à vapeurs métalliques sous haute pression présentent le désavantage que leur lumière a une teinte verte désagréable, ce qui les rend im- propres aux applications générales de l'éclairage, par exemple dans les habitations, les ateliers, les salles, etc. et ne permet de les employer principalement que pour des applications particulières par exemple pour l'éclairage
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des auto,3te.des> etc.
On sait a'autre part que la teinte fondamentale de ces lampes -. cette expression "teinte fondamentale" devant être comprise, dans la description qui suit, comme étant celle que présente la lumière de la lampe à arc à vapeurs métalliques à l'intensité de courant minima nécessaire pour maintenir l'arc, c'est-à-dire pour produire un effet éclairant utilisable - peut être amélioré uans une certaine mesure lorsqu'on fait régner dans la lampe une pression plus élevée.
Ceci présente toutefois aes inconvé- nients pratiques, par exemple un danger plus grana d'explosion, etc, ce qui ne rend possible cette mesure que
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8üi:,l.'8 certaines limiter.
Le but au procède objet de l'invention est d'améliora:'
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la lumière des la-mpes M. arc vapeurs métàlliqqe,= sous haute pr'8iùl1 de meulière que la teinte f01'lG.amntale se déplace li lumière blanclie au spectre, et que l'on puisse 1'encw:e les lanpss plus appropriées a. ues api>lic;.ùioàiw générales à ' é cl a 1 ± ag e .
Conformément au p1'ue60.é objet de l' il1veiJ. jio!,
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on atteint ce résulta.! en alimentant la lampe . arc à. vapeurs métalliques sous haute pression, non pas par un courant continu ou alternatif 4 passage constant, mais par une série de pulsations de courant dont l'intensité maxima est un multiple, par exemple ie quintuple, le décuple, le centuple ou un multiple encore plusélevé de l'intensité maxima du courant alternatif sinusoïdal nécessaire pour que la lampe fournisse la lumière à teinte fondamentale, la durée des intervalles des pauses qui se produisent entre les différentes pulsations étant de préférence un multiple de la durée de ces pulsations du courant.
Les essais de la demanderesse ont démontré que la teinte de la lumière des lampes alimentées par une série de telles pulsations se déplace à partir de la teinte fondamentale vers la lumière blanche du spectre et devient par là plus appropriée aux applications générales de l'éclairage. Les pulsations de courant convenant à ce but peuvent être produites d'une manière appropriée quelconque.
Le brevet hongrois N 107125, par exemple, a fait connaître un procédé qui modifie la teinte de la lumière des tubes lumineux à décharge dans des gaz du fait qu'on alimente ces tubes par une série de pulsations de courant. On ne doit pas pourtant considérer comme une déduction toute natu- relle l'application de ce procédé aux lampes à arc à vapeurs métalliques sous haute pression qui fonctionnent généralement à une tension beaucoup plus faible et à une intensité beaucoup plus élevée que les tubes d'éclairage à décharge dans deaz et dont les caractéristiques de l'arc - pour autant qu'on puisse parler de ces caractéristiques - s'écartent de celles des tubes d'éclairage à décharge dans des gaz.
En outre, on ne pouvait pas prévoir que la teinte de la lumière des @
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lampes à arc à vapeurs metalliques sous haute pression se modifierait par l'alimentation par de telles impulsions de courant, dans un sens qui serait utile aux applications générales de l'éclairage.
Mais précisément ces propriétés des lampes à arc à vapeurs métalliques sous haute pression qui diffèrent des propriétés des tubes à décharge dans des gaz, permettent un mode de mise en oeuvre de l'invention qui, par suite de sa simplicité, peut facilement s'exécuter et qui par conséquent est approprié pour les applications générales d'éclairage.
