BE897544A - Lampe a decharge en arc a halogenure metallique et procedes pour son fonctionnement et sa fabrication - Google Patents

Description

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 formulée par 
Société dite : GTE PRODUCTS CORPORATION (Inventeurs : Timothy FOHL, William M. KEEFFE et Harold L. ROTHWELL) pour "Lampe à décharge en arc à halogénure métallique et procédes pour son fonctionnement et sa fabrication". comme
BREVET D'INVENTION Priorité de la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 18 août 1982 sous le   n  409.   280, au nom de Timothy FOHL, William M. KEEFFE et Harold L. ROTHWELL, dont la société susdite est l'ayant droit. 

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  La présente invention est relative au domaine des lampes à décharge en arc à halogénure métallique pourvues d'un organe pour supprimer les courants de convection dans l'ampoule extérieure durant le fonctionnement de ces lampes, ainsi qu'à des procédés pour leur fonctionnement et leur fabrication. 



  Les lampes à décharge en arc à halogénure métallique sont bien connues. Elles sont utilisées fréquemment pour des usages commerciaux en raison de leur haute efficacité lumineuse et de leur longue vie. Voir"IES Lighting Handbook"-Manuel d'Eclairage IES-1981, volume de référence, paragraphe 8. 



  Les   termes"efficacité"ou"efficacité lumineuse"utilisés   dans le présent mémoire sont une mesure du flux lumineux total émis par une source de lumière sur toutes les longueurs d'ondes exprimées en lumens divisés par la puissance absorbée totale de la source exprimée en watts. Les termes   "maintenance"ou"maintenance lumineuse"utilisés   dans le présent mémoire représentent le rapport de l'éclairement sur une zone donnée après un temps à l'éclairement sur la même zone par la même lampe à un moment initial ou à un temps repère ; le rapport de maintenance est un nombre sans dimensions exprimé ordinairement en pourcentage. 



  Une lampe à décharge en arc à halogénure métallique, typique et commerciale, comprend un tube à arc en quartz ou en silice fondue, scellé hermétiquement dans un ampoule de verre extérieure au borosilicate. Le tube à arc, lui-même her- 

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 métiquement scelié, a des électrodes de tungstène scellées dans ses extrémités et contient une charge comprenant du mercure, des additifs d'halogénure métallique et un gaz rare pour faciliter l'amorçage. L'ampoule extérieure est généralement remplie d'azote ou d'un autre gaz inerte à une pression inférieure à celle de l'atmosphère. 



  Un problème associé aux lampes à halogénure métallique est la perte de sodium à partir de l'intérieur du tube à arc. 



  La plupart des lampes à halogénure métallique contiennent un composé du sodium en tant que constituant de la charge du tube à arc. On a considéré comme admis qu'au cours du fonctionnement de la lampe, un procédé photo-électrique provoqué par un flux de radiation ultraviolettes, émis à partir du tube à arc et tombant sur des parties du cadre, libère des. électrons qui émigrent vers le tube à arc et se rassemblent sur celui-ci. Les électrons à l'extérieur du tube à arc créent un champ électrique qui attire les ions de sodium à travers les parois du tube à arc dans l'atmosphère de l'ampoule extérieure. Ce procédé épuise le sodium à partir de l'intérieur du tube à arc en provoquant une maintenance et une efficacité diminuées, et finalement réduit la vie de la lampe.

   Pour une explication plus détaillée de la perte de sodium voir"Electric Discharge   Lamps"-Lampes   Electriques à Décharges-par John F. Waymouth, The M. I. T. 



  Press, 1971, chapitre 10, et d'autres références citées dans les présent mémoire. 



  Un autre problème, associé aux lampes à halogénure métallique munies d'un revêtement de luminophore à l'intérieur de l'ampoule externe, est la réaction des luminophores avec les réducteurs. Les luminophores utilisés dans les lampes à décharge à haute intensité sont limités aux très stables luminophores, tels que les orthovanadates, par suite des hautes températures ambiantes. Les orthovanadates, qui sont des oxydes métalliques sont enclins à se réduire en présence d'un réducteur, tel que l'hydrogène, dans l'atmosphère de l'ampoule extérieure. Ceci entraîne une 

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 perte accélérée de l'efficacité du luminophore et augmente l'absorption par le luminophore de la lumière émise en raison de l'assombrissement. 



