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La présente invention concerne les lampes fluorescentes à décharge électrique et les matières phosphorescentes utilisées dans ces lampes. A certains points de vue l'invention concerne les combinaisons de telles lampes .avec des matières phosphorescentes spécialement adaptées, et en particulier la combinaison d'une lampe à vapeur de mercure à haute pression avec certaines matières phosphorescentes à base d'ortophosphate alcalineo-terreux
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La décharge électrique dans ces almpes à mercure à haute pression émet de la lumière violette bleuet verte et jaune, mais cette lumière est déficiente en radiations rouges.
Une telle lampe donne par donséquent une couleur anormale à de nombreux objets, et en parti- culier au visage humain. Cependant l'émission de ces lampes contient aussi une quantité considérable de radia- tions ultra-violettes, et de nombreux essais ont été ten- tés pour associer à cette lampe une matière phosphores- cente émettant de la lumière rouge, de manière que cette matière soit excitée par les radiations ultra-violettes.
On place la matière phosphorescente sur la surface inter' ne d'une enveloppe extérieure transparente, qui entoure le tube de décharge.
La température de l'enveloppe extérieure dans une telle lampe est inférieure à celle du tube de déchar- ge proprement dit, mais elle est cependant assez élevée, puisqu'elle est comprise entre 150 C et 35000 dans la plu- part des lampes vendues dans le commerce. La matière phosphorescente utilisée doit avoir,une bonne fluorescence et une bonne stabilité chimique à ces températures ; elle doit répondre efficacement aux radiations ultra-violettes émises par ces lampes. Les radiations ultra-violettes émises par un tube de décharge , mercure et à haute pression sont comprises surtout dans la bande de longueurs d'onde allant de 300 à 380 millimicrons, et-en particulier de 313 à 366 milliicrons.
Ces différentes exigences ont limité jusqu'à présent les matières phosphorescentes utilisables à deux, l'arséniate de magnésium et le fluogermanate de magnésium,
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qui sont activés tous les deux par du manganèse tétravalent. Ces deux matières phosphorescentes possèdent des bandes d'émission à maximum très pointu centré approximativement sur la longueur d'onde de 650 millimicrons.
Quand on utilise ces matières phosphorescentes sous la forme d'un revêtement appliqué sur l'enveloppe extérieure d'une lampe à valeur de mercure et à haute pression, elles donnent des couleurs très bien rendues pour les objets rouges, tandis que les bleus, les bleus-verts, et les différentes autres couleurs, sont très mal conservés.
D'autre part, l'efficacité visuelle de la lumière rouge est si faible, que le flux lumineux de la matière phosphorescente est inférieur à la.perte par absorption de la lumière visible émise par l'arc à mercure; il en résulte que les lampes à revêtement en matière phosphorescente fournissent moins de lumens par watt que les autres lampes. En d'autres termes, le gain en lumière rouge est obtenu au prix d'un sacrifice sur le rendement de la lampe.
On a constaté que certaines matières phosphorescentes à base d'orthophosphate de strontium et de zinc, activé par de l'étain, peuvent être utilisées dans les lampes à vapeur de mercure à haute pression pour fournir de la lumière rouge sans aucune diminution de l'efficacité de la lampe, et même, en réalité, avec un gain réel d'efficacité. Ce gain est dû au large spectre de l'émission visible de la matière phosphorescente; cette émission, non seulement corrige la déficience en lumière rouge, mais augmente aussi la lumière du tube de décharge dans tout le spectre visible.
Ces nouvelles matières phespho0
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rescentes peuvent être définies par la formule chimique @
EMI4.1
aSrO . bZnO . î>2 5 ' xSn0
Pour une telle utilisation, la valeur de b peut être comprise entre 0,1 et 03 pour obtenir de bons résultats, et la valeur de a + b peut être comprise à . peu près entre 2,75 et 2,90* La valeur de x peut être comprise entre 0,04 et 0,12 Les marges précédentes sont les meilleures pour les matières phosphorescentes utili- sées dans les lampes à vapeur de mercure à haute pres- sion, mais on peutobtenir de bons résultats avec des marges beaucoup plus larges, si l'on utilise les matières phosphorescentes dans des lampes à vapeur de mercure à basse pression.
Les exemples précédents ne limitent aucunement le domaine de l'invention. Cependant, dans un premier exemple d'application de l'invention, l'enveloppe exté- rieure d'une lampe à vapeur de mercure à haute pression de 100 watts est revêtue d'une matière phosphorescente, dont la composition est 2,65 SrO, 0,2ZnO, 0,08SnO et
1P2O5. Le spectre d'émission de cette matière phospho- rescente couvre la plus grande partie du spectre visible, avec un maximum très large correspondant à peu près à la longueur d'onde de 600 millimicrons. Le flux lumineux est de 40 lumens par watt , tandis qu'une lampe sans revêtement ne donne que 33 lumens par watt.