Conformément à l'invention, on réalise notamment cette série de pulsations qui alimentent la lampe à arc à vapeurs métal- liques sous haute pression en montant un condensateur en parallèle avec la lampe qui est reliée à la source convenable de courant alternatif. Si cette source de courant alternatif est, un réseau à haute tension, on doit monter encore dans la lampe et dans le condensateur relié en parallèle avec elle une résistance ou un condensateur;
mais si la lampe est ali- mentée à la façon ordinaire par l'enroulement secondaire d'un Transformateur relié au réseau par son enroulement primaire, le transformateur peut recevoir des dimensions telles que la résistance précitée puisse être remplacée par la résistance interne ae son enroulement secondaire. Un tel montage ne conduit pas au but dans le cas des tubes à décharge des gaz, parce que la tension pour le fonctionnement normal de ces tubes n'est pas tellement inférieure la tension d'amorçage, que la décharge du condensateur qui se produit, au moyen du tube, à l'amorçage puisse produire une impulsion de courant de la force nécessaire.
Mais dans les lampes à arc à vapeurs métalliques sous haute pression il y a
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entre la tension d'amorçage et celle pour le fonctionnement normal (éclairage) une différence telle que, pour la production des impulsions produisant l'effet désirée un condensateur d'une capacité relativement faible est nécessaire, ce condensateur pouvant éventuellement être incorporé à la lampe ou même être constitué par les électrodes de la lampe.
Les différents montages et dispositifs proposés à la page 3 du bravet hongrois N 107123 pour l'alimentation des tubes à décharge dans des gaz peuvent aussi être employés pour la production d'impulsions de courant dans des lampes arc à vapeurs métalliques sous haute pression, mais dans des montages dans lesquels est employé un organe limitateur, on doit, en raison des conditions de tension différentes, employer en guise d'organe limitateur au lieu d'un intervalle d'éclatement d'un arc, un tube de décharge par exemple un tube à décharge, à luminescence se transformant en arc, un tube rempli de gaz rare.
La durée de l'intervalle entre l'intensité maxima de courant des impulsions de courant qui alimentent la lampe à arc à vapeurs métalliques sous haute pression et la durée des pauses qui ont lieu entre les différentes impulsions peuvent, de préférence, être proportionnées de manière que l'énergie électrique absorbée par la lampe sous forme â'impul- sions de courant soit approximativement égale à celle qu'absorbe, en fonctionnement normal, la lampe alimentée, par du courant alternatif sinusoïdal. Cette énergie peut par conséquent être plus grande que celle absorbée par la lampe lorsqu'elle émet sa lumière à teinte fondamentale.
En général on obtient une amélioration notable de la teinte de la lumière émise par la lampe lorsque l'intensité maxima
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des impulsions de courant dépasse le centuple de l'intensité effective représentée pdr ces impulsions. Il convient de choisir la durée des impulsions différentes d'autant plus courte que la aurée des pauses entre les impulsions est plus longue, de manière qu'entre ces deux durées le rapport soit plus grand que 1 : 5 et de préférence supérieur à 1 : 10, mais on doit veiller à ce que la fréquence des impulsions soit suffisamment grande pour qu'il ne puisse pas se produire de clignottement appréciable de la lumière.
C3 danger n'existe pas Gans les lampes, à condensateur monté en parallèle, qui sont alimentées par un réseau à fréquence normale.
Un avantage particulier au procédé objet ae l' in- vention est que la capacité du condensateur monté en parallèle avec la lampe ne doit pas être très granae; il s'ensuit que ce condensateur, en particulier pour les petites lampes, peut être exécuté, au moins en partie, dans les dispositifs d'amenée du courant aux lampes, en rapprochant les conducteurs et en les séparant par des diélectriques convenables, de manière que ceux-ci constituent les armatures du condensateur.
Comme l'ampoule des lampes d, arc à vapeurs métalliques sous haute pression est très petite on incorpore ces armatures - afin de pouvoir former, avec les fils d'amenée de courant, un conaensateur monté en parallèle avec la lampe - dans une ampoule extérieure ae grandeur normale et à culot normal, et on peut même monter dans l'ampoule ou dans le culot la résistance qui est montée en série avec la lampe et le condensateur. Cette résistance peut éventuellement être constituée par un filament incandescent, mais on peut aussi la remplacer par un condensateur.
On obtient ainsi une lampe
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qu'on peut employer, dans le cas d'un. réseau de courant alter- natif normal d'une tension convenable, exactement comme une lampe 4 incandescence ordinaire, l'introduisant simplement dans la douille sans aevoir rien modifier aux conducteurs, interrupteurs, accessoires etc.. Le choix de la grandeur des condensateurs, résistances, etc.. a lieu en général suivant les mêmes principes que ceux qu'on applique dans le cas des montages à éclats connus des tubes à décharge à effluves, en tenant compte toutefois des considérations exposées plus haut relativement aux impulsions de courant et des tensions maxima nécessaires pour la modification désirée de ,la teinte de la lumière.
