CH642483A5 - Dispositif d'eclairage. - Google Patents

Description

L'invention se rapporte à un dispositif d'éclairage du type fluorescent. Plus particulièrement l'invention se rapporte à un dispositif d'éclairage du type fluorescent ne nécéssitant pas d'emploi d'un démarreur et d'une bobine d'induction ou d'un io mécanisme du type à ballast à l'intérieur de la structure d'ensemble du dispositif d'éclairage, tout en étant commandés simultanément à partir des lignes de sortie standards.

Les dispositifs d'éclairage sont connus dans la technique. Dans les dispositifs d'éclairage à filament incandescent de la 15 technique antérieure, un courant électrique est envoyé à travers un filament conducteur. Les molécules du filament sont excitées et, par chauffage, le filament est porté à l'incandescence dans la largeur de bande visible du spectre de rayonnement électromagnétique. L'énergie visible émet un rayonne-20 ment à l'extérieur de la structure de l'ampoule d'éclairage de type connu. Toutefois, une ampoule de ce type est extrêmement inefficace, et une grande quantité d'énergie est requise pour fournir de la lumière dans la région visible du spectre électromagnétique. Ceci entraîne des frais plus élevés à l'em-25 ploi et une utilisation exagérée et inutile des ressources d'énergie.

Les tubes ou dispositifs d'éclairage fluorescents renferment en général un mélange d'un gaz noble, tel que le néon ou 30 l'argon et d'un gaz secondaire, tel que le mercure. Il est généralement prévu à l'intérieur du tube fluorescent, une paire d'électrodes du type à filament, enrobées d'un matériau émettant facilement des électrons lorsqu'il est chauffé. Lorsqu'on fait passer un courant électrique dans les filaments, ceux-ci s'é-35 chauffent et émettent des électrons, ces filaments agissant comme anode ou comme cathode à certains intervalles de temps. Dans les tubes fluorescents connus, une tension extrêmement élevée entre les électrodes est requise en vue d'amorcer la décharge dans la gaz noble. Ces tubes fluorescents sont 40 donc munis d'un démarreur et d'une bobine d'induction, ou d'un dispositif du type à ballast. Le démarreur est utilisé pour couper automatiquement le circuit lorsque les filaments sont chauffés, de sorte que l'inductance, qui est généralement une bobine d'induction, produit une impulsion à haute tension. « Cette impulsion à haute tension amorce la décharge du gaz noble et ultérieurement, la décharge du mercure ou autre métal. Celle-ci est auto-entretenue, un flux continu d'électrons se formant entre les électrodes. La vapeur de mercure ou le gaz d'un autre métal est ionisé, le rayonnement se produisant 50 dans la région de l'ultraviolet du spectre électromagnétique. Le rayonnement vient alors frapper un matériau fluorescent appliqué sur les surfaces intérieures du tube, ce dernier devenant incandescent en absorbant l'ultraviolet invisible et en le réémettant sous forme de lumière visible. L'éclairage fluores-55 cent s'est avéré fonctionner à de plus basses températures que des ampoules à filament incandescent et, en outre, davantage d'énergie électrique passe dans l'émission de lumière visible et moins sous forme de chaleur que ce qui a été observé dans les ampoules du type à filament incandescent. Toutefois, ces dis-60 positifs d'éclairage fluorescent nécessitent un apport initial élevé d'énergie électrique et, en outre, l'emploi de démarreurs et de ballasts pour l'amorçage de la décharge auto-entretenue. Ceci complique ces dispositifs et augmentent leur coût.

La présente invention est une continuation partielle de la 65 demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 121 918, déposée le 5 mars 1980, sous le titre «Dispositif d'affichage».

Le dispositif selon l'invention est défini dans la revendication 1.

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Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.

Sur ce dessin:

- la figure 1 est une vue en coupe, en élévation, d'une forme d'exécution préférée du dispositif d'éclairage, montrant la cathode montée à l'intérieur de l'enveloppe constituant l'ampoule;

- la figure 2 est une vue éclatée, en perspective, de la cathode et de la première anode;

- la figure 3 est une vue en coupe, en élévation, de la cathode, montrant la première anode montée à l'intérieur;

- la figure 4 est une vue en perspective d'une forme d'exécution du dispositif d'éclairage;

cent émet alors un rayonnement dans la largeur de bande visible du spectre de rayonnement électromagnétique.