La conserva- tion des couleurs est considérablement améliorée pour une marge étendue d'objets de couleurs différentes, et le visage humain éclairé par cette lampe conserve une apparence tout à fait satisfaisante.
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Dans un autre exemple°1 enveloppe extérieure d'une lampe à vapeur de mercure à haute pression de
400 watts est recouverte par la même matière phospho- rescente que dans l'exemple 1. On constate que la lampe finie donne'environ 23 000 lumens, tandis qu'une lampe similaire, constituée par une matière phosphorescente, à base de fluogermanate de magnésium, ne donne que
19 500 lumens. La lampe sans aucun revêtement de matière phosphorescente donne 21 000 lumens.
Ces lampes fluorescentes à vapeur de mercure à haute pression conviennent particulièrement pour l'éclair rage des bâtiments, quand les lampes doivent être sus- pendues à une hauteur considérable au-dessus du, plancher et chaoue fois que le travail exige une reproduction assez bonne des couleurs. Ces lamnes conviennent égale- ment pour l'éclairage des rues, car elles améliorent la visibilité pour les conducteurs d'automobiles, en donnant aux objets de la rue une couleur plus normale. On peut aussi utiliser ces lampes perfectionnées à vapeur de mercure, en raison de leur bonne conservation des couleurs, pour l'éclairage des vitrines des' magasins, quand il s'agit de réaliser une illumination générale de grande intensité'.
On a indique dans les exemples précédents une certaine composition préférée de la matière phosphores- cente; cette composition n'est qu'un exemple, et on peut aussi utiliser d'autres matières phosphorescentes, qui fournissént dans une large bande une lumière constituant une partie importante de la lumière totale de la lampe, et qui possèdent une bonne efficacité d'émission à des températures élevées.
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D'autres matières phosphorescentes intéressantes peuvent être choisies parmi les compositions indiquées ci-après, dont quelques-unes conviennent spécialement pour les lampes à mercure à haute pression, tandis que d'autres conviennent à des sources lumineuses différentes, telles que la lampe à mercure à basse pression, qui est ricbe en radiations de 254 millimicrons, mais déficiente en radiations comprises entre 300 et 380 millimicrons
Quand on utilise la matière phosphorescente dans une lampe à vapeur de mercure à basse pression, la gamme des matières phosphorescentes utilisables pour conserver une bonne efficacité est beaucoup plus large que dans le cas des lampes à mercure à haute pression; dans ce der- ' nier cas, le pourcentage de l'étain est particulièrement important.
On connaît déjà comme matière phosphorescente le phosphate de strontium et de zinc, mais on s'est aperçu que cette matière activée par de l'étain pouvait être utilisée à des températures élevées comme matière phosphorescente dans les lampes à mercure, avec une marge particulière des proportions de ses éléments constitutifs.
L'orthophosphate de strontium, sans zinc, n'émet que des radiations ultra-violettes, mais quand on l'utilise avec des proportions de zinc comprises entre 0,1 et 0,3 atome-gramme par molécule de pentoxyde phosphoreux équitalent, cet orthophosphate donne une émission orange.
Plusieurs formules chimiques équivalentes peuvent être utilisées pour définir les matières phosphorescentes à base d'orthophosphate de calcium modifié par du zinc
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conformément à l'invention. La première formule est la suivante aSrO. bZnO.xSnO.P2O5.
Certaines caractéristiques du procédé de préparation de ces matières phosphorescentes ne dépendent pas des propertions relatives du strontium et du zinc. On peut définir ces caractéristiques en utilisant la formule : mMO. P2O5.xSnO.
D'abord,le nombre total des molécules d'oxyde de strontium, d'oxyde de zinc, et d'oxyde d'étain, nombre représenté par m + x , doit être inférieur à 2,98 environ et supérieur à 2,5. D'autre part, le nombre x des molécules d'oxyde d'état doit être compris entre 0,002 et 0,16.
Par ailleurs, le procédé de préparation doit être tel qu'une partie au moins de l'étain se trouve à l'état stanneux, c'est-à-dire bivalent, dans la matière phosphorescente terminée. En réalité,on peut obtenir d'excellente résultats, quand tout l'étain se trouve à l'état stanneux, mais il n'est pas nécessaire que l'étain se @rquve tout entier dans cet état, en particulier quand la proportion de l'étain est importante et égale par exemple à 0,12 atome-gramme par molécule-gramme du radical phosphate. Cependant, quand la matière phosphorescente doit être utilisée dans une lampe à mercure à haute pression, il vaut mieux que tout l'étain, ou en tout cas sa plus grande partie, se trouve à l'état stanneux.
