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N.V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN, résidant à EINDHOVEN (Pays-Bas).
LAMPE A DECHARGE DANS LA VAPEUR DE MERCURE A BASSE PRESSION.
L'invention concerne une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression, munie d'une couche luminescente pour convertir en lumière le rayonnement engendré par la décharge.
Les lampes à décharge du type décrit sont connues depuis long- temps; leur vogue s'explique par les nombreuses possibilités qu'elles offrent et, en particulier, le haut rendement que permet d'obtenir la conversion de l'énergie électrique en rayonnement.
Le choix de substances luminescentes appropriées et le mélange de ces substances permettent d'assurer à la lumière émise pratiquement toute distribution spectrale désirée. En général, on utilise un mélange de deux substances luminescentes : l'une fournissant un rayonnement rouge à longueur d'onde supérieure à environ $000 A et l'autre un rayonnement à--longueur d'on- de comprise entre 4500 et 6000 A. Une combinaison fréquemment utilisée est par exemple un halophosphate mélangé avec du borate de cadmium ou du silicate de calcium, activé avec du plomb et du manganèse. Ces substances luminescen- tes connues ne convertissent en lumière que la raie à longueur d'onde de 2537 A du rayonnement émis par la décharge.
Comme on le sait, la décharge dans la vapeur de mercure à baspe pression présente, outre un maximum très pronon- cé à 2537 A, quelques maxima, moins prononcés entre autres à 3650 A et 4358" A. Or, la plupart des substances connues n'absorbent pas du tout le rayonne- ment à longueur d'onde de 3650 a. L'énergie de ce rayonnement est donc tota- lement perdue. La raie de 4358 A n'est pas absorbée non plus. Toutefois, ce- ci ne constitue par une perte directe, car cette raie se trouve dans la partie visible du spectre; toutefois, elle communique à la lumière émise une teinte bleu-violet indésirable.
Lorsque, comme d'usage, on désire cons- tituer une source lumineuse blanche, on peut compenser cet excès de rayonne- ment bleu par l'emploi d'une grande quantité d'un autre composant qui fournit un rayonnement jaune-vert. Toutefois, cette mesure n'est pas suffisante, car
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le rayonnement bleu n'est pas supprimé. Il en résulte un médiocre "rendu pictural" d'objets colorés en jaune et en orange, car ces couleurs absorbent fortement la raie bleu-violet, de sorte qu'il se produit un excès prononcé de rayonnement vert-jaune. De ce fait, toutes les teintes jaunes et oran- ges, acquièrent un virement désagréable vers le vert. Une mesure suffisante pour obvier à ce virement consiste à utiliser un filtre qui ne transmet pas le rayonnement bleu prononcé. Un tel filtre peut être appliqué par exemple sur ou dans la paroi du tube.
Toutefois, ceci complique la fabrication de la lampe qui devient donc plus coûteuse.
Tout récemment, on a découvert une substance particulière à luminescence rouge, à savoir de l'arsénate de magnésium activé à l'aide de manganèse, dans laquelle le rapport de l'oxyde de magnésium au pentoxyde d'arsénium est compris entre 4:1 et 10:1. Cette substance est remarquable non seulement parce qu'elle émet le rayonnement rouge désiré mais qu'en outre elle absorbe convenablement le rayonnement à longueur d'onde de 4358 A et le convertit, avec un haut rendement, en rayonnement rouge. Un mélange de cette substance avec une autre substance luminescente qui émet un rayonnement à lon- gueur d'onde comprise entre 4500 et 6000 A permettrait donc de constituer une lampe à décharge à distribution spectrale uniforme de la lumière émise et ne comportant pas le rayonnement bleu-violet gênant.
On a constaté que dans le cas d'emploi d'un mélange d'arsé- nate de magnésium et d'une autre substance luminescente, par exemple un ha- lophosphate une difficulté se présente. Le rendement quantique de l'arsé- nate de magnésium dépend de la teneur en manganèse et présente un maximum pour une teneur comprise entre 5 x 10-4 et 10-3 atomes de manganèse par ato- me de magnésium. De plus l'absorption du rayonne ment à llongueur d'onde de 4358 & augmente avec la teneur en manganèse. On désire, évidemment porter le rendement quantique d'une lampe à décharge à une valeur aussi élevée que possible, de sorte qu'on est lié à la teneur en manganèse pour laquelle on obtient le maximum.