Au point de vue structure de base du dispositif d'éclairage 10, celui-ci comprend une cathode 12 utilisée pour l'émission 5 d'électrons à partir d'une surface extérieure de celle-ci. La cathode 12 comprend un élément formant le manchon 22 de cette cathode et un élément de base 24 de ladite cathode. Le manchon 22 de la cathode a un profil de forme générale cylindrique, avec une extrémité fermée 26 et une extrémité opposée io ouverte 28. Le manchon 22 de la cathode peut présenter une bride 30 de cathode, s'étendant sur le pourtour de l'extrémité ouverte 28 de cette cathode, ceci dans le but qui sera décrit dans les paragraphes suivants. Comme déjà mentionné, l'élément formant le manchon 22 peut avoir un profil cylindrique

- la figure 5 est une vue en coupe, en élévation, de la forme is et, en outre, il est formé de métaux ou d'alliages couramment d'exécution représentée à la figure 4, montrant l'agencement de l'anode et de la cathode montées à l'intérieur de l'enveloppe extérieure de l'ampoule;

- la figure 6 est une vue éclatée de la forme d'exécution représentée à la figure 4, illustrant en perspective les éléments constituant la cathode et l'anode;

- la figure 7 est une vue éclatée, en perspective, de la structure de l'anode dans la forme d'exécution de la figure 4;

la figure 8 est une autre forme d'exécution montrant, en perspective éclatée, la structure d'une cathode rainurée et d'une anode dirigée vers l'intérieur;

- la figure 9 est une vue en coupe de la structure de l'anode et de la cathode, suivant la ligne 9-9 de la figure 8;

- la figure 10 est une autre forme d'exécution de la structure de l'anode et de la cathode, montrant les éléments de la cathode, disposés à l'intérieur de la structure de l'anode.

On a représenté aux figures 1 à 3, la structure de base de la forme d'exécution préférée du dispositif d'éclairage 10. Suivant son concept général, le dispositif d'éclairage 10 transforme l'énergie dans la largeur de bande de l'ultraviolet du spectre électromagnétique, par excitation de compositions fluorescentes. Le dispositif d'éclairage 10, tel qu'il est ici décrit, peut être utilisé dans des environnements domestiques et commerciaux, à la place d'ampoules courantes du type à filament, et également comme dispositif d'éclairage fluorescent.

Par contre, le dispositif d'éclairage 10 est destiné à la production d'énergie dans la largeur de bande de l'ultraviolet du spectre électromagnétique sensible à l'ionisation des atomes des métaux, sans qu'il soit nécessaire de recourir à l'emploi d'un dispositif à bobine d'induction ou à ballast. De plus, le dispositif d'éclairage 10 peut être actionné sur des amenées standards de lignes électriques domestiques ou commerciales.

En se référant aux figures 1 à 3, le dispositif d'éclairage 10 est basé sur le concept de l'amorçage d'un flux d'électrons à la surface extérieure de la cathode 12. La cathode 12 est chauffée en appliquant une tension entre la première anode 14 et la cathode 12. Ceci provoque une décharge du gaz dans la cathode 12. Le gaz est ionisé et, par suite de l'interception par la surface intérieure de la cathode 12, les électrons sont libérés. Une telle libération d'électrons ionise par ailleurs le gaz à l'intérieur, de façon cumulative. L'ionisation cumulative provoque le chauffage global de la cathode 12. En raison du chauffage, des électrons sont arrachés de la surface extérieure de la cathode 12 et sont accélérés par une seconde anode 16 montée extérieurement à la cathode 12. Les électrons, arrachés de la cathode 12, entrent en contact et réagissent mutuellement avec la vapeur d'un métal à l'état gazeux se trouvant à l'intérieur de l'ampoule 18. Les atomes du gaz sont ionisés et émettent un rayonnement dans la largeur de bande de l'ultraviolet du spectre électromagnétique. L'énergie de l'ultraviolet vient frapper un revêtement de matériau fluorescent 20 appliqué sur la surface intérieure de l'ampoule 18. Le matériau fluores-

utilisés dans la fabrication de cathodes à oxydes chauffés indirectement, lesquelles sont bien connues et disponibles dans le commerce. Le manchon 22 peut être constitué par du molybdène, tantale, zirconium, tungstène, nickel ou par d'autres al-20 liages couramment utilisés dans la fabrication de cathodes à oxyde chauffé. Le manchon 22 de la cathode et la bride 30 qui lui est associée, peuvent être fabriquées d'une seule pièce, et de préférence sans soudure pour l'ensemble de la fabrication.

La base 24 de la cathode est montée sur la bride 30 et as-25 semblée hermétiquement au manchon 22. Comme on le voit à la figure 3, la structure combinée de la base 24 et du manchon 22 de la cathode forme la chambre intérieure 32 de la cathode. L'assemblage hermétique entre le manchon 22 et la base 24 peut être effectué par un certain nombre de techniques bien 30 connues utilisant des mécanismes d'adhésion tels que le scel-lage par verre fritté ou technique analogue d'entrant pas en ligne de compte dans le concept de l'invention tel qu'ici décrit.

La base 24 peut être formée, soit par un matériau diélectrique, par exemple une composition céramique, soit par la 35 même composition ou une composition métallique similaire à celle du manchon 22. Dans le cas où la base 24 est en un métal similaire à celui du manchon 22, une élément isolant doit être placé autour de la surface de la première anode 14 et de la base 24 de la cathode.