Dans la fabrication de ces matières phosphorescentes activées par de l'étain, on mélange des matières premières appropriées suivant certaines proportions pour obtenir la composition désirée de la matière phosphores-
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cente ; on chauffe ensuite le mélange pour obtenir la matière terminée. Il est nécessaire d'exécuter ce chauffage de manière à fournir la proportion d'étain stanneux indispensable pour activer la matière phosphorescente terminée.
Le procédé de chauffage préféré et conforme à l'invention consiste à chauffer d'abord le mélange des matières premières sélectionnées, y compris le composé d'étain, à une température appropriée pour former le composé d'orthophosphate qui constitue la matrice de la matière phosphorescente. Ce chauffage préalable donne une poudre blanche non fluorescente. Après ce premier chauffage, on mélange complètement la matière et on la soumet dans une atmosphère réductrice à un deuxième chauffage, qui fait passer l'étain à l'état stanneux et qui donne une-matière fluorescente. L'atmosphère réductrice préférée est un mélange d'hydrogène et d'azote.
Il existe différentes variantes de ce procédé préféré de chauffage, qui permettent d'obtenir les résultats désirés, c'est-à-dire de former un orthophosphate de strontium et de zinc contenant en solution solide de'l'étain stanneux, comme le comprennent facilement les techniciens. Les matières premières peuvent contenir par exemple de l'oxyde stanneux et être chauffées directement dans une atmosphère légèrement réductrice, sans. avoir été chauffées d'abord dans l'air; dans ce cas, tout l'étain se trouve sensiblement à l'état stanneux.
Comme matières premières, on profère utiliser le phosphate d'hydrogène et de strontium, le carbonate de strontium, l'oxyde de zinc et l'oxyde stannique, car
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il est facile de trouver tous ces produits à un degré élevé de pureté. Parmi les matières de remplacement, on peut citer le phosphate de zinc, le carbonate de zinc, l'oxyde stanneux, le chlorure stanneux, le phosphate d'ammonium et'd'autres sources équivalentes de strontium, de zinc, d'étain, et de phosphate* On peut mélanger des soit à sec, proportions appropriées de ces matières premières,/soit avec un broyeur à boulets dans un solvant volatil inerte, soit par d'autres procédés bien connus.
On utilise aussi fréquemment une petite quantité de chlorure d'ammonium pour favoriser la répartition uniforme de l'étain à tr vers la matière phosphorescente, mais son emploi n'est pas essentiel dans la préparation.
On a effectué des mesures du spectre d'émission de l'orthophosphate de strontium activé par de l'étain à l'état stanneux ; ces mesures ont montré que l'émission se trouve dans une large bande s'étendant à peu près depuis la longueur d'onde-de 300 millimicrons de l'ultra- violet jusqu'à la longueur d'onde de 450 millimicrons dans le bleu, avec un maximum correspondant à la longueur d'onde de 370 millimicrons. Comme l'émission est prédo- minante dans l'ultra-violet, la fluorescente visible est un bleu pâle.
Le spectre d'émission est radicalement changé, quand on remplace partiellement le strontium par du zinc, pour obtenir une matière phosphorescente ayant la composition suivante :
EMI9.1
2,65SrO.0,2ZnO.P 205* 0,025SnO; Avec une excitation par des radiations de 313 millimicrons la lumière Pmise est d'une couleur orange brillante et les mesures effectuées montrent que la bande d'émission
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passe par un maximum pour 600 millimicrons et s'étend à partir de la longueur d'onde de 470 millimicrons jusqu'à la longueur d'onde de 750 millimicrons se trouvant dans le rouge très foncé. Avec des radiations d'excitation d'une longueur d'onde de 254 millimicrons, l'émission colorée est d'un blanc orangé.
Les mesures indiquent deux bandes d'émission, dont la première est;-la même que celle obtenue avec l'excitation par les radiations de 313 millimicrons, tandis que la seconde, qui est considérablement plus faible, passe par un maximum pour de 390 millimicrons et s'étend depuis 340 millimicrons jusqu'à 470 millimicrons.