On a constaté que seul l'emploi d'une grande quantité d'arsénate de magnésium permet d'obtenir une absorption suffisante du rayon- nement à longueur d'onde de 4358 A. Le rayonnement rouge émis présente alors une grande intensité. Lorsqu'on désire assurer à la lumière émise par la lampe une couleur blanche, pratiquement courante, il faut donc utiliser une grande quantité de la substance luminescente qui fournit un rayonnement de longueur d'onde inférieure à 6. 000 A. Ceci conduit donc à une lampe à dé- charge comportant une grande quantité de matière luminescente, ce qui n'est guère- économique.
L'invention fournit un moyen de fabriquer une lampe à déchar- ge dans la vapeur de mercure à basse pression, comportant un minimum de matiè- re luminescente.
Une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression, conforme à l'invention, comporte une paroi qui transmet la lumière et dont la face intérieure est recouverte d'une couche luminescente qui, excitée par les rayons provenant de la décharge, fournit un rayonnement essentiellement compris entre 4500 et 6000 A; elle est caractérisée par le fait qu'entre la dite cou- che luminescente et la paroi se trouve une seconde couche de matière lumines- cente constituée par de l'arsénate de magnésium à luminescence rouge; dans la- quelle le rapport de l'oxyde de magnésium au pentoxyde d'arsénium est compris entre 4:1 et 10 :1 qui est activée par une quantité de manganèse, comprise entre 10-3 et 10-2 atome par atome de magnésium.
Comme l'arsénate de magnésium n'est plus mélangé avec l'autre substance luminescente, mais qu'il est appliqué en une couche séparée, on peut choisir l'épaisseur de cette couche d'une façon telle que l'absorption de la raie de mercure bleu-violet à longueur d'onde de 4358 A présente la valeur désirée. Pour cette épaisseur, l'arsénate de magnésium émet une quan- tité déterminée de rayons rouges et, suivant cette quantité, on choisit la quantité de l'autre substance luminescente de façon à obtenir la distri-
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bution spectrale désirée.
Les avantages de l'invention seront illustrés à l'aide de l'exem- ple suivant.
Comme substances luminescentes, on emploie de l'arsénate de ma- gnésium activé à l'aide de manganèse dans lequel le rapport MgO:As2O5 est de 6:1, alors que la teneur en manganèse est de 8 x 10-3 atome par atome de ma- gnésium. Comme seconde substance luminescente, on utilise de l'apatite, de formule 3Ca3(PO4)2. Ca(F,Cl)2 : Mn + Sb, le rapport F:C1 étant de 4:1, alors que la quantité de manganèse respectivement d'antimoine,est égale, en poids, à 0,09 respectivement 1,0 pour cent.
Soit le cas où, pour la lampe à réaliser, on impose comme ab- sorption de la raie à longueur d'onde de 4358 A une valeur de 66%. Ceci de- mande environ 2 milligrammes d'arsénate de magnésium par cm2. On peut en ou- tre imposer que, pour une certaine distribution spectrale désirée, le rapport de la quantité d'halophosphate à la quantité d'arsénate de magnésium doit. être de 4:1. On en détermine que, en conservant l'absorption fixée de la raie de mercure bleue de 4358 A. lors du mélange d'halophosphate et d'arsénate de magnésium, il faut, par cm2 de surface à recouvrir, environ 8 mg d'halophos- phate et 2 mg d'arsénate de magnésium.
Lorsque, tout en respectanles con- ditions imposées,on applique l'arsénate de magnésium en une couche homogène sur la paroi du tube et qu'on le recouvre d'une couche d'halophosphate, la quantité d'arsénate de magnésium nécessaire par cm2 est de 2 mg, alors que la quantité d'halophosphate nécessaire par cm2 est de 1 à 2 mg. On constate donc que la mise en oeuvre de l'invention permet d'obtenir, avec beaucoup moins de matière luminescente, une bonne distribution spectrale et une bon- ne absorption de la raie de mercure-bleue à longueur d'nnde de 4358 A.