  Un autre problème encore rencontré avec les lampes à halogénure métallique est la possibilité d'amorcer un arc électrique entre les fils d'entrée du circuit externe. Ce problème   de"décharge disruptive"est   particulièrement important lorsque l'atmosphère de l'ampoule externe est à une basse pression, par exemple entre 50 microns et 10 torrs. 



  Pour une explication plus détaillée du problème de décharge disruptive, y compris les courbes typiques de Paschen montrant le potentiel d'amorçage en fontion de la pression de la charge pour divers gaz, voir"Light Sources"-Sources de Lumière-par W. Elenbaas, Crane, Russak & Co., Inc., New-York, 1972. 



  Un autre problème encore des lampes à halogénure métallique est la perte de chaleur du tube à arc par suite des courants de convection dans l'atmosphère de l'ampoule extérieure. Il est vrai en général que l'efficacité totale d'une lampe à halogénure métallique est améliorée à des températures de fonctionnement plus élevées de la paroi du tube à arc. Les températures de fonctionnement plus élevées contraignent des quantités plus grandes d'additifs d'halogénure métallique à acquérir l'état de vapeur. Un excès d'additifs est   ordi-   nairement prévu pour assurer un état de vapeur saturé à l'intérieur du tube à arc. Grâce à plus d'additifs vaporisés, l'efficacité lumineuse et la température de couleur de la lampe sont améliorées dans la plupart des cas.

   Par conséquent, il est important de maintenir à un minimum la perte de chaleur par convection. 



  Dans les lampes à halogénure métallique d'un wattage inférieur par exemple 100 watts ou moins, l'élimination d'une perte de chaleur par convection est une préoccupation principale. En conséquence, les fabriquants de lampes ont été contraints de faire le vide ou presque le vide dans l'ampoule extérieure en 

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 dépit des avantages possibles qui auraient été concomitants de pressions de charge plus grandes. 



  Dans les lampes à halogénure métallique d'un wattage supérieur, par exemple 175 watts ou plus, la perte de chaleur par convection n'exige pas fondamentalement de faire presque le vide dans l'ampoule extérieure. Ces lampes contiennent en général une charge d'ampoule extérieure dont la pression froide est d'approximativement une demi-atmosphère. 



  Néanmoins, la perte de chaleur par convection affecte défavorablement l'efficacité et la maintenance lumineuse de ces lampes. 



  Dans le brevet   n    4.281. 274 des Etats-Unis d'Amérique, de Bechard et al., publié le 28 juillet 1981, on divulgue un écran de verre entourant le tube à arc d'une lampe à décharge en arc à halogénure métallique. Il est suggéré que l'écran empêche la perte de sodium de l'arc en captant la radiation ultraviolette et en protégeant le tube à arc des photo-électrons. 



  Dans ces conditions, un but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients de la technique antérieure. 



  Un autre but de l'invention est de réduire la perte de chaleur par convection dans les lampes à halogénure métallique présentant des pressions de charge d'ampoule extérieure substantielles et d'améliorer ainsi les caractéristiques de fonctionnement de ces lampes. 



  Un autre but de la présente invention est de réduire la perte de sodium dans les lampes à halogénure métallique. 



  Un autre but encore de la présente invention est d'améliorer la maintenance de l'efficacité du luminophore dans les lampes à halogénure métallique pourvues d'un revêtement de luminophore sur la surface interne de l'ampoule extérieure. 



  Un autre but encore de la présente invention est d'améliorer 

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 la sécurité des lampes à halogénure métallique. 



  Ces buts sont atteints, selon un aspect de l'invention, grâce à une lampe à halogénure métallique présentant une pression de charge d'ampoule extérieure substantielle et comprenant un organe pour supprimer les courants de convection dans l'atmosphère de l'ampoule extérieure. 



