BE519152A - - Google Patents

Description

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  LAMPE D'ECLAIRAGE FLUORESCENTE ELECTRONIQUE. 



   Les lampes ou tubes luminescents à décharge utilisés jusqu'à   . présent   pour l'éclairage comportent un remplissage gazeux et nécessitent pour leur alimentation en énergie électrique des appareils de régulation' auxiliaires, notamment des transformateurs. 



   La présente invention vise au contraire l'application d'une émission électronique dans un vide poussé pour exciter une substance   flu-   orescente, en vue de réaliser une source lumineuse intense susceptible d'etre utilisée pour l'éclairage et dont le fonctionnement n'exige l'intervention d'aucun organe de stabilisation auxiliaire. 



   Une lampe conforme à l'invention comprend essentiellement une enceinte en matière transparente à l'intérieur de laquelle a été réalisé un vide poussé et qui renferme une cathode émissive et une anode, un enduit fluorescent étant disposé sur le trajet des électrons émis par la cathode de telle sorte que l'énergie cinétique acquise par ces électrons sous l'effet de la différence de potentiel appliquée entre anode et cathode soit transformée en énergie lumineuse lors de l'impact des électrons sur 1' enduit fluorescent. et la densité de courant utilisée étant choisie suffisamment élevée pour réaliser la puissance lumineuse désirée. 



   Dans ces conditions  l'intensité du courant traversant la lampe est limitée par la charge d'espace et il est possible de raccorder la lampe directement sur les réseaux de distribution d'électricité ou sur toute source   d'énergie. électrique   continue ou alternative. 



   Dans la réalisation de   1-'invention.,   l'enceinte constituant le corps de la lampe peut être établie sous forme d'un tube ou d'une am- 

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 poule plus ou moins analogue à celles des lampes à incandescence de type courant. Cette enceinte peut être en toute matière transparente appropriée telle que verres quartz ou autre. La nature de cette matière peut être telle qu'elle laisse passer la totalité des radiations visibles et invisibles émises dans l'enceinte   cu   seulement certaines de ces radiations que l'on aura intérêt à   filtrer.,. -   par exemple les radiations ultra-violettes. 



   Le vide réalisé à l'intérieur de l'enceinte sera en principe aussi poussé que possible, et en tout cas suffisant pour éviter l'ionisation du gaz résiduel par le choc des électrons. Ce cide peut être. par exemple, de l'ordre de 10-6 mm de mercure. 



   La cathode peut être à chauffage direct ou indirect. 



   L'intensité du courant utilisé pour alimenter la lampe peut être par exemple de l'ordre de quelques milliampères à plusieurs ampères. 



  Le flux électronique pourra être continu,. alternatif ou pulsé. 



   L'enduit fluorescent peut être appliqué soit sur l'anode - qui présente alors une forme appropriée pour assurer une distribution convenable des radiations lumineuses. - soit sur la paroi de l'enceinte transparente, soit à la fois sur l'anode et sur la paroi de l'enceinte ou sur tout autre support, pourvu qu'il se   trou-'--=   placé sur le chemin des électrons de façon à obtenir un rendement lumineux maximum. 



   En dehors des dispositions générales ci-dessus, l'invention prévoit Inapplication à la lampe selon   'invention   de certains moyens utilisés en optique électronique et que l'inventeur a reconnus particulièrement propres à assurer une réalisation   industrielle   d'une lampe   d'éclai-   rage fluorescente électronique ayant un rendement lumineux élevé. 



     D'une   manière générales on a constaté, dans l'établissement d'une telle lampe, que l'éloignement de   --L'anode   par rapport à la cathode nécessite - si l'on veut avoir un courant notable sans atteindre des tensions prohibitives -   l'utilisation   d'un système susceptible de neutraliser en partie la charge   d'espace.   



   Un moyen consisterait à introduire des traces de gaz dans 1' enceinte. Les ions formés par le bombardement électronique neutraliseraient alors les charges négatives au voisinage de la cathode. Toutefois ce procédé apparaît comme étant inutilisable dans le cas de   1-'invention.   



  La lampe étant destinée à être branchée directement sur les réseaux de distribution à tension constante (donc à faible impédance interne), sans aucun organe de stabilisation intermédiaire.,, la présence de gaz dans l'enceinte risquerait en effet de déterminer   l'amorçage   d'arcs qui aboutiraient à la mise en court-circuit du réseau et à la destruction de la lampe. 



   Un autre moyen consisterait   à   intercaler entre l'anode et la cathode une grille portée à un potentiel positif par rapport à la cathode et dont le rôle serait de neutraliser les charges d'espace au niveau de la cathode. Théoriquement,, une telle disposition serait assez séduisante. Pratiquement,, cependantce procédé est difficilement r'alisable   car..   pour avoir une puissance notable sur   1-'anode,,   du fait de l'éloignement relatif de celle-ci et en raison de la diffraction des électrons par les barreaux de la grille positive,, on serait amené à dissiper une énergie considérablement plus grande sur la grille de champ.

