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Lampe électrique à incandescence, à atmosphère gazeuse
La présente invention a pour objet une lampe électrique à incandescence, à atmosphère gazeuse dont la pression de service est supérieure à 4 atm. Suivant l'inven- tion, le filament d'une lampe de ce genre est constitué par une matière ayant un point de fusion supérieur à celui du tungstè- ne et un coefficient de température positif qui, dans la région au-dessus de 2200 C, est inférieur à celui du tungstène.
Grâce à la pression de service qui existe dans les lampes à incandescence de ce genre, pression qui peut être sensiblement supérieure à 30 atm., la vitesse de volatilisation de la matière qui constitue le filament est inférieure à
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celle qui existe dans les lampes à incandescence ordinai- res ; ce/ci permet théoriquement de donner au filament, tout en conservant la durée de service, une charge plus élevée, ce qui se traduit en pratique par une augmentation de la température de service du filament. Ceci a pour effet d'aug- menter également le rendement, c'est-à-dire le nombre de lumens produit par watt.
Or, on a trouvé que si l'on utilise la matière généralement adoptée pour constituer les filaments des lampes à incandescence ordinaires, c'est-à-dire le tung- stène à l'heure actuelle, la nature de la matière empêche, en pratique, l'augmentation de la température de service à une valeur supérieure à celle des lampes à incandescence ordinaires qui est, en général, de l'ordre de 2400 C, parce que le tungstène se ramollit légèrement à une température plus élevée; de ce fait, le filament est susceptible de flé- chir et partant de refroidir localement. On peut éviter ce fléchissement dans une certaine mesure en munissant le fi- lament de supports additionnels, mais dans ce cas les supports ont pour effet de refroidir le filament, ce qui est également fâcheux.
Pour tirer profit de la vitesse de volatilisation plus faible de la matière qui constitue le filament d'une lampe à incandescence dont la pression de service est su- périeure à 4 atmosphères, il est donc nécessaire d'avoir recours à des matières ayant un point de fusion supérieur à celui du tungstène.
Or, la Demanderesse a constaté que quelques-unes seulement des matières qu'il y a lieu de considérer, en vertu de leurs propriétés physiques et chimiques, comme des matières propres à constituer des filaments, conviennent pour le but envisagé et que celles qui, dans la région pré- citée, ont un coefficient de température positif inférieur à celui du tungstène peuvent convenir spécialement dans ce @
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but.
Il y a lieu de considérer que le filament n'aura jamais, une section transversale constante sur toute sa longueur, mais qu'il.comportera localement des parties amincies, du fait que déjà avant leur introduction dans une lampe., par suite de la fabrication, ou encore en raison de la recristallisa- tion lors de l'utilisation de la lampe, les filaments en matière très réfractaire ont une section transversale qui n'est pas invariable sur toute la longueur du filament. De plus, la matière peut comporter de petites fissures qui peu- vent se produire, par exemple lorsque le filament est amené à la forme voulue et qui sont dues au fait que la matière n'est pas suffisamment élastique.
Lorsque la lampe est en service., lesdites parties amincies du filament atteignent une température plus élevée que les parties voisines du filament, de section transversale plus grande. La température plus élevée détermine une vola- tilisation plus rapide qu'aux points voisins plus épais, de la matière constituant le filament. Il s'ensuit que les par- ties plus minces peuvent nuire à la durée de service de la lampe.
Le fait que., suivant l'invention, on s'est arrangé pour que le coefficient de température de la matière qui constitue le filament soit inférieur à celui du tungstène dans la région supérieure à 22000C (c'est-à-dire la région dans laquelle est comprise la température du filament lorsque la lampe est en service normal) permet de choisir la tempéra- ture du filament telle que., lorsque la lampe est en service normal, elle soit supérieure à la température admissible pour le tungstène, de sorte que le rendement de la lampe augmente.
Dans ce cas., il est donc possible de tirer un profit consi- dérable du fait que dans les lampes à incandescence ayant une pression de service plus élevée la vitesse de volatilisa-
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tion de la matière constituant le filament est inférieure à celle qui existe dans la lampe ordinaire, de sorte qu'on peut faire fonctionner les lampes à une température plus élevée.
Du fait que le tungstène est le métal ayant le point de fusion le plus élevé, les filaments en matière à point de fusion supérieur à celui du tungstène doivent être constitués par des composés.
Selon un mode de réalisation de la lampe à incan- descence qui fait l'objet de l'invention, on soumet le noyau du filament à une réaction chimique au cours de la fabrica- tion. Suivant l'invention, on peut, dans ce but, faire en sorte qu'un noyau constitué par un ou plusieurs des consti- tuants de la matière finale qui constitue le filament soit garni d'un ou de plusieurs des autres constituants de la ma- tière à partir de la phase gazeuse. Selon un autre mode de réalisation de la lampe qui fait l'objet de l'invention, le filament est obtenu par filage.
Dans tous ces modes de réali- sation, les avantages du choix de la matière conforme à l'invention qui constitue le filament sont particulièrement nets du fait que les filaments de ce genre présentent, dans une mesure plus accentuée que les fils étirés, cet inconvé- nient que le filament définitif, même mise à part la recris- tallisation du filament lorsque la lampe est en service, varie dans une mesure relativement grande en ce qui concerne la section transversale.
Du fait que la matière utilisée pour constituer le filament présente un coefficient de tem- pérature positif qui, au moins à des températures au-dessus de 2200 C, est inférieur à celui du tungstène, les portions relativement minces de tous ces filaments n'exerceront pas
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une influence excessivement fâcheuse sur la durée de ser- vice de la lampe, puisqu'elles ne se volatilisent pas sen- siblement plus rapidement que les parties voisines plus épaisses du filament. De plus, lorsque le filament s'échauffe par suite de la mise en circuit de la lampe, les irrégulari- tés du filament peuvent entraîner des difficultés en ce qui concerne la durée de service.
Du fait que dans la plupart des réalisations le filament présente, à l'état froid, des efforts mécaniques internes qui, également à l'état chaud, maintiennent le. filament, dans sa forme initiale, des rétré= cissements qui s'échaufferont plus rapidement que les parties relativement épaisses deviendraient plus étroits par suite d'une distorsion éventuelle; de cette..?façon les inconvénients des portions plus minces sont encore accentués davantage, ce qui est bien plus nuisible à la durée de service.
Il peut en outre se produire l'avantage que, grâce au choix d'une température de service plus élevée dans la lampe, la valeur maximum du pouvoir émissif du filament, en comparaison d'une lampe à incandescence ordinaire compor- tant un filament en tungstène, se déplace plu's vers la partie visible du spectre, de sorte que, comparativement à une lampe ordinaire, une partie plus grande de l'énergie fournie se transforme en radiations visibles, c' est-à-dire en radiation utile au but envisagé. Même la couleur de la lumière émise s'améliore.
Des matières pouvant convenir spécialement pour la constitution du filament sont le carbure de tantale, le nitrure de tantale, le carbure de zirconium et le carbure de hafnium.