  Aux dessins ci-annexés : la figure 1 est une vue en élévation d'un exemple de réalisation de l'invention dans une lampe à halogénure métallique renfermant un tube à arc à une seule extrémité ; la figure 2 est une vue en élévation d'un autre exemple de réalisation de l'invention dans une lampe à halogénure métallique renfermant un tube à arc à une seule extrémité ; la figure 3 est une vue en élévation d'un autre exemple de réalisation de l'invention dans une lampe à halogénure métallique renfermant un tube à arc à double extrémité ; et la figure 4 est un schéma des différentes phases d'un procédé de fabrication d'une lampe à halogénure métallique pourvue d'une enceinte supprimant la convection. 



  Pour une meilleure compréhension de la présente invention, conjointement avec d'autres buts et objectifs, avantages et possibilités, il convient de se référer à la description ciaprès et aux revendications jointes au présent mémoire, établies en liaison avec les dessins susmentionnés. 



  La présente invention procure un moyen pour surmonter l'excessive perte de chaleur par convection dans l'ampoule extérieure d'une lampe à décharge en arc à halogénure métallique. L'invention permet d'obtenir une haute efficacité, une maintenance et une sécurité améliorées dans des lampes à halogénure métallique présentant des pressions de charge 

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 d'ampoule extérieure substantielles. 



  La perte de chaleur par convection est provoquée par le transfert de la chaleur du tube à arc à l'ampoule extérieure au moyen de courants de convection gazeux dans l'atmosphère de l'ampoule extérieure. La présente invention supprime en substance les courants de convection dans l'atmosphère entourant latéralement le tube à arc. Lorsque les courants sont supprimés, il n'existe plus aucun moyen pour transférer la chaleur par convection du tube à arc à l'enveloppe extérieure. Ainsi, la perte de chaleur par convection est en substance également supprimée. 



  Les courants de convection d'une zone peuvent être caractérisés quantitativement par le nombre de Rayleigh. Le nombre de Rayleigh est un paramètre sans dimensions utilisé pour étudier le flux de convection dans des gaz, lequel exprime l'équilibre entre les forces de poussée agissantes résultant d'une différence de température au-delà des limites de la zone et le procédé de diffusion dans les gaz, qui retarde le flux de convection et tend à le stabiliser. 



  Pour un traitement détaillé du nombre de Rayleigh, voir J. S. Turner,"Buoyancy Effects in Fluide"-Effets de Poussée dans les Fluides-chapitre 7, Cambridge University Press, 1973. 



  Les courants de convection ne se produisent dans une zone que si le nombre de Rayleigh dépasse une certaine valeur critique. Même après que la valeur critique a été dépassée, le nombre de Rayleigh constitue une messure utile de la portée du flux de convection dans la zone. 



  Dans la lampe typique à halogénure métallique, la perte de chaleur par convection est considérée comme étant excessive lorsqu'elle dépasse la perte de chaleur par conduction gazeuse. Dans la zone entre le tube à arc et l'ampoule extérieure, les valeurs du nombre de Rayleigh et de la perte de chaleur par convection dépendent fortement de deux facteurs : 

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 la géométrie de la lampe et la pression du gaz de charge. 



  Pour une lampe à halogénure métallique d'un wattage inférieur classique et typique, la perte de chaleur par convection devient excessive lorsque la pression active de la charge se rapproche d'un maximum d'approximativement un dixième d'une atmosphère. Pour une lampe typique d'un wattage inférieur incluant la présente invention, la perte de chaleur par convection devient excessive lorsque la pression active de la charge se rapproche d'un maximum d'approximativement une atmosphère. 



  Ainsi, la présente invention permet de faire passer la   limi-   te supérieure des pressions actives réalisables de la charge de l'ampoule extérieure d'approximativement un dixième d'atmosphère à une atmosphère dans les lampes à halogénure métallique d'un wattage inférieur. L'utilisation de pressions de charge accrues dans l'ampoule extérieure sans perte de chaleur excessive par convection dans ces lampes d'un wattage inférieur procure d'importants avantages dans la présente technique. 



  Un avantage de l'augmentation de la pression de la charge dans l'ampoule extérieure d'une lampe d'un wattage inférieur est la perte de sodium réduite. Dans le procédé électrolytique admis, l'accumulation d'électrons à l'extérieur du tube à arc attire le sodium de l'intérieur à l'extérieur de ce même tube à arc. La présence de molécules de gaz dans la charge entre les parties métalliques et le tube à arc empêche la migration des électrons vers le tube à arc. L'augmentation de la pression dans l'ampoule extérieure accroît la densité des molécules de gaz dans l'atmosphère et réduit ainsi la perte de sodium. 