Il est évident que le procédé objet de l'invention n'est pas applicable seulement à l'éclairage en général, mais aussi à des usages particuliers, par exemple aux projecteurs, aux microscopes ainsi qu'à l'éclairage dans d'autres buts scientifiques et techniques.
R E V E N D I CET IONS
1. Procédé pour l'éclairage aux lampes à arc à vapeurs métalliques sous haute pression caractérisé en ce que la lampe est alimentée par une série d'impulsions de courants dont l'intensité maxima est un multiple de l'intensité maxima du courant alternatif sinusoïdal nécessaire pour que la lampe émette une lumière de la teinte fondamentale.
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Method and device for lighting with metal vapor arc lamps under high pressure "C '= -, y1 - l- The present invention relates to a method for lighting by means of high pressure arc lamps. metal vapors (under high pressure) that is to say from lamps in the airtight bulb in which air (bulbs which in addition to a rare gas charge contain a volatilizable metal, for example mercury) prevails, during operation , a pressure higher than the atmospheric pressure and generally exceeding the latter by 5 by 10 or even by more
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large number of atmospheres.
The invention also extends to devices suitable for carrying out the method and possibly capable of being mounted in combination with metal vapor arc lamps (under high pressure) or in these lamps.
It is known that high pressure metal vapor arc lamps have the disadvantage that their light has an unpleasant green tint, which makes them unsuitable for general lighting applications, for example in dwellings, workshops, buildings. rooms, etc. and only allows them to be used mainly for specific applications, for example for lighting
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cars, 3te.des> etc.
We know on the other hand that the fundamental color of these lamps -. this expression "fundamental color" to be understood, in the description which follows, as being that presented by the light of the metal vapor arc lamp at the minimum current intensity necessary to maintain the arc, that is to say - say to produce a usable lighting effect - can be improved to some extent by applying a higher pressure in the lamp.
This, however, has its practical drawbacks, for example a greater danger of explosion, etc., which only makes this measurement possible.
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8üi:, l.'8 some limit.
The aim of the process which is the subject of the invention is to improve: '
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the light of the la-mpes M. arc vapeurs métàlliqe, = under high pr8iùl1 of grindstone that the f01'lG.amntale hue shifts the white light to the spectrum, and that we can encw: e more lanpss appropriate a. ues api> lic; .ùioàiw general to 'écl a 1 ± ag e.
In accordance with the p1'ue60.é object of the il1veiJ. jio !,
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we achieved this result.! by powering the lamp. bow to. metallic vapors under high pressure, not by a direct or alternating current 4 constant passage, but by a series of current pulses of which the maximum intensity is a multiple, for example ie quintuple, tenfold, hundredfold or an even higher multiple of the maximum intensity of the sinusoidal alternating current necessary for the lamp to supply the light of fundamental hue, the duration of the intervals of the pauses which occur between the different pulsations being preferably a multiple of the duration of these pulses of the current.
Applicant's tests have demonstrated that the hue of light from lamps powered by a series of such pulses shifts from the fundamental hue to the white light of the spectrum and thereby becomes more suitable for general lighting applications. Current pulses suitable for this purpose can be produced in any suitable manner.
Hungarian Patent No. 107125, for example, disclosed a process which alters the hue of light of gas discharge light tubes by supplying these tubes with a series of current pulses. The application of this process to high pressure metal vapor arc lamps which generally operate at a much lower voltage and at a much higher intensity than the tubes of high pressure should not be taken as a natural deduction. discharge lighting in deaz and whose arc characteristics - as far as one can speak of these characteristics - differ from those of gas discharge lighting tubes.
In addition, one could not predict that the hue of the light of the @
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High pressure metal vapor arc lamps would change by supplying such pulses of current, in a direction which would be useful for general lighting applications.
But precisely these properties of high pressure metal vapor arc lamps, which differ from the properties of gas discharge tubes, allow an embodiment of the invention which, owing to its simplicity, can easily be performed. and which is therefore suitable for general lighting applications.