On obtient des caractéristiques d'émission analogues pour d'autres matières phosphorescentes à base d'orthophosphate de strontium et de zinc, dont les proportions de zinc sont comprises entre 0,1 ZnO et 0,35 ZnO, avec cependant quelques variations dans les intensités relatives des deux bandes. Pour les proportions de zinc inférieures à 0,1 ZnO, il se produit un changement rapide vers l'émission caractéristique d'ultra-violet de l'orthophosphate de strontium, quand la proportion de zinc diminue. Avec les proportions de zinc supérieures à 0,35 ZnO, il se produit une perte rapide de l'efficacité de la fluorescence quand la proportion du zinc augmente, jusqu'au moment où la fluorescence rouge disparaît complètement pour une proportion de zinc égale à 0,45- ZnO.
Quand l'excitation est produite par des radiations de 254 millimicrons, on trouve que la fluorescence ne change que lentement avec la proportion de l'étain et que les proportions d'étain, comprises entre 0,01 et 0,08
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molécule de SnO par molécule de P2O5, donnent sensiblement les mêmes radiations dans le vert et dans le bleu , bien que les radiations rouges augmentent d'une manière appréciable. Dans les lampes fluorescentes, la brillance est à peu près constante. Quand la proportion d'étain diminue à partir de 0,01 molécule, la brillance diminue lentement, comme dans le cas où la proportion.de l'étain augmente.au-delà de 0,08 molécule.
Quand l'excitation est produite par les radiations d' une' lampe à vapeur., de mercure à haute pression, il se produit une augmentation importante de la brillance quand la proportion d'étain augmente jusqu'à environ 0,09 molécule, tandis qu'au-delà de cette proportion la brillance diminue'assez rapidement.
Les températures optima de chauffage dépendent notablement de la proportion du zinc. Bien qu'on ait obtenu des matières phosphorescentes intéressantes avec des températures descendant jusqu'à 870 C, il est préférable d'exécuter le chauffage préalable à la température pratiquement la plus haute en dessous de celle produisant une importante agglomération du gâteau. Cette température de 'chauffage est couramment comprise'entre 1010 C et 1120 C, bien qu'on puisse utiliser des températures atteignant 1150 0. Ce procédé fournit les matières phosphorescentes donnant la plus forte émission de lumière.
Il est préférable également d'effectuer.la réduction à une température élevée ; on choisit généralement pour la réduction une température inférieure d'environ 28 C à celle utilisée nour le chauffage préalable.
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Si une augmentation de la proportion de l'étain améliore la réponse aux radiations de la lampe à vapeur de mercure à haute pression, elle produit par contre un effet nuisible sur la sensibilité à la temnérature. Cette sensibilité à la température est définie comme la diminution de fluorescence résultant d'une augmentation de la température de la matière phosphorescente. Avec une proportion d'étaain comprise entre 0,005 et 0,08, on constate une augmentation de l'efficacité quand la température passe de la température ambiante à environ 200 C.
Cette, augmentation d'efficacité, qui atteint environ 25%, est indépendante de la proportion de l'étain. Au-delà de 200 C, il se produit une chute d'efficacité qui dépend de la concentration de l'étain. Une indication grossière de la sensibilité à la température est donnée par la température pour laquelle la fluorescence est égale à 50% de sa valeur maxima.
Pour les matières phosphorescentes contenant 2,65 molécules de SrO et 0,2 molécule de ZnO pour chaque molécule de P2O5 on a trouvé :
EMI12.1
<tb>
<tb> Molécules <SEP> d'étain <SEP> Tempérée <SEP> pour <SEP> une <SEP> fluores-
<tb>
EMI12.2
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ cence e - d 5 ole, ¯¯¯
EMI12.3
<tb>
<tb> 0,005 <SEP> 470 C
<tb> 0,01 <SEP> 430 C
<tb> 0,02 <SEP> 380 C
<tb> 0,04 <SEP> 350 C
<tb> 0,08 <SEP> 310 C
<tb>
D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, qui se réfère au dessin annexé représentant une'lampe conforme à un mode de réalisation de l'invention..
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La lampe représentée sur le dessin comprend un revêtement fluorescent 1 appliqué sur une enveloppe extérieure 2; un tube de décharge 4 est supporté à l'intérieur de cette enveloppe 2 constituée.par une matière transmettant la lumière. Le tube 4 comporte des électrodes principales 6 et 8 à ses extrémités et une électrode auxiliaire 10 disposée près de l'électrode principale 8.
Le tube 4 comporte aussi un bain de mercure et une atmos- phère d'un gaz inerte.
La tige 12 de l'enveloppe extérieure 2 est munie de deux fils conducteurs 14 et 16. par lesquels le tube 4 peut être connecté à une source d'énergie électrique.