  Dans les lampes enduites d'un revêtement de luminophore sur la surface interne de l'ampoule extérieure, il est souhaitable de maintenir l'atmosphère de l'ampoule extérieure dans un état légèrement oxydé pour éviter la réduction des luminophores. Ceci peut se faire en employant une charge qui est 

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 un agent oxydant léger, tel que de l'azote comportant une trace d'oxygène. L'introduction de cette charge à une basse pression, par exemple à une pression froide d'un torr ou moins, augmente substantiellement la possibilité d'un arc s'établissant entre les fils d'entrée du circuit externe. 



  La stoechiométrie désirée de la maintenance du luminophore peut être   réalisée   et le problème de la décharge disruptive peut être évité en utilisant une charge légèrement oxydée d'une pression froide de plus de 20 torrs. Ceci constitue un autre avantage de l'augmentation de la pression de la charge dans l'ampoule extérieure des lampes à halogénure métallique d'un wattage inférieur. 



  Un autre avantage encore de la pression accrue de la charge de l'ampoule extérieure dans les lampes à halogénure métallique d'un wattage inférieur est basé sur la sécurité. 



  Si l'ampoule extérieure devait se briser pour une raison quelconque, les forces d'implosion seront minimisées si la pression à l'intérieur de l'ampoule est aussi proche que possible de la pression atmosphérique extérieure. 



  Dans les lampes à halogénure métallique d'un wattage supérieur, les avantages de la perte de chaleur par convection réduite dans l'ampoule extérieure apparaissent en général en caractéristiques performantes améliorées de l'efficacité, de la température de couleur et de la maintenance lumineuse plutôt que sous la forme d'une pression gazeuse augmentée dans l'ampoule extérieure, tel que ceci est le cas pour les lampes d'un wattage inférieur. 



  En se référant aux dessins tout particulièrement, la figure 1 représente une lampe à décharge en arc à halogénure métallique comprenant une ampoule extérieure 10 pourvue d'un tube à arc 12 à une seule extrémité, mis en place dans ladite ampoule extérieure 10. Le tube à arc 12 contient une charge comprenant des additifs d'halogénure métallique 14, dont une partie reste en général sous la forme d'un produit de condensation pendant le fonctionnement continu de la lampe. Le 

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 tube à arc 12 est monté dans l'ampoule extérieure 10 au moyen des fils d'entrée 16 et 17 soudés aux fils d'entrée de cadre 18 et 19, respectivement. Les fils de cadre 18 et 19 sont soudés aux fils d'entrée de soutien, respectivement 20 et 21, encastrés dans la tige 22. 



  L'atmosphère ambiante de l'ampoule extérieure 10 est une charge gazeuse 24, dont une partie est représentée au dessin par une série de points. La charge gazeuse 24 est présente sous une pression suffisante pour être soumise aux courants de convection pendant le fonctionnement de la lampe. Dans cet exemple de réalisation de l'invention, l'organe 26 supprimant la convection est un manchon tubulaire 28 fermé à sa base 30 et ouvert à son sommet 32, la base 30 étant l'extrémité du manchon 28 plus proche de la tige 22 et le sommet 32 étant l'extrémité du manchon 28 plus proche de la calotte 34 de l'ampoule extérieure 10.

   L'organe de montage 36 pour le manchon 28 comrpend deux languettes métalliques 38 enroulées étroitement autour du manchon 28 et soudées au fil de cadre de stabilisation 39, ce dernier assurant la stabilité verticale du cadre entier au moyen de l'anneau circulaire façonné 40 qui s'adapte aisément à la calotte 30 de l'ampoule extérieure 10. L'organe 26 supprimant la convection est monté activement par rapport au tube à arc 12 de telle sorte que le manchon 28 enferme ce tube à arc 12 latéralement et que la base 30 entoure ce même tube à arc 12 au voisinage de son extrémité 42. 