40 Après fixation du manchon 22 à la base 24, une composition gazeuse pour cathode est introduite dans la chambre intérieure 32 de la cathode sous une pression prédéterminée. Des gaz inertes tels que l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon ou l'hydrogène, et des combinaisons de tels gaz ont été 45 utilisés de façon satisfaisantes. Pratiquement, une pression appropriée minimale, comprise entre 5,2-102 et 7,95-102 Pa, s'est avérée avantageuse lorsqu'on utilise un diamètre de 0,5 cm pour le manchon tabulaire 22. En appliquant un potentiel entre la première anode 14 et la cathode 12, on observe 50 une tension prédéterminée correspondant au claquage,

comme spécifié dans la loi de Paschen. Cette loi stipule que la tension de claquage, entre deux bornes, dans un gaz, est généralement proportionnelle à la pression multipliée par la longueur de l'intervalle. On a trouvé qu'il était avantageux que la 55 pression prédéterminée de la composition gazeuse dans la chambre intérieure 32 de la cathode soit maintenue approximativement en conformité avec la formule:

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2,66-102 < p-d < 3,94-102

ou:

p est la pression prédéterminée de la composition gazeuse, enPa,

d est le diamètre prédéterminé de l'élément formant le 65 manchon, en cm.

Comme on le voit à la figure 3, la première anode 14 est montée sur la base 24 de la cathode et s'étend à l'intérieur de la chambre 32. Comme décrit clairement aux paragraphes sui-

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vants, le chauffage de la cathode 12 provoque une émission d'électrons à la surface extérieure 34 de cette cathode. Au point de vue construction, la première anode 14 peut être un fil électrique ou une électrode ayant une composition électriquement conductrice. La première anode 14 est connectée électriquement au conducteur 36 de la première anode, qui est lui-même branché à un réseau standard domestique ou commercial. Comme on le voit, la cathode 12 est également connectée à un réseau standard par le conducteur 38 de la cathode. Afin d'obtenir un rendement maximum dans tout le dispositif, une résistance peut être montée en série avec la cathode 12 sur le conducteur 38. Une résistance d'une valeur d'environ 250 ohm a ainsi été utilisée de façon satisfaisante. Lorsqu'on applique une tension entre la première anode 14 et la cathode 12, la cathode 12 est rendue essentiellement négative. Une décharge est établie instantanément et chauffera rapidement les parois métalliques de la cathode 12, ceci suivant l'intensité du courant dans la décharge par l'amplitude de l'impédance thermique interne de la source. La surface extérieure 34 de la cathode est recouverte d'une pellicule d'oxyde 40. Cette dernière peut être formée par un oxyde de baryum, de strontium, de calcium ou un revêtement d'oxyde métallique analogue émettant une haute densité d'électrons lorsqu'il est chauffé.

Un élément 42 formant écran, visible aux figures 2 et 3, entoure la première anode 14 sur une longueur importante de son prolongement dans la chambre intérieure 32. L'élément 42 est formé par un matériau diélectrique, tel que le verre. Comme on le voit, l'écran 42 n'est pas en contact avec la première anode 14. L'élément 42 est monté de manière fixe sur la base 24 de la cathode, afin d'assurer un effet d'écran pour les atomes métalliques qui peuvent être déplacés de la surface intérieure 44 de la cathode.

Lorsqu'une tension est établie entre la première anode 14 et la cathode 12, le gaz est ionisé à l'intérieur de la chambre 32. Par suite de l'impact sur la surface intérieure 44, les atomes de métal sont déplacés à partir des parois de la cathode 12. Les atomes de métal se déposeront de façon aléatoire en tout point à l'intérieur de la cathode 12. Si les atomes métalliques provenant de la surface intérieure 44 se déposent de manière à créer un parcours électrique entre la première anode 14 et la base 24, ou le manchon 22 de la cathode, il se produira un court-circuit de ces électrodes qui sont à des potentiels différents. En vue de réduire au minimum la probabilité d'établissement d'un court-circuit dû au dépôt du métal à l'intérieur de la cathode 12, l'écran 42 est inséré sur le pourtour de la première anode 14, sans être en contact avec celle-ci.

Dans ce cas, le dépôt métallique devrait passer à l'intérieur de l'écran 42, par les ouvertures annulaires 46, et revêtir la surface intérieure de l'écran 42 avant d'atteindre la base 24, en vue de court-circuiter tout le dispositif. Ceci a pour effet de prolonger la durée de service du dispositif d'éclairage 10 et de fournir un écran de court-circuit pour l'ensemble du dispositif. L'écran 42, monté sur la base 24 de la cathode et entourant la première anode 14, assure donc l'isolation électrique entre la première anode 14 et la base 24 de ladite cathode, ceci dans le but précédemment décrit.