Le fil conducteur 14 est connecté à l'électrode 8 par un ruban métallique 18Jh support 20 en fil métallique, ayant sensiblement la forme d'un U, est monté sur le fil conducteur 16. Des colliers 22 et 24, qui entourent le tube 4, près des extrémités rétrécies de celui-ci, sont fixés sur les branches du fil 20 en U et supportent ainsi le tube 4 à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 2. Une plaque 26 réunit les extrémités libres du fil de support 20 et se fixent à celui-ci pour donner de la rigidité à la structure.
Les extrémités libres du fil de support 20 sont munies également de deux doigts élastiques et- métalliques 28, qui sont fixés sur ce fil ; extrémités des doigts 28 sont appliquées avec friction contre la paroi intérieure de l'extrémité supérieure et rétrécie de l'enveloppe 2, de manière à contribuer au support de la structure. De même, les parties inférieure: des.branches du fil de support 20 sont munies de doigts 30, 32 ..métallique s et élastiques, qui sont fixés sur ce
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fil ; les extrémités de ces doigts sont appliquées avec friction contre la paroi interne de l'extrémité inférieure et rétrécie de l'enveloppe 2.
A l'intérieur de cette extrémité inférieure, une résistance 34 disposée sur le fil 20 repose sur un bouton isolant 35, qui s'appuie lui-même sur le bord supérieur longitudinal du doigt 32. Le fil conducteur 36 de la résistance 34 est enroulé autour du fil de support 20, sur lequel il est soudé. On a constaté que ce mode.de connexion était particulièrement avantageux, parce que l'enroulement serré du fil conducteur 36 autour du fil de support 20 s'est révélé suffisamment efficace pour maintenir le circuit électrique à travers ces organes, même si une soudure est défaillante. Le fil conducteur 38 de la résistance 34 est soudé sur le ruban métallique 40, qui est connecté lui-même à l'électrode auxili- aire 10 du tube de décharge 4.
On donne à la structure une rigidité considérable en plaçant la résistance 34 sur le fil de support 20, en enroulant le fil conducteur 36 de cette résistance autour du fil de support 20 et en le soudant sur celui-ci; cependant, on peut réaliser une rigidité supplémentaire de la structure en disposant la résistance 34 sur le fil de support 20, de manière que son extrémité inférieure soit appliquée sur le bouton isolant 35 et que son extrémité supérieure soit engagée par un rebord pendant 42 du collier 24.
L'emploi du bouton isolant 35 procure un autre avantagé; il élimine en effet les étincelles, nuisqu'il empêche le contact entre le corps de la résistance 34 et le fil de support 20 ; cette séparation empêche
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l'électrolyse du noyau de la résistance et par conséquent les étincelles à travers celui-ci.
Le revêtement fluorescent 1 peut être déposé par différents procédés bien connus sur la surface inter- ne de l'enveloppe 2.
On a déjà défini plus haut, d'une manière générale les matières phosphorescentes utilisées; on décrira main- tenant ces matières avec plus de détails, on indiquera différents modes de réalisation des matières phosphores- centes conformes à l'invention, et on signalera certaines de ces matières comme étant particulièrement efficaces dans les lampes à vapeur de mercure à haute pression. On indiquera d'autres matières phosphorescentes, particuliè- rement intéressantes dans d'autres types de lampes fluo- rescentes. Les exemples donnés ci-dessous ne doivent pas être considérés comme limitant le domaine de l'invention.
Dans ces exemples, les lectures du photomètre sont exprimées en unités arbitraires donnant la réponse linéaire relative d'un tube photomultiplicateur, avec des filtres interposés entre la matière phosphorescente et ce tube pour sélectionner la lumière bleue, la lumière verte et la lumière rouge émises.
EXEMPLE 1
On mélange les produits suivants et on chauffe le mélange à l'air dans des creusets en -oorcelaine pen- dant une heure 'à une température de 1150 C.
EMI15.1
<tb>
<tb>
Eléments <SEP> du <SEP> mélange <SEP> Molécules
<tb> SrHPO. <SEP> 2
<tb> SrCO <SEP> 0,65
<tb> ZnO <SEP> 0,2
<tb> Sn02 <SEP> 0,02
<tb>
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On chauffe de nouveau la poudre non fluorescente, ainsi obtenue, pendant une demi-heure et à une température de 1093 C dans un mélange de 2% d'hydrogène et de 98% d'azote pour obtenir une matière possédant une excellente fluorescence. Les lectures au photomètre, avec deux excitations différentes, ont été les suivantes :
EMI16.1
<tb>
<tb> Rouge <SEP> Vert <SEP> Bleu
<tb> Lampe <SEP> microbicide <SEP> 138 <SEP> 49 <SEP> 29
<tb> Lampe <SEP> à <SEP> vapeur <SEP> de
<tb> mcreureà <SEP> haute <SEP> pression <SEP> 35 <SEP> 58 <SEP> 82
<tb>
Les radiations de la lampe microbicide sont cons- tituées principalement par des radiations d'une longueur d'onde de 250 millimicrons.