  Un getter 44 est soudé au fil de cadre de stabilisation 39, au-dessous de la base 30 du manchon 28. Le getter 44 élimine ou éloigne l'hydrogène de la charge 24. Le cornet de la tige 22, non représenté au dessin, est scellé hermétiqauement sur l'ampoule extérieure 10. 



  Afin d'exercer un effet minimal sur l'efficacité lumineuse de la lampe, le manchon 28 doit transmettre largement la lumière visible. L'efficacité lumineuse et la température de couleur de la lampe sont accentuées par des pressions et 

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 des températures de service plus élevées à l'intérieur du tube à arc 12. Le manchon 18 doit être relativement opaque à la radiation infrarouge afin de minimiser la perte de chaleur du tube à arc 12 par rayonnement. Dans les réalisations où un revêtement de luminophore peut être présent sur la surface interne de l'ampoule extérieure   10,   le manchon 28 doit transmettre largement le rayonnement excitant le luminophore. Des exemples de matériaux appropriés dont le manchon 28 peut être fabriqué sont le quartz, la silice fondue et l'alumine.

   Ces matériaux ont la propriété de résister aux hautes températures régnant autour du tube à arc, lesquelles peuvent atteindre 700 C. 



  L'acier inoxydable à haute teneur en chrome est un exemple d'un matériau approprié à une utilisation pour la fabrication des languettes métalliques 38, par suite des propriétés supérieures aux hautes températures, du   coëfficient   de dilatation thermique, relativement bas, de la bonne résistance à l'oxydation et à la corrosion et de la haute résistance à la traction de ce matériau. 



  Pendant le fonctionnement continu de la lampe, l'organe 26 supprimant la convection, comprenant le manchon 28 de la figure 1, empêche la formation de courants gazeux dans la charge 24 qui feraient passer la chaleur du tube à arc 12 directement à l'ampoule extérieure 10. Toutefois, la perte de chaleur par convection peut encore se produire selon un procédé en deux phases : en premier lieu, par l'acheminement de la chaleur du tube à arc 12 au manchon 28 via les courants de convection dans la zone à l'intérieur du manchon 28 et, en second lieu, par l'acheminement de la chaleur du manchon 28 à l'ampoule extérieure 10 via les courants de convection dans la zone à l'extérieur du manchon 28.

   Ceci est la raison pour laquelle il est critique de contrôler le nombre de Rayleigh dans la zone à l'intérieur du manchon 28 ou dans la zone à l'extérieur de ce même manchon 28. 



  Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le rayon du 

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 manchon 28 est choisi, par rapport au tube à arc 12, de telle sorte que le nombre de Rayleigh dans la zone à l'intérieur du manchon 28 soit d'une grandeur suffisamment petite pour assurer que la perte de chaleur par convection ne soit pas excessive dans les conditions de fonctionnement. 



  Comme mentionné dans le présent mémoire, le nombre de Rayleigh dépend de la géométrie de la zone dans laquelle des courants de convection peuvent se produire. Puisque le manchon 28 forme une limite de la zone entre le tube à arc 12 et le manchon 28, le rayon de ce dernier peut être déterminé pour réaliser un contrôle convenable du nombre de Rayleigh dans la zone dans les conditions de fonctionnement. Ainsi, la perte de chaleur excessive par les courants de convection dans la charge de l'ampoule extérieure est substantiellement supprimée. 



  Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le manchon 28 réduit la perte de sodium électrolytique en empêchant la migration des électrons des fils latéraux 18 et 19 au tube à arc 12, bien que les électrons s'accumulent sur le manchon 28. Etant donné que le manchon 28 a une surface plus grande que le tube à arc 12, le champ électrique créé par l'accumulation des électrons sur le manchon 28 est plus faible que celui qui serait provoqué par une accumulation sur le tube à arc 12. Le résultat est que la vitesse de migration du sodium à travers le tube à arc 12 est réduite par la présence du manchon 28. La perte de sodium diminuée se traduit par une maintenance lumineuse améliorée de la lampe. Cet avantage apparaît dans toute réalisation munie d'une enceinte de suppression de convection autour du tube à arc. 