   En plus des   fifficultés   pratiques que présenterait   l'évacuation   de cette énergie dissipée sur la grillele système aurait un rendement global médiocre,, ce qui, du point de vue commerciale serait désastreux. 



   Conformément à l'invention, on a eu l'idée de mettre en oeuvre., 

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 outre une grille positive telle que définie ci-dessus, une seconde grille placée entre cette grille positive et la cathode et portée 'au potentiel de la cathode ou à un potentiel légèrement négatif par rapport à cette dernière. Cette seconde grille permet d'abord d'obtenir une modulation économique du flux lumineux. Ensuite et surtout,sa fonction est de focaliser le faisceau électronique et de lui permettre ainsi de franchir sans grandes pertes la zone de la première grille portée à un potentiel positif. 



   On peut encore parfaire le résultat en donnant aux deux grilles sensiblement le même pas et en les disposant de telle manière que les barreaux ou éléments de la grille positive soient dans l'ombre électronique de la grille à potentiel nul ou négatif. Dans ces conditions, la'grille positive qui capte environ 10% du flux électronique, lorsqu'aucune protection spéciale n'est prise, n'en capte que 3 à 5% si les barreaux des deux grilles sont bien alignés les uns par rapport aux autres. 



   Dans certains cas particuliers. notamment dans le cas où la grille positive se trouve à un potentiel plus élevé que celui de   l'anode.,   il peut y avoir intérêt à intercaler une grille d'arrêt destinée à éviter que les électrons secondaires quittent les électrodes desquelles ils ont été arrachés. Toutefois., dans la majorité dès cas,on   peu'6 se'passer   
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 d'une telle grille 'la-chârge"d'espàce iùterêlectrode étant suffisante. pour empêcher ce phénomène de se produire. 



   D'une manière générale., on peut adopter pour le montage de la cathode et des grilles la disposition classique suivant laquelle ces divers éléments présentent une forme cylindrique, prismatique ou parallé- lépipédique et sont disposés coaxialement. Cependant, dans le cas où l'on utilise certaines substances fluorescentes subissant de la part des rayons infra-rouges une action extinctrice, pour éviter ou réduire une telle action sous l'effet des rayons infra-rouges provenant de la cathode généralement chauffée aux environs de   600 C,   il est avantageux, conformément à une disposition prévue par l'invention, d'utiliser des éléments à structure plane. 



   En raison des faibles tensions employées, il convient que 1' écran fluorescent soit parfaitement conducteur et constitue l'anode de la lampe. Ceci peut être obtenu en déposant la poudre fluorescente sur une métallisation réalisée sur la paroi interne de l'enceinte. Suivant les cas, cette métallisation peut être opaque, réfléchissante, semi-transparente ou transparente. Conformément à   l'invention.,   il peut être avantageux, au lieu de recourir à une métallisation, d'utiliser pour constituer l'enceinte un verre conducteur en surface ou dans la masse. 



   Dans le cas où l'écran fluorescent est appliqué sur une métallisation opaque ou réfléchissantes on ménage sur la paroi de l'enceinte urne fenêtre transparente avantageusement disposée de façon à livrer passage au rayonnement dans la direction convenant le mieux à son émission et à son utilisation. 



   Dans le cas de l'utilisation d'une métallisation semi-transparente ou transparente, ou encore dans le cas de .l'utilisation de verres conducteurs, l'écran fluorescent peut par contre occuper toute la surface de l'enceinte. 



   Pour éviter l'effet stroboscopique assez désagréable pour 1' usager qui, lorsque la lampe est utilisée sur un réseau à courant alternatif., est susceptible de se produire en   râison   de ce qu'une seule alternance est utilisée, il y aura intérêt à utiliser une poudre à grande rémanence pour constituer l'écran fluorescent. 



   A cet égard., on sait que plus une matière fluorescente est rémanente, plus elle se sature facilement en cathodo-luminescenoe. On sait également que la rémanence des substances fluorescentes est moins grande en ca- 

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   thodo-luminescence   qu'en photo-luminescence et que certaines substances émettant des rayons ultra-violets ont un meilleur rendement énergétique que les substances émettant des rayons visibles. 



   Partant de ces considérations., il peut être avantageux, conformément à une disposition prévue par l'invention, d'utiliser des écrans fluorescents mixtes composés de matières réagissant en cathodo-luminescence et de matières réagissant en photo-luminescence. De tels écrans peuvent être formés soit par des mélanges de ces matières, soit par des couches superposées de celles-ci. Ou bien., suivant un mode de réalisation simple, l'anode est recouverte de substances   cathodô-luninescentes   émettant des rayons ultra-violets et la fenêtre transparente ménagée sur la paroi de l'enceinte est recouverte de substances photo-luminescentes chargées de transformer les rayons ultra-violets en lumière visible. 