Les radiations de la lampe à vapeur de mercure à haute pression sont constituées en grande partie par les longueurs d'onde de 313 millimicrons et de 366 millimicrons. Les radiations sont fournies par lo tube intérieur de décharge d'une lampe à vapeur de mercure à haute pression, ce tube fonctionnant à haute pression mais ne comportant pas une enveloppe extérieure. La matière phosphorescente se trouve sur une plaque à la température ambiante.
La composition de la matière phosphorescente terminée, dans l'exemple ci-dessus, est la suivante :
EMI16.2
<tb>
<tb> Eléments <SEP> Molécules
<tb> SrO <SEP> 2,65
<tb> ZnO <SEP> 0,2
<tb> P2O5 <SEP> 1
<tb> 'SnO <SEP> 0,02
<tb>
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EXEMPLE 2
On effectue des mélanges analogues à celui de l'exemple 1 et contenant 0,2 molécule de ZnO, 0,65 molécule de SrCO3 et 2 molécules de SrHPO, avec des quanti- tés variables de SnO. On soumet ces mélanges à un chauffage préalable dans l'air à une température de 1093 C et on les réduit à cette température dans 2% dhydrogène.
Les lectures faites sur le photomètre sont les suivantes:
EMI17.1
<tb>
<tb> Lampe <SEP> microbicide <SEP> Lampe <SEP> à <SEP> vapeur <SEP> de <SEP> mercure
<tb> Lampe <SEP> microbicide <SEP> à <SEP> haute <SEP> cession
<tb> SnO <SEP> Rouge <SEP> Vert <SEP> Bleu <SEP> Bouge <SEP> Vert <SEP> Bleu
<tb> 0,002 <SEP> ' <SEP> 91 <SEP> 37 <SEP> 20 <SEP> 12 <SEP> 16 <SEP> 50
<tb> 0,005 <SEP> 114 <SEP> 42 <SEP> 22 <SEP> 21 <SEP> 27 <SEP> 66
<tb> 0,010 <SEP> 121 <SEP> 45 <SEP> 26 <SEP> 38 <SEP> 45 <SEP> 75
<tb> 0,040 <SEP> 138 <SEP> 49 <SEP> 34 <SEP> 78 <SEP> 78 <SEP> 97
<tb> 0,080 <SEP> 147 <SEP> 50 <SEP> 25 <SEP> 110 <SEP> 109 <SEP> 106
<tb> 0,120 <SEP> 91 <SEP> 32 <SEP> 14 <SEP> 38 <SEP> 42 <SEP> 53
<tb>
Les exemples précédents concernent le procédé utilisant un chauffage préalable ;
cepedant, on peut chauffer directement dans une atmosphère réductrice, sans chauffage préalable à l'air, des mélanges constitués par les. mêmes éléments, avec les mêmes proportions, que dans les exemples précédents, si on le désire. Le mélange peut contenir de l'oxyde stanneux comme source 'd'étain; si on chauffe directement le mélange dans une atmosphère réductrice, l'étain reste à l'état stanneux et les résultats sont sensiblement les mêmes que précédemment.'
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EXEMPLE 3
On effectue des mélanges analogues à celui de l'exemple 1 et contenant 0,2 molécule de ZnO, 2 molécules de SrHP04 et 0,08 molécule de SnO2, avec deux concentrations différentes de SrC03 pour obtenir dans la matière phosphorescente terminée des quantités totales différentes de SrO.
On soumet ces mélanges à un chauffage préalable à l'air à une température de 1093 C, puis on les réduit à 1038 C dans 2% d'hydrogène. Les lectures sur le photomètre sont les'suivantes
EMI18.1
<tb>
<tb> Quantité <SEP> totale <SEP> Lampe <SEP> microbicide <SEP> Lampe <SEP> à <SEP> vapeur <SEP> de
<tb> mercure <SEP> à <SEP> haute
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> pression
<tb> SrO <SEP> Rouge <SEP> Vert <SEP> Bleu <SEP> Rouge <SEP> Vert <SEP> Bleu
<tb> 2,75 <SEP> 108 <SEP> 45 <SEP> . <SEP> 47 <SEP> 90 <SEP> ' <SEP> 89 <SEP> 86
<tb> 2,70 <SEP> 117 <SEP> 44 <SEP> 40 <SEP> 100 <SEP> 99 <SEP> 96
<tb>
EXEMPLE 4
On effectue des mélanges analogues à celui de l'exemple 1 avec des proportions variables de ZnO et de SrO par molécule de P2O5, comme on le voit sur le tableau ci-dessous.