Une seconde anode 16 est disposée à l'extérieur de la cathode 12 et est utilisée pour accélérer les électrons émis par la surface extérieure 34 et le revêtement 40 lorsqu'on applique un potentiel au conducteur 48 de cette seconde anode. La seconde anode 16 est alimentée par un réseau standard, comme pour le conducteur 38 de la cathode et le conducteur 36 de la première anode. La seconde anode 16 peut être montée sur la bride 30 par l'intermédiaire de supports diélectriques 50 ou de moyens analogues, sans importance pour l'objet de l'invention présentement décrit, à l'exception que la seconde anode 16 est isolée électriquement de la cathode 12.

La seconde anode 16, telle que représentée, est du type en forme d'anneau. Toutefois, il est bien entendu que cette seconde anode 16 peut être un fil conducteur ou avoir un autre profil, l'essentiel étant qu'elle se trouve à distance de la ca-5 thode 12. Le but de la seconde anode 16 est d'accélérer les électrons provenant du revêtement 40. Lorsqu'on applique à la seconde anode 16, une tension qui la rend positive par rapport à la cathode 12, une décharge se produit entre la cathode 12 et la seconde anode 16. Du fait que la pression du gaz se io trouvant dans l'ampoule 18 (comme cela sera décrit dans les paragraphes suivants) est inférieure à celle régnant dans la chambre intérieure 32, le Ebre parcours moyen des électrons émis est fortement accru.

Comme c'est le cas habituellement pour les dispositifs d'é-i5 clairage à ampoule, la cathode 12, la seconde anode 16 et la première anode 14 peuvent être montées sur un pied 52 disposé et maintenu rigidement par rapport aux surfaces intérieures de l'ampoule 18. Le pied 52 peut être en verre ou composition analogue, ceci n'étant pas important pour l'objet de 20 l'invention, tel que présentement décrit. Le pied 52 est utilisé uniquement comme base de montage pour les éléments du dispositif d'éclairage 10.

L'ampoule 18 entoure la cathode 12, la seconde anode 16 et la première anode 14, comme on le voit clairement à la 25 figure 1. Une fermeture hermétique est prévue de manière à avoir une chambre 54 à l'intérieur de l'ampoule, renfermant une composition gazeuse donnée, par exemple, de vapeur de mercure, à une pression prédéterminée. L'ampoule 18 peut être une composition de verre du type couramment utilisé 30 dans les dispositifs d'éclairage commerciaux. En outre, la surface intérieure 56 de l'ampoule, comme représenté, est revêtue d'un matériau fluorescent 58. Ce dernier peut être une composition de phosphore, de type courant. De faibles quantités de compositions métalliques sont introduites dans la chambre 54 35 et, à titre d'exemple, lorsque du mercure est introduit, une pression d'environ 0,133 Pa est prévue dans la chambre intérieure 54. De façon générale, les atomes d'une composition gazeuse, de mercure ou de métal analogue, sont ionisés et émettent une radiation dans la largeur de bande de l'ultravio-40 let du spectre électromagnétique. Le matériau fluorescent 58 intercepte l'énergie de l'ultraviolet sensible à l'ionisation des atomes de la composition gazeuse et retransmet la radiation dans la région de la lumière visible.

Ainsi, en appliquant une tension entre la seconde anode 4516 et la cathode 12, on dispose d'une source, à densité de courant élevée, d'électrons provenant de potentiel entre la cathode 12 et la seconde anode 16 provoque une décharge et, du fait que la pression dans l'enceinte ou la chambre 54 est sensiblement inférieure à celle de la chambre 32, le libre parcours 50 moyen des électrons est plus élevé. Dans ce cas, le volume total de la chambre intérieure 54 est rempli d'une radiation d'électrons se déplaçant sur une plus longue distance pour produire des collisions avec des atomes de mercure, ou d'un gaz d'un métal analogue remplissant la chambre 54. Du fait de la 55 collision des électrons avec les atomes de gaz à l'intérieur de la chambre 54, la radiation ultraviolette se propage et vient frapper le matériau fluorescent 58 en vue de sa réémission dans la région de la lumière visible.

On se réfère maintenant aux figures 4 à 7, où l'on a repré-60 senté un dispositif d'éclairage 10', qui est une variante du dispositif d'éclairage 10 décrit dans les paragraphes précédents. Le principe de fonctionnement est sensiblement le même que celui précédemment décrit, des modifications de construction, inhérentes au dispositif d'éclairage 10', ayant toutefois été ap-65 portées comme décrit ci-après.

Le dispositif d'éclairage 10' comprend une cathode 60, adaptée pour fournir de l'énergie dans la largeur de bande de l'ultraviolet du spectre électromagnétique sensible à l'ionisa

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tion des atomes métalliques. La cathode 60 présente une pluralité d'ouvertures 62, comme on le voit à la figure 6. Ces ouvertures 62 sont déterminées par la structure d'ensemble de la cathode 60, comme décrit dans les paragraphes suivants.