In accordance with the invention, this series of pulses is produced in particular, which feed the metal vapor arc lamp under high pressure by mounting a capacitor in parallel with the lamp which is connected to the suitable source of alternating current. If this source of alternating current is a high tension network, one must still mount in the lamp and in the condenser connected in parallel with it a resistor or a condenser;
but if the lamp is supplied in the ordinary way by the secondary winding of a transformer connected to the network by its primary winding, the transformer can receive dimensions such that the aforementioned resistance can be replaced by the internal resistance of its winding. secondary. Such an arrangement does not lead to the goal in the case of gas discharge tubes, because the voltage for the normal operation of these tubes is not so much lower than the starting voltage, than the discharge of the capacitor which occurs, by means of the tube, the ignition can produce a current pulse of the necessary force.
But in high pressure metal vapor arc lamps there is
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between the starting voltage and that for normal operation (lighting) a difference such that, for the production of the pulses producing the desired effect, a capacitor of a relatively low capacity is necessary, this capacitor possibly being able to be incorporated in the lamp or even be constituted by the electrodes of the lamp.
The various assemblies and devices proposed on page 3 of the Hungarian bravet N 107123 for the supply of gas discharge tubes can also be used for the production of current pulses in metal vapor arc lamps under high pressure, but in assemblies in which a limiting member is employed, one must, because of the different voltage conditions, be used as a limiting member instead of an arc bursting interval, a discharge tube for example a discharge tube, luminescence turning into an arc, a tube filled with rare gas.
The duration of the interval between the maximum current intensity of the current pulses which feed the high pressure metal vapor arc lamp and the duration of the pauses which take place between the different pulses can preferably be proportioned in such a way. that the electrical energy absorbed by the lamp in the form of current pulses is approximately equal to that absorbed in normal operation by the lamp supplied by sinusoidal alternating current. This energy can therefore be greater than that absorbed by the lamp when it emits its fundamental hue light.
In general, a noticeable improvement in the hue of the light emitted by the lamp is obtained when the maximum intensity
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current pulses exceed one hundred times the effective intensity represented by these pulses. The duration of the different pulses should be chosen, the shorter the longer the halo of the pauses between the pulses, so that between these two durations the ratio is greater than 1: 5 and preferably greater than 1: 10, but care must be taken that the frequency of the pulses is sufficiently large that no appreciable flickering of the light can occur.
There is no danger in the lamps, with capacitors connected in parallel, which are supplied by a network at normal frequency.
A particular advantage of the method which is the subject of the invention is that the capacitance of the capacitor mounted in parallel with the lamp does not have to be very large; it follows that this capacitor, in particular for small lamps, can be executed, at least in part, in devices for supplying current to the lamps, by bringing the conductors together and separating them by suitable dielectrics, in such a way that these constitute the reinforcements of the capacitor.
As the bulb of high pressure metal vapor arc lamps is very small, these fittings are incorporated - in order to be able to form, with the current supply wires, a capacitor mounted in parallel with the lamp - in an external bulb. ae normal size and with normal base, and one can even mount in the bulb or in the base the resistor which is connected in series with the lamp and the condenser. This resistance can optionally be formed by an incandescent filament, but it can also be replaced by a capacitor.
We thus obtain a lamp
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that can be used, in the case of a. normal alternating current network of a suitable voltage, exactly like an ordinary incandescent lamp, simply inserting it into the socket without having to modify anything in the conductors, switches, accessories etc. The choice of the size of the capacitors, resistors , etc .. takes place in general according to the same principles as those which apply in the case of the known burst arrangements of corona discharge tubes, taking into account however the considerations set out above with regard to current pulses and voltages maxima necessary for the desired modification of the tint of the light.
It is obvious that the method which is the subject of the invention is not applicable only to lighting in general, but also to particular uses, for example to projectors, to microscopes as well as to lighting for other purposes. scientific and technical.
R E V E N D I CET IONS
1. Process for lighting with high pressure metal vapor arc lamps characterized in that the lamp is supplied by a series of current pulses whose maximum intensity is a multiple of the maximum intensity of the sinusoidal alternating current necessary for the lamp to emit a light of the fundamental hue.
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