  La lampe de la figure 1 est destinée à fonctionner verticalement, la base dans le bas ou la base dans le haut. Il faut que le manchon 28 soit fermé au moins à une extrémité, à la base 30 ou au sommet 32 ou aux deux. Si, tant la base 30 que le sommet 32 sont ouverts, le flux de convection n'est pas empêché substantiellement. 

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  Ce phénomène a été corroboré par des essais de laboratoire. 



  Lorsque le manchon est ouvert aux deux extrémités, un flux ascendant se déplace le long des parois du tube à arc dans la zone située à l'intérieur du manchon, soit un"effet dit de cheminée", et un flux descendant se déplace le long des parois de l'ampoule extérieure dans la zone se trouvant à l'extérieur du manchon. Ces courants acheminent la chaleur du tube à arc à l'ampoule extérieure, ce qui conduit à une perte de chaleur par convection appréciable. Par conséquent, il est essentiel que le manchon 28 soit fermé au moins à une extrémité. 



  Dans d'autres exemples de réalisation, l'enceinte ou le manchon peut être fermé aux deux estrémités. Un manchon fermé aux deux extrémités exerce un effet de suppression de convection, mais il est plus difficile de fabriquer la lampe avec un manchon de ce type. 



  La lampe de la figure 1 peut être mise en action horizontalement avec un effet de suppression de convection limité. 



  L'effet n'est pas optimum. Une importante perte de chaleur par convection se manifeste avec un nombre de Rayleigh plus bas que ceci est le cas lorsque la lampe est actionnée verticalement. Néanmoins, les caractéristiques actives de la lampe sont grandement améliorées en comparaison de la même lampe actionnée horizontalement sans l'organe supprimant la convection. 



  La figure 2 montre un autre exemple de réalisation dans une lampe à halogénure métallique munie d'un tube à arc à seule extrémité. Dans cet exemple de réalisation, l'organe 26 supprimant la convection comprend un manchon tubulaire 28 dont le sommet 46 est fermé et la base 48 est ouverte, le sommet 46 étant l'extrémité du manchon 28 plus proche de la calotte 34 de l'ampoule extérieure 10 et la base 48 étant l'extrémité du manchon 28 plus proche de la tige 22. 



  La lampe de la figure 2 est destinée à un fonctionnement vertical, la base dans le bas ou la base dans le haut. La lam- 

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 pe peut être mise en action horizontalement avec un effet de suppression de convection substantiel, mais inférieur à l'optimim. 



  La figure 3 représente un autre exemple de réalisation   pos-'   sible de l'invention dans une lampe à halogénure métallique pourvue d'un tube à arc 50 à double extrémité, monté dans l'ampoule extérieure 52. Le tube à arc 50 est monté au moyen d'une languette métallique 52 et d'un fil d'entrée de soutien 54. La languette 52 est enroulée étroitement autour du joint pressé 56 du tube à arc 50 et soudée au fil d'entrée de cadre rigide 58. Le fil de cadre 58 est soudé au fil d'entrée rigide 60 émanant de la tige 62. Le fil d'entrée de soutien 54 est inséré dans l'extrémité étroite 79 du ressort 77, le long de l'axe central de ce dernier.

   Le fil d'entrée 54, ainsi monté dans le ressort 77, procure une stabilité verticale à la structure interne au moyen de l'extrémité 64 du ressort 77 qui s'engage dans la cavité 66 formée dans la calotte 68 de l'ampoule extérieure 52. 



  Dans cet exemple de réalisation, l'organe de suppression de convection 66 est un manchon tubulaire 70 dont le sommet 72 est fermé et la base 74 est ouverte, le sommet 72 étant l'extrémité du manchon 70 plus proche de la calotte 68 et la base étant l'extrémité du manchon 70 plus proche de la tige 62. 



  Dans cet exemple de réalisation, l'organe de montage 76 du manchon 70 comprend un ressort 77, un fil d'entrée 54 et une languette métallique 52. Le fil d'entrée 54 se place aisément par l'intermédiaire d'un trou du sommet 72 du manchon 70. Ce manchon 70 présente deux encoches 78 contiguës à la base 74, lesquelles s'ajustent sur la languette métallique 52. Les encoches 58 sont maintenues en prise avec la languette 52, par suite de la force exercée sur le manchon 70 dans la direction de la tige 62 par le ressort 77. Grâce au système de montage tel qu'il est décrit ci-dessus, le manchon 70 reste aligné co-axialement par rapport au tube à 

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 arc 50.