La cathode 60 comprend une paire de disques diélectriques 64 et 66, à distance l'un de l'autre dans le sens longitudinal 68. Chacun des disques 64 et 66 présente une pluralité de pattes 70 formées sur leur surface périphérique, ces pattes s'é-tendant radialement, comme représenté aux figures 6 et 7.

Dans la construction de la cathode 60 du dispositif d'éclairage 10', un ruban métallique 72 est disposé de façon ondulée, autour des pattes 70 du disque, en vue de former une surface intérieure latérale 74 s'étendant longitudinalement, à l'opposé d'une surface latérale adjacente 74. Le ruban métallique 72 peut être formé à partir d'un certain nombre de compositions métalliques, telles que nickel, aluminium, tungstène, zirconium, ou de compositions métalliques analogues.

Comme on le voit, le ruban métallique ondulé 72 détermine les ouvertures 62 de la cathode.

Les surfaces intérieures latérales 74 sont enduites d'une composition métallique prédéterminée, en vue de fournir un travail d'extraction de la paroi latérale métallique, inférieur à environ 3,0 électrons-volts. En général, la composition latérale métallique peut être formée d'un mélange renfermant essentiellement du carbonate de calcium et du carbonate de strontium. Ce mélange est généralement chauffé sensiblement sous vide, en vue de former une composition finale appliquée sur les surfaces intérieures latérales métalliques 74, et peut être constitué par une composition finale d'oxyde de calcium destinée à réduire le travail d'extraction de l'ensemble des parois métalliques. Il y a lieu de noter que les parois latérales métalliques déterminées par le ruban 72 peuvent en outre être formées d'hexaborure de lanthane.

La cathode 60 du dispositif d'éclairage 10' comprend également une paire de conducteurs 76 et 78 connectés électriquement à l'extérieur de l'ampoule 80, et est branchée à un réseau standard, de la façon habituelle pour les dispositifs d'éclairage.

L'ampoule 80, qui entoure la cathode 60, comprend une chambre intérieure 82 renfermant une composition gazeuse prédéterminée, sous une pression prédéterminée. La composition gazeuse se trouvant dans la chambre intérieure 82 de l'ampoule 80, peut renfermer un certain nombre de différents types de gaz et combinaisons de tels gaz appartenant généralement aux compositions de gaz inertes. Le milieu gazeux contenu dans la chambre intérieure 82, peut être formé par le groupe comprenant l'argon, le néon, le krypton, le xénon, l'hydrogène ou l'hélium.

La pression dans la chambre intérieure 82 de l'ampoule 80 et la distance entre les surfaces intérieures latérales 74 des parties adjacentes du ruban métallique 72 sont liées par la relation conforme à la formule générale:

2,66-102<p-d< 3,94-102

où p est la pression prédéterminée de la composition gazeuse, dans la chambre intérieure 82, en Pa;

d est la distance prédéterminée de déplacement latéral, entre les surfaces intérieures adjacentes 74, en cm.

Le dispositif d'éclairage 10' comprend en outre une anode 86 formée d'un métal électriquement conducteur, tel que l'aluminium, le nickel ou une composition analogue. L'anode 86 peut présenter des pattes supérieures 84 et des pattes inférieures 88 s'étendant à partir du profil sensiblement cylindrique de l'anode 86, en direction longitudinale 68. Les pattes supérieures 84 sont insérées à travers des ouvertures supérieures 90 du disque, visible à la figure 7, cependant que les pattes inférieures 88 sont insérées à travers des ouvertures inférieures 92

du disque, de manière à former une structure sensiblement rigide entre l'anode 86 et la cathode et les disques diélectriques 64 et 66 de la cathode. Comme on le voit à la figure 5, les pattes inférieures 88 peuvent être repliées autour d'une surface in-5 férieure du disque diélectrique 64, l'ensemble de la structure, monté sur le pied 94, se trouvant à l'intérieur de l'ampoule 80. Le pied 94 peut être en verre ou en un matériau analogue couramment utilisé dans la fabrication industrielle des ampoules. Les pattes inférieures 88 présentent un conducteur 96 conio necté à un réseau standard, de la façon déjà décrite pour les conducteurs 76 et 78 de la cathode 60.

Le montage de l'anode 86 et de la cathode 60 sur le pied 94 à l'intérieur de l'ampoule 80 peut s'effectuer par un scellage du type à verre fritté ou une technique analogue, sans impor-i5 tance pour l'objet de l'invention présentement décrit. En outre, les conducteurs 76 et 78 peuvent être insérés à l'intérieur du pied 94, de la façon couramment utilisée dans la fabrication des ampoules d'éclairage par incandescence.