   D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description complémentaire faite ci-après avec référence aux dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels : la fige 1 est une coupe verticale d'une forme de réalisation de la lampe selon l'invention; les   fige 2   et 3 sont des coupes transversales schématiques de deux variantes; la fig. 4 est une coupe axiale verticale d'un autre mode de réalisation d'une lampe selon l'invention; la fig. 5 est une vue analogue d'une autre variante. 



   Dans l'exemple de la fig. 1, 1 est une ampoule en matière transparente, au moins dans sa partie destinée à être traversée par les radiations lumineuses. 



  En 2 est figurée une cathode émissive à chauffage indirect disposée sensiblement dans l'axe de l'ampoule 1 et alimentée en courant électrique par 1' intermédiaire de conducteurs 3 - 4, et en 5 une anode établie ici sous la forme d'une hélice disposée coaxialement autour de la cathode 2. Sur la paroi de l'ampoule 1 située en regard des électrodes est appliqué un enduit fluorescent 6 de composition appropriée connue. 



   A la fig. 2, la cathode 2 est disposée comme précédemment dans l'axe de l'ampoule 1 et l'anode 5'est établie sous la forme d'une coupelle semi-cylindrique placée sensiblement coaxialement par rapport à l'ampoule 1 à la cathode, et sur laquelle est appliqué l'enduit fluorescent 6'. L'anode 5' pourrait également affecter une forme parabolique ou toute autre òrme appropriée. 



   Dans la variante de la fige 3, l'enduit fluorescent 6 est appliqué, comme dans l'exemple de la fig. 1, sur la paroi de l'ampoule   1,   et deux grilles concentriques 7 et   8 -   constituées par des hélices., des barreaux ou des treillis appropriés - sont interposées à des distances convenablement calculées entre la cathode émissive 2 et l'enduit 6. 



   Dans l'exemple de la   fige 4..   l'enceinte 1 de la lampe est constituée par une ampoule en matière transparente (verre ou similaire) présentant une forme analogue à celle d'un champignon et dont le culot peut être muni d'une douille (non représentée) permettant de la monter à la manière d'une lampe à incandescence de type usuel. En 2 est figurée une cathode émissive à chauffage indirect, constituée par exemple par un tube de niokel de section quelconque recouvert de substances émissives., et disposé sensiblement dans l'axe de l'ampoule 1. Le chauffage de cette cathode est assuré par un filament 9 de tungstène spiralé, recouvert d' 

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 alumine ou de tout autre isolant, et disposé à l'intérieur'du tube catho- dique 2.

   La cathode 2 et le filament 9 sont assujettis sur deux rondelles de mica 10, Il fixées au culot la; ces rondelles servent également de sup- ports à deux grilles 12 et 13 disposées autour de la cathode 2 et dont il sera parlé plus explicitement ci-après. 



   La paroi interne de la partie de l'ampoule 1 adjacente au culot est recouverte d'une métallisation   14   formant anode et sur laquelle est ap- pliqué un enduit fluorescent 6. La paroi de la partie de l'ampoule opposée au culot est, dans   cet   exemple, dépourvue de tout enduit et forme ainsi une fenêtre transparente qui laisse passer librement le rayonnement lumineux issu de l'enduit 6, dans la direction la plus favorable à l'utilisation de la lampe. 



   Les grilles 12 et 13 sont constituées par exemple par des hélices de section circulaire ou rectangulaire fixées aux rondelles de mica 10 et 11 par des barreaux 15. La grille 12 située au voisinage immédiat de la cathode 2 est ici connectée électriquement à cette dernière; elle pourrait également être portée, par des moyens appropriés, à un potentiel négatif par reapport à la cathode. La grille extérieure 13 est reliée électriquement à l'anode   14   ou portée d'une autre manière à un potentiel positif par rapport à la cathode. Ainsi qu'il a été dit plus haut, les spires de cette grille sont disposées en regard de celles de la grille 12 de manière à se trouver dans leur ombre électronique. 



   Ainsi qu'il a également été indiqué plus haut,   l'enduit   fluorescent 6 appliqué sur la métallisation   14   formant anode pourrait être constitué avantageusement par des substances   cathodo-luminescentesémettant   des rayons ultra-violets et la paroi de l'ampoule 1 opposée au culot la pourrait être enduite de substances photo-luminescentes susceptibles de transformer en lumière visible ces rayons ultra-violets. 