   La géométrie de la zone à l'intérieur du manchon 70 entourant latéralement le tube à arc 50 reste fixe et les propriétés de suppression de convection, par exemple les valeurs du nombre de Rayleigh dans les conditions de fonctionnement, de la zone sont maintenues. 



  La charge 80, dont une partie est représentée comme une série de points au dessin, forme l'atmosphère ambiante à l'intérieur de l'ampoule extérieure 52 et est soumise à des courants de convection pendant le fonctionnement de la lampe. 



  Le fil 82 en forme d'arc connecte électriquement l'électrode la plus supérieure au fil d'entrée 84. 



  Pour les mêmes raisons exposées dans le présent mémoire concernant la lampe de la figure 1, les courants de convection de l'ampoule extérieure de la lampe de la figure 3 sont substantiellement supprimés pendant le fonctionnement continu de la lampe, même si la pression agissante de la charge de l'ampoule extérieure excède le dixième d'une atmosphère. 



  La lampe de la figure 3 est destinée à un fonctionnement vertical, la base dans le bas. Il existe d'autres exemples de réalisation possibles de l'invention comportant des tubes à arc à double extrémité qui peuvent fonctionner verticalement, la base dans le haut, ou qui peuvent fonctionner horizontalement. 



  Dans la plupart des exemples de réalisation, l'organe supprimant la convection peut procurer un avantage supplémentaire s'il est réalisé comme un dispositif de retenue dans le cas d'un éclatement du tube à arc. Par exemple, dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le manchon 70 empêche les tessons du tube à arc 50 de fracasser l'ampoule extérieure 52 au cas où le tube à arc 50 devrait éclater pour une raison quelconque. Au surplus, le ressort 77 et le fil d'entrée 54 coopèrent avec le manchon 70 pour que se réalise la fonction de retenue ; ces composants agissant ensemble absorbent une partie de l'énergie d'un éclatement du tube à arc et font 

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 dévier le reste de cette énergie vers la base de la lampe où elle a moins tendance à causer des détériorations à l'ampoule extérieure 52. 



  La figure 4 est un schéma des différentes phases d'un procédé de fabrication d'une lampe à décharge en arc à halogénure métallique pourvue d'une enceinte supprimant la convection. Le procédé comprend les phases suivantes : formation d'une ampoule extérieure ; formation d'un tube à arc contenant une charge incluant des additifs d'halogénure métallique ; formation d'une tige avec cornet ; montage du tube à arc sur la tige ; formation d'une enceinte ; montage de l'enceinte autour du tube à arc pour former un ensemble ; montage de l'ensemble dans l'ampoule extérieure, soudage du cornet de la tige sur l'ampoule extérieure ; mise sous vide de l'ampoule extérieure ; introduction de l'atmosphère désirée dans l'ampoule extérieure ; et scellement de l'ampoule extérieure. 



  Ainsi, on a prévu une lampe à décharge en arc à halogénure métallique pourvue d'un organe supprimant la convection, lequel apporte des caractéristiques actives substantiellemnt améliorées, ainsi que des procédés de fonctionnement et de fabrication de cette lampe. 



  Bien que l'on ait décrit et représenté ce que l'on considère actuellement comme des exemples de réalisation préférés de l'invention, il apparaîtra aux hommes de métier   spécialisés   dans la présente technique que divers changements et modifications peuvent être apportés à ceux-ci sans s'écarter de la portée de l'invention telle qu'elle est définie dans les revendications qui suivent.

Claims (20)

Revendications.

1. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique, caractérisée en ce qu'elle comprend a) une ampoule extérieure (10) ; b) un tube à arc (12) mis en place dans l'ampoule extérieure (10), ledit tube à arc (12) étant rempli d'une charge conte- nant des additifs d'halogénure métallique (14) ; c) une charge gazeuse dans l'ampoule extérieure (10), ladite charge étant soumise à des courants de convection pen- dant le fonctionnement de la lampe ; et d) un organe 26 pour supprimer les courants de convection de la charge de l'ampoule extérieure 10 durant le fonc- tionnement continu de la lampe.

2. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe supprimant la convection comprend : a) une enceinte dans l'enveloppe extérieure, ladite enceinte entourant le tube à arc (12) latéralement et au moins l'une de ses extrémités, l'enceinte transmettant la lumière visible ; et b) un organe de montage (36) pour monter et soutenir l'en- ceinte dans l'ampoule extérieure (10).

3. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'enceinte est formée et montée, par rapport au tube à arc (12), de telle sorte que la valeur du nombre de Rayleigh, dans l'atmosphère entourant latéralement le tube à arc (12), soit inférieure à 5 x 10 pendant le fonctionnement continu de la lampe.

4. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tube à arc (12) renferme une charge contenant du sodium.

5. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'ampoule extérieure <Desc/Clms Page number 18> 10 est munie d'un revêtement de luminophore sur la surface intérieure.

6. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pression à l'intérieur de l'ampoule extérieure (10) pendant le fonctionnement continu de la lampe est plus grande que le dixième d'une atmosphère.

7. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le tube à arc 12 est à double extrémité.

8. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le tube à arc 12 est à une seule extrémité.

9. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 8, caractérisée en ce que la puissance utile de la lampe est de 100 watts ou moins.

10. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique selon la revendication 9, caractérisée en ce que les additifs d'halogénure métallique 14 du tube à arc 12 sont partiellement vaporisés à la pleine température et pression de fonctionnement de la lampe.

11. Procédé pour améliorer les caractéristiques actives d'une lampe à décharge en arc à halogénure métallique comprenant une ampoule extérieure 10, un tube à arc 12 mis en place dans ladite ampoule extérieure 10 et contenant une charge incluant des additifs d'halogénure métallique 14, et une charge gazeuse dans l'ampoule extérieure 10, cette charge étant soumise à des courants de convection au cours du fonctionnement de la lampe, caractérisé en ce qu'il consiste à supprimer substantiellement les courants de convection se produisant à l'intérieur de l'ampoule extérieure dans l'atmosphère entourant latéralement le tube à <Desc/Clms Page number 19> arc pendant le fonctionnement en continu de la lampe.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la suppression de la convection est effectuée à l'aide d'un organe pour contrôler le nombre de Rayleigh dans l'atmosphère entourant latéralement le tube à arc durant le fonctionnement de la lampe, de telle sorte que la valeur dudit nombre de Rayleigh dans l'atmosphère soit inférieure à 5 x 10 pendant le fonctionnement continu de la lampe.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les additifs d'halogénure métallique (14) du tube à arc (12) sont partiellement vaporisés à la pleine pression et température de la lampe.

14. Procédé de fabrication d'une lampe à décharge en arc à halogénure métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à former une ampoule extérieure (10) ; à former un tube à arc (12) contenant une charge incluant des additifs d'halogénure métallique (14) ; à former une tige pourvue d'un cornet ; à monter le tube à arc (12) sur la tige ; à former une enceinte transmettant la lumière visible ; à monter l'enceinte autour du tube à arc (12) pour former un ensemble ; à monter l'ensemble dans l'ampoule extérieure (10), le cornet de la tige EMI19.1 étant soudé à ladite ampoule extérieure (10) ; à mettre sous vide l'ampoule extérieure (10) ; à remplir d'atmosphère dési- rée l'ampoule extérieure 10 ; et à sceller cette dernière sur le cornet de la tige.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'enceinte entoure le tube à arc (12) latéralement et autour d'au moins l'une de ses extrémités.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'atmosphère de l'ampoule extérieure (10) comprend de l'azote.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que <Desc/Clms Page number 20> la pression de l'atmosphère de l'ampoule extérieure 10 est plus grande que 20 torrs à la température ambiante.

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le tube à arc 12 est à double extrémité.

19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le tube à arc 12 est à seule extrémité.

20. Lampe à décharge en arc à halogénure métallique et procédés pour son fonctionnement et sa fabrication substantiellement tels que décrits précédemment et illustrés aux dessins annexés. p. pon de : Société dite : GTE PRODUCTS CORPORATION Anvers, le 17 août 1983.