L'anode 86 peut ainsi comporter un élément du genre 20 d'un tube métallique qui est fixé de façon rigide aux disques opposés 64 et 66, aux extrémités opposées, dans le sens longitudinal, de ce tube. Comme on le voit aux figures 6 et 7, les disques opposés 64 et 66 sont alignés axialement, l'un par rapport à l'autre, dans le sens longitudinal 68. Les pattes ou élé-25 ments de fixation 84 et 88 se trouvent ainsi également insérés à travers les ouvertures supérieures 90 et les ouvertures inférieures 92 formées respectivement dans le disque supérieur 64 et le disque inférieur 66. Lorsque l'anode 86 est formée d'un tube métallique, une surface intérieure est au moins partiellement 30 enduite d'une composition à résistance électrique. La composition à résistance électrique, qui peut être formée par une couche de carbone, est connectée au conducteur 96 de l'anode.

35 En variante, l'anode 86 peut être réalisée en un matériau diélectrique se présentant sous la forme d'un tube en une composition de verre, fixé rigidement aux disques 64 et 66, aux extrémités opposées longitudinalement de ce tube. Dans ce cas, il n'est pas prévu d'attaches ou pattes supérieures 84 et de pat-40 tes inférieures 88, et l'ensemble de l'anode 86 se présente sous la forme d'un tube cylindrique ou d'un cylindre. Dans un tel cas, le tube diélectrique présente une couche électriquement conductrice prévue sur sa surface extérieure, de manière à former un interface directement avec la cathode 60. Lorsque l'a-45 node 86 est réalisée sous la forme d'un tube en une composition du type du verre, on a une surface intérieure au moins partiellement enduite d'un revêtement à résistance électrique, celui-ci étant connecté électriquement au revêtement conducteur électrique sur la surface extérieure de l'anode 86. 50 L'ampoule 80 entoure donc la cathode 60 et l'anode 86 en formant un scellage sensiblement hermétique. Le scellage du type hermétique, prévu pour l'ampoule 80, est sensiblement le même que celui habituellement utilisé pour l'obturation hermétique des ampoules d'éclairage par incandescence. L'am-55 poule 80 présente une surface intérieure 96 enduite d'un matériau fluorescent 98, en vue d'intercepter l'énergie de l'ultraviolet, sensible à l'ionisation des ions métalliques provenant de l'excitation de l'anode 86 et de la cathode 60. Le matériau fluorescent 98 peut être une composition de phosphore, cou-60 ramment utilisée dans les ampoules pour l'éclairage du type fluorescent.

La radiation ultraviolette, dirigée vers le matériau fluorescent 98, est produite par un plasma gazeux qui se forme dans la lumière négative capturée dans les ouvertures 62 de la ca-65 thode, entre les surfaces intérieures latérales 74. L'énergie produite provient des atomes ionisés du métal qui sont pulvérisés à partir des surfaces 74 de la cathode et qui comprennent généralement les plus grandes raies spectrales du métal ionisé,

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que l'on trouve habituellement dans la largeur de bande de latérales métalliques à moins d'environ 3,0 électrons-volts,

l'ultraviolet du spectre de radiation électromagnétique. Une anode 86 est agencée à une distance fixe de la cathode 60.

En résumé, le dispositif d'éclairage 10' représenté aux figu- L'anode 86 et la cathode 60 sont scellées hermétiquement res 4 à 7 comprend une cathode 60, adaptée pour produire de à l'intérieur de l'ampoule 80 renfermant un milieu gazeux pré-

l'énergie dans la largeur de bande de l'ultraviolet du spectre 5 déterminé maintenu sous une pression prédéterminée. L'am-

électromagnétique sensible à l'ionisation des atomes métalli- poule 80 présente une surface intérieure 96 enduite d'un maté-

ques. Comme représenté, la cathode 60 comporte une plura- riau fluorescent 98. Le procédé d'irradiation consiste en outre lité d'ouverture 62 formées par le ruban métallique ondulé 72. à appliquer un potentiel entre l'anode 86 et la cathode 60, en

Chacune des ouvertures 62 de la cathode détermine une paire vue: 1) d'ioniser le milieu gazeux et, 2) d'ioniser les atomes de parois latérales métalliques présentant des surfaces inté- 10 métalliques ionisés émettant des radiations dans la largeur de rieures latérales 74 situées à une distance prédéterminée les bande de l'ultraviolet du spectre électromagnétique. Enfin, la unes des autres. Les surfaces latérales intérieures 74 présen- radiation ultraviolette est appliquée au matériau fluorescent tent une composition prédéterminée formée sur celles-ci, en 98, en vue d'être réémise dans la largeur de bande visible du vue d'obtenir un travail d'extraction des parois latérales mé- spectre électromagnétique.

talliques, inférieur à environ 3,0 électrons-volts. 15 On se réfère aux figures 8 et 9, où l'on a représenté une