   D'autre part, au lieu de constituer l'anode par une métallisation, on pourrait utiliser une enveloppe en un verre conducteur propre à former lui-même anode. 



  Dans ce cas, l'enduit fluorescent 6 pourrait être appliqué sur toute la surface interne de l'ampoule 1. 



   Dans la variante représentée à la fig. 5, l'anode   14   et l'enduit fluorescent 6 sont appliqués., comme dans l'exemple de la fig.   4.   sur la partie de la paroi interne de l'ampoule 1 adjacente au culot la, mais la cathode 2' et les grilles 12 et 13' sont constituées par des éléments plats disposés perpendiculairement à l'axe de l'ampoule 1, le filament chauffant 9' étant placé parallèlement au plan de celle-ci. Grâce à cette disposition, les rayons infra-rouges émis par la cathode 2' sont dirigés en majorité vers la partie de la paroi de l'ampoule non enduite de substance fluorescente et n'exercent par suite pratiquement pas d'action extinctive sur l'enduit 6. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. Bien entendu l'invention n'est pas limitée dans sa réalisation aux exemples représentés et décrits mais pourra donner lieu à d'autres variantes. En particulier, la forme de l'enceinte pourra être différente et notamment être tubulaire. Dans ce cas, on pourra disposer à l'une des extrémités du tube un système d'électrodes à structure plane analogue à celui de la fige 5, l'écran fluorescent pouvant être disposé de 1' une des manières indiquées plus haut., selon l'effet recherché.

   <Desc/Clms Page number 6> sentiellement une enceinte en matière transparente à l'intérieur de laquelle a été réalisé un vide poussé et qui renferme une cathode émissivé et ure anode, un enduit fluorescent étant disposé sur le trajet des électrons émis par la cathode de telle sorte que l'énergie cinétique acquise par ces électrons sous l'effet de la différence de potentiel appliquée entre anode et cathode soit transformée en énérgie lumineuse lors de l'impact des électrons sur l'enduit fluorescent, et la densité de courant utilisée étant choisie suffisamment élevée pour réaliser la puissance lumineuse désirée.

   2.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enduit fluorescent est appliqué sur l'anode.

   3.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'enduit fluorescent est appliqué sur la paroi de l'enceinte.

   4.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la paroi de l'enceinte est en une matière laissant passer la totalité des radiations visibles et invisbles émises dans l'enceinte., ou seulement certaines de ces radiations.

   5.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que entre la cathode et l'anode sont intercalées une grille portée au potentiel de la cathode ou à un potentiel légèrement négatif par rapport à celle-ci et une grille portée à un potentiel positif par rapport à la cathode.

   6. - Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 5. caractérisée en ce que les deux grilles ont sensiblement le même pas et les barreaux ou éléments de la grille positive sont placés dans l'ombre électronique de la grille à potentiel nul ou négatif.

   7. - Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la cathode et les grilles présentent,, de façon connue en soi, une forme cylindrique, prismatique ou parallélépipédique et sont disposées coaxialement.

   8.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 5 ou 6. caractérisée en ce que la cathode et les grilles sont constituées par des éléments"à structure plane.

   9.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8. caractérisée en ce que l'enduit fluorescent est appliqué sur une métallisation réalisée sur la paroi interne de l'enceinte et constituant anode.

   10.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la métallisation formant anode est opaque, réfléchissante., semi-transparente, ou transparente.

   Il.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'enceinte est constituée en un verre conducteur en surface ou dans la masse.

   12.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 10, caractérisée en ce que, dans le cas où l'enduit fluorescent est appliqué sur une métallisation opaque ou réfléchissante, il est <Desc/Clms Page number 7> ménagé sur la paroi de l'enceinte une fenêtre transparente avantageusement disposée de façon à livrer passage au rayonnement dans la direction convenant le mieux à son émission et à son utilisation.

   13.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que dans le cas d'une métallisation semi-transparente ou transparente, ou dans le cas où l'enceinte .est en un verre conducteur, l'enduit fluorescent occupe toute la surface de 1' enceinte.

   14.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que, pour éviter un effet stroboscopique., l'enduit fluorescent est constitué par une substance a grande rémanence.

   15.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend des écrans fluorescents mixtes composés de matières réagissant en cathodo- luminescence et de matières réagissant en photo-luminescence.

   16.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 15. caractérisée en ce que les écrans mixtes sont formés soit par des mélanges de matières réagissant en cathodo-luminescence, soit par des couches superposées de ces matières.

   17.- Lampe d'éclairage fluorescente électronique suivant la revendication 12, caractérisée en ce que l'anode est recouverte de substances cathodo-luminescentes émettant des rayons ultra-violets et la fenêtre transparente ménagée sur la paroi de l'enceinte est recouverte de substances photo-luminescentes chargées de transformer les rayons ultra-violets en lumière visible.