On soumet ces mélanges à un chauffage préalable dans l'air pendant une heure, puis' on les soumet à une réduction à la même température dans 2% d'hydrogène.
Les lectures faites sur le photomètre sont les-suivantes :
EMI18.2
<tb>
<tb> Lampe <SEP> microbicide <SEP> Lampe <SEP> à <SEP> sapeur <SEP> de
<tb> mercure <SEP> à <SEP> haute
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> pression
<tb> lino <SEP> SrO <SEP> SnO <SEP> Tempé- <SEP> Rouge <SEP> Vert <SEP> Bleu <SEP> Rouge <SEP> Vert <SEP> Bleu
<tb> ture
<tb> 0,02 <SEP> 2,83 <SEP> 0,02 <SEP> 2000 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 52 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 29
<tb> oe05 <SEP> 2,80 <SEP> 0,02 <SEP> 2000 <SEP> 45 <SEP> 20 <SEP> 35 <SEP> 12 <SEP> 14 <SEP> 43
<tb> 0,10 <SEP> 2,75 <SEP> 0,02 <SEP> 2000 <SEP> 92 <SEP> 36 <SEP> 41 <SEP> 34 <SEP> 38 <SEP> 66
<tb> 0,30 <SEP> 2,55 <SEP> 0,02 <SEP> 1900 <SEP> 165 <SEP> 54 <SEP> 22 <SEP> 72 <SEP> 72 <SEP> 91
<tb> 0,45 <SEP> 2,40 <SEP> '0,
02 <SEP> 1800 <SEP> 27 <SEP> 12 <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> 17 <SEP> 112-
<tb>
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Les matières phosphorescentes conformes à l'invention sont intéressantes dans les lampes à fluoresconce donnant une couleur d'un blanc rosé avec une grande' proportion de lumière rouge dans le spectre. En combinant ces matières phosphorescentes avec une autre matière phos phorescente émettant de la lumière bleue, on peut réaliser' une lampe émettant de la lumière blanche.
Comme on l'a indiqué précédemment, les matières phosphorescentes conformes à l'invention sont également très utiles pour corriger la couleur de la lumière émise par les lampes à vapeur 'de mercure à haute pression, en ajoutant à la lumière émise par ces lampes des composantes lumineuses respectivement orange et rouge, qui n'existent pas quand on .n'utilise pas une matière phosphorescente sur l'enve-.,.- loppe extérieure.
Les matières phosphorescentes à haute teneur en étain, comprise à peu près entre 0,04. et 0,1 molécule par molécule de pentoxyde phosphoreux équivalent, permettent de donner à une lampe à vapeur de mercure à haute pression une plus grande intensité lumineuse que les matières phosphorescentes à plus faible teneur en étain, bien que le pourcentage de chute de l'intensité lumineuse soit plus grand avec ces matières à haute teneur en étain quand la température augmente. Cependant, l'intensité lumineuse est considérablement diminuée, pour des teneurs en étain supérieures à'environ 0,1 molécule par molécule le pentoxyde phosphoreux.
,On a défini la composition finale des matières phosphorescentes en donnant les proportions de certains oxydes, pour des raisons de commodité; on remarquera que
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ces oxydes ne sont pas cependant présents séparément dans de simples mélanges physiques,mais sont combinés en un cristal composite.
Les matières premières, à partir desquelles on prépare la matière phosphorescente doivent être exemptes des impuretés constituées par des métaux lourds, tels que le fer, le nickel, le cobalt, le vanadium, le chrome, le cuivre et d'autres matières empêchant la*fluorescence.
Les matières premières ne doivent pas contenir non plus les impuretés constituées par des anions, tels que les nitrates et les sulfates, car ces impuretés exercent un effet nuisible sur la fluorescence, spécialement quand la matière phosphorescente est excitée par des radiations ultra-violettes d'une plus grande longueur:d'onde, par exemple de 313 millimicrons.