Dans cette variante de dispositif d'éclairage 10', l'anode 86 autre variante de la structure particulière de la cathode 60 et est logée à l'intérieur et à une distance fixe par rapport à la ca- de l'anode 86 du système d'éclairage 10'. Dans cette variante,

thode 60, pour provoquer l'ionisation des atomes métalliques une cathode 60' est formée par un élément tabulaire diélectri-

de la cathode 60 alimentée par un réseau standard de courant que s'étendant dans le sens longitudinal 68 et détermine une alternatif à 100—117 volts, fonctionnant à 60 cycles par se- 20 section à paroi latérale 100. La paroi latérale 100 présente une conde, ou, en variante, de courant continu à 110-117 volts. pluralité de rainures 102 formées au travers de ladite paroi la-

L'ampoule 80 entoure la cathode 60 et l'anode 86 en con- térale. Comme on le voit, les rainures 102 forment des parois stituant un scellage sensiblement hermétique. L'ampoule 80 latérales intérieures 104. Ces parois latérales 104 sont enduites renferme une composition gazeuse prédéterminée, sous une d'un revêtement électriquement conducteur déterminant des pression prédéterminée. L'ampoule 80 présente une surface 25 parois latérales métalliques. Comme dans le cas précédent, la intérieure 96 enduite d'un matériau fluorescent 98 pour inter- composition des parois latérales métalliques peut être formée cepter l'énergie de l'ultraviolet sensible à l'ionisation des ions d'un mélange comprenant essentiellement du carbonate de métalliques. Comme déjà décrit, le milieu gazeux à l'intérieur calcium et du carbonate de strontium. En outre, la composi-

de l'ampoule est ionisé par un champ électrique appliqué à tion peut être formée par de l'hexaborure de lanthane ou une l'anode 86 et à la cathode 60. L'impact des ions gazeux sur la 30 composition analogue.

composition de la paroi latérale métallique du ruban métalli- Il est prévu une paire de disques diélectriques 106 et 108 fi-

que 72, provoque l'ionisation des atomes métalliques et pro- xés rigidement aux extrémités opposées longitudinalement de duit l'énergie de l'ultraviolet qui vient frapper le matériau l'anode 86', comme représenté à la figure 8. L'anode 86' s'étend fluorescent 98, pour être réémise dans la largeur de bande visi- dans le sens longitudinal 68, de manière à coïncider sensible-

ble du spectre électromagnétique. 35 ment avec l'axe de la cathode 60'. L'anode 86' peut être formée

En général, le milieu gazeux contenu dans l'ampoule 80 par un élément tabulaire métallique 110 s'étendant entre les est constitué par une composition d'un gaz sensiblement disques opposés 106 et 108, comme représenté. Lorsque l'a-

inerte appartenant au groupe comprenant l'argon, le néon, le node 86' est formée par un élément tabulaire métallique 110,

krypton, le xénon, l'hydrogène, l'hélium ou une combinaison celui-ci comprend un passage intérieur traversant 112, déter-

de ces gaz. La composition métallique des parois latérales, ap- 40 minant une surface intérieure 114 de l'anode. La surface inté-

pliquée sur le ruban métallique 72, peut être formée d'un mé- rieure 114 présente une couche à résistance électrique, par lange composé essentiellement de carbonate de calcium et de exemple, du type d'une composition à base de carbone, appli-

carbonate de strontium. Lors de la fabrication du mélange fi- quée sur cette surface intérieure 114 et connectée à un conduc-

nal formé sur les parois métalliques latérales, la composition teur électrique de l'anode (non représenté) émergeant de la de ce mélange de carbonate de calcium et de carbonate de « structure anode/cathode, d'une façon identique à ce qui était strontium peut être chauffée sensiblement sous vide, afin de prévu dans la forme d'exécution précédente représentée aux former le mélange final renfermant de l'oxyde de calcium, en figures 4 à 7.

vue de réduire le travail d'extraction des parois métalliques latérales. En outre, de l'hexaborure de lanthane a été utilisé de La figure 10 illustre encore une autre variante de la struc-façon satisfaisante comme composition métallique des parois 50 ture d'ensemble du dispositif d'éclairage 10'. Dans cette va-latérales pour le revêtement du ruban métallique 72. riante, une cathode 60" est montée à l'intérieur et est entourée par une anode 86". Dans cette forme de structure, la cathode En outre, une composition pour une couche protectrice 60" est montée de manière fixe aux extrémités opposées longi-laissant passer les ultraviolets, peut être formée sur une sur- tudinalement, sur des disques opposés, en céramique, 106' et face intérieure du matériau fluorescent 98, en vue de protéger 55 108'. La fixation rigide peut être réalisée par une liaison adhé-ce dernier de l'impact des ions. On peut utiliser un certain sive du type de scellage du verre, ou par une technique analo-nombre de couches protectrices laissant passer les ultravio- gue n'entrant pas dans le cadre de l'invention présentement lets, disponibles dans le commerce, l'une de celles-ci étant le décrite. La cathode 60" peut être constituée par un élément tu-pentoxyde de tantale. bulaire profilé métallique, comme représenté en coupe. La ca-On a ainsi décrit un procédé d'irradiation d'énergie dans 60 thode 60" peut être en aluminium, en nickel, ou une composila largeur de bande visible du spectre électromagnétique, pro- tion métallique analogue, sans importance pour l'objet de cédé dont le stade initial consiste à prévoir au moins une ca- l'invention présentement décrit. En outre, la cathode 60" peut thode 60 présentant des ouvertures 62 formées au travers de présenter une pluralité de sections en forme de disques annu-celle-ci et déterminant au moins une paire de parois latérales laires 116, à distance les uns des autres, suivant une relation métalliques ayant des surfaces intérieures 74 à une distance 65 prédéterminée, telle que définie par les équations préalable-prédéterminée les unes des autres. Les surfaces intérieures mé- ment spécifiées et liées à la loi de Paschen. De plus, les disques talliques latérales 74 sont enduites d'une composition prédé- annulaires 116 forment des parois intérieures 118, de section terminée, en vue de réduire le travail d'extraction des parois annulaire, lesquelles sont enduites d'une composition for

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mant un revêtement métallique, comme déjà illustré et décrit Des fils 120 peuvent être montés dans des encoches formées dans les paragraphes précédents. dans les disques 106' ou 108' ou, en variante, peuvent être fixés

L'anode 86" est formé par un fil ondulé, s'étendant dans le sur les disques opposés, selon toute technique courante.

sens longitudinal 68, sur la périphérie des disques 106' et 108'.

C

3 feuilles dessins

Claims (5)

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1. Dispositif d'éclairage, caractérisé en ce qu'il comprend:

a) des moyens constituant une cathode (12), pour l'émission d'électrons à partir d'une surface extérieure (34) de celle-ci;

b) des premiers moyens d'anode (14) s'étendant à l'intérieur des moyens de cathode (12), pour chauffeur lesdits moyens de cathode, de manière à permettre l'émission des électrons à partir de la surface extérieure (34);

c) des seconds moyens d'anode (16), disposés à l'extérieur des moyens de cathode (12), pour l'accélération des électrons émis à la surface extérieure (34) des moyens de cathode, et,

d) un élément constituant une ampoule (18), entourant les moyens de cathode (12), les premiers moyens d'anode (14) et les seconds moyens d'anode (16), de manière à former une fermeture hermétique, l'élément formant l'ampoule (18) contenant une composition gazeuse prédéterminée, les atomes de ladite composition gazeuse étant ionisés par les électrons émis parles moyens de cathode, les atomes ionisés de la composition gazeuse émettant un rayonnement dans la largeur de bande de l'ultraviolet du spectre électromagnétique, l'élément formant l'ampoule (18) étant revêtu d'un matériau fluorescent (20) pour intercepter l'énergie de l'ultraviolet, sensible à l'ionisation des atomes de la composition gazeuse.

2,66-102 < p-d < 3,94-102

dans laquelle:

p est la pression de la composition gazeuse, en Pa,

d est le diamètre de l'élément formant le manchon, en cm.

2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens constituant la cathode comprennent:

a) un élément formant un manchon pour cette cathode, et,

b) un élément de base de la cathode, fixé hermétiquement audit élément formant le manchon de la cathode, l'élément de base et l'élément formant le manchon délimitant une chambre intérieure de la cathode.

2

REVENDICATIONS

3. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens d'anode s'étendent à travers l'élément de base de la cathode et sont fixés de façon rigide à celui-ci.

4. Dispositif d'éclairage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de base de la cathode est formé par un matériau à composition diélectrique.

5. Dispositif d'éclairage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de cathode est formé d'un matériau à composition électriquement conductrice, les premiers éléments d'anode étant isolés dudit élément de base.

6. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre intérieure de la cathode renferme une composition gazeuse de cathode.

7. Dispositif d'éclairage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la composition gazeuse de cathode est une composition de gaz sensiblement inerte.

8. Dispositif d'éclairage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la composition gazeuse de cathode est formée par le groupe comprenant l'argon, le néon, le krypton, le xénon, l'hydrogène ou l'hélium.

9. Dispositif d'éclairage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément formant le manchon de la cathode est constitué par un élément fermé, à profil sensiblement cylindrique.

10. Dispositif d'éclairage selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite composition gazeuse de cathode est maintenue à l'intérieur desdits moyens de cathode, à une pression minimale.

11. Dispositif d'éclairage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le diamètre de l'élément formant le manchon et ladite pression minimale de la composition gazeuse de cathode sont liés approximativement entre eux par la relation:

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