On a constaté d'autre part, puisque l'emploi d'un revêtement phosphorescent sur la' surface interne do l'enveloppe de la lampe augmente considérablement la lumière dans toutes les parties du spectre, comme on l'a expliqué ci-dessus, qu'il est maintenant possible d'obtenir une lumière bleue, bleu-vert, jaune-vert, orange ou rouge avec un degré élevé de saturation et un rendement relativement élevé, en filtrant à travers un filtre approprié la lumière émise -par la lampe fluorescente à vapeur de mercure et à haute pression.
Il est préférable d'intégrer le filtre dans la lampe, soit en utilisant comme enveloppe extérieure une ampoule en verre coloré, soit en appliquant un émail céramique, coloré avec un pigment approprié, sur la surface extérieure de l'enveloppe avant de recouvrir la surface intérieure de
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celle-ci avec la matière phosphorescente.
En utilisant par exemple une lampe à vapeur de mercure et à haute pression, dans laquelle on a appliqué une matière phosphorescente à l'intérieur de l'enveloppe extérieure, en combinaison avec un filtre jaune, un revêtement de filtrage appliqué sur l'enveloppe ou une enveloppe en verre jaune, i est possible de réaliser une lampe, non seulemen sépare les couleurs, mais donne une intensité lumineuse considérablement supérieure à celle des autres sources connues de lumière colorée. De plus, une telle lampe peut être complètement interchangeable avec une autre lampe quelconque à vapeur de mercure et à haute pression de l'installation d'éclairage des rues.
Ainsi, on peut profiter des avantages offerts déjà par les lampes au sodium, tout en obtenant un contraste entre la lumière jaune de cette lampe et la lumière bleue de la lampe à mercure, ce qui permet d'indiquer la 'possibilité d'un danger dans les carrefours à trafic intense.
EXEMPLE 5
On pulvérise sur la surface extérieure de l'enveloppe d'une lampe de 100 watts à vapeur de mercure à haute pression un mélange composé de 90 parties d'un verre à bas point de fusion et de 10 parties de sulfure de cadmium. On chauffe ensuite cette enveloppe jusqu'à une température assez élevée pour faire fondre le verre à bas point de fusion et pour former sur l'enveloppe un émail céramique jaune. On recouvre alors la surface interne'de cette enveloppe avec une matière phosphorescente cohforme à celle de l'exemple 1 précédent. On transforme l'enveloppe en une lampe à vapeur de mercure à haute
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pression, en y scellant un tube de décharge en quartz. coordonnées des/ Le calcul des/couleurs sur le diagramme d'émission, à partir de la répartition principale de l'énergie dans le spectre, donne .:x = 0,415 , y = 0,561.
Ceci correspond à une longueur d'onde dominante de 567 millimicrons avec une saturation de 94%. Le flux lumineux est égal à 2500 lumens, tandis que le même type de tube de décharge donne 3000 lumens-dans une enveloppe transparente et incolore. On obtient donc ainsi une bonne lumière jaune d'uneefficacité élevée.
EXEMPLE 6
On colore l'enveloppe extérieure d'une lampe de 400 watts à vapeur de mercure et à haute pression, en y pulvérisant un revêtement constitué par une pâte conte- nant du sulfure de cuivre, du sulfure de fer et de l'argile On chauffe pour faire pénétrer le cuivre et le fer dans le verre ; onenlève,la pâte en excès,-en laissant l'en- veloppe colorée en jaune verdâtre. On recouvre la surface intérieure de l'enveloppe ainsi colorée avec la matière phosphorescente de l'exemple 1 et on fabrique une lampe avec cette enveloppe. La lumière émise par cette lampe est une bonne .lumière jaune et son flux lumineux est de 19 000 lumens. On a trouvé qu'une lampe similaire en verre transparent et incolore donnait un flux lumineux de 21 000 lumens.
Les lampes à vapeur de mercure 2 haute pression, dans lesquelles on combine le revêtement en matière phos- phorescente avec l'emploi d'un filtre jaune, possèdent des caractéristiques remarquables, mais il est paiement pos- sible de modifier la couleur de la lumière par d'autres
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couleurs de filtre, telles que le bleu';, le bleu-vert le vert, l'orange ou le rouge, et d'obtenir une lumière colorée'avec un degré plus élevé de saturation et un rendement beaucoup plus grand qu'en utilisant des lampes à incandescence en combinaison avec des filtres.
On peut citer,comme exemple d'un verre à bas point de fusion, utilisé dans les exemples précédents, le verre de la composition suivante ;
EMI23.1
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<tb> Eléments <SEP> constitutifs <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> molécules
<tb> PbO <SEP> 0,7
<tb> Na2O <SEP> 0,3
<tb> SiO2 <SEP> 0,9
<tb> B2O3 <SEP> 0,6
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