BE898336A

BE898336A - Lampe a decharge.

Info

Publication number: BE898336A
Application number: BE0/211954A
Authority: BE
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1983-11-29
Publication date: 1984-05-29
Also published as: FR2537340B1; JPH0630239B2; FR2537340A1; DE3341846C2; NL8204653A; GB2132011A; IT1167668B; IT8323926A0; CA1201756A; GB8331819D0; US4594529A; DE3341846A1; JPS59111244A; NL184550C; NL184550B; GB2132011B

Abstract

La lampe à décharge fournit un arc concentré et un rendement élevé, meme dans une position de fonctionnement horizontale. Placée dans un réflecteur, la lampe peut convenir pour un projecteur dans des véhicules. La lampe contient un remplissage ionisable de gaz rare, de mercure et d'iodure métallique, la quantité de mercure étant tributaire du diamètre D de l'ampoule 1 de la distance d comprise entre les sommets des électrodes 2 et de la distance 1 sur laquelle les électrodes font saillie dans l'ampoule. La lampe peut etre muni d'un écran, d'un culot ou etre incorporée dans un réflecteur présentant une vitre avant.

Description

MÉMOIRE DESCRIPTIF
EMI1.1
DÉPOSÉ A L'APPUI DE BREVET FORMEE PAR
N. V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN pour
Lampe à décharge.

Demande de brevet aux Pays-Bas NO 8204653 du 1er décembre 1982 en sa faveur

"Lampe à décharge".

L'invention concerne une lampe à décharge propre à être utilisée dans un réflecteur comme lampe pour projecteur dans des véhicules, lampe à décharge qui comporte une ampoule en verre de quartz présentant une enceinte à décharge allongée, dans laquelle une électrode est disposée près de chacune des extrémités électrodes à partir desquelles des entrées de courant traversent une fermeture étanche au vide de l'enceinte à décharge, alors que l'enceinte à décharge est munie d'un remplissage de gaz ionisable. Une telle lampe est connue du brevet allemand 2.043. 179.

L'utilisation d'une lampe à décharge dans les projecteurs de voiture est intéressante, étant donné le rendement élevé que pré- sentent des lampes à décharge, comparativement aux lampes à incandescence utilisées en pratique. Toutefois, la lampe connue présente l'inconvénient de l'étendue de l'arc à décharge, parce qu'il faut une source lumineuse compacte pour l'obtention d'un bon faisceau de lumière. De plus, dans le cas d'application dans des projecteurs de voiture, la lampe à décharge doit être disposée de façon que son tra jet à décharge soit pratiquement horizontal. Par suite de cette dis- position, l'arc à décharge gauchit vers le haut. Toutefois, il en résulte une influence très désavantageuse sur le faisceau lumineux formé par les phares.

Notamment pour les lampes destinées à former un faisceau code pour véhicules, de concert avec un réflecteur, une vitre et un écran assurant le blindage d'une partie de réflecteur, il importe que l'arc à décharge soit concentré (non diffus) et au moins approximativement droit.

Or, l'invention vise à fournir une lampe à décharge délivrant un arc à décharge au moins approximativement droit, concentré à l'état de fontionnement horizontal et présentant un rendement élevé.

Conformément à l'invention, ce but est atteint avec une lampe à décharge du genre mentioné dans le préambule du fait que le remplissage gazeux contient du gaz rare, du mercure et de l'halogénu- re métallique, que l'épaisseur de paroi t de l'ampoule mesurée au milieu entre les électrodes est de 1,5 à 2,5 mm, que le diamètre D de l'ampoule au milieu entre les électrodes est de 1 à 3 mm, que la dis- tance d comprise entre les sommets des électrodes est de 3,5 à

6 mm, que la distance 1 sur laquelle les électrodes font chacune saillie dans l'ampoule est de 1,5 à 2,5 mm, et que la quantité de mercure, A en mg, dans l'ampoule répond à la formule,
EMI3.1
0, 002. (d+. JL) D exp 2 4 0, 2. (d+4. 1) D exp (1/3) formule dans laquelle D, d et 1 sont exprimés en mm.

On a constaté que l'arc de cette lampe à décharge est concentré, au moins approximativement droit, et fournit un rendement élevé. Au centre, entre les électrodes, l'arc à décharge présente un diamètre qui ne dépasse pas environ 1,5 mm. A ce sujet, par"diamètre", il y a lieu d'entendre la distance comprise entre deux endroits diamétralement opposés de l'arc, situés au milieu entre les électrodes où l'intensité lumineuse est de 20% de l'intensité maximale de l'arc. Ce petit diamètre illustre le caractère concentré, non diffus, de l'arc. De plus, au centre entre les électrodes, l'axe géométrique de l'arc à décharge est décalé de moins de 0,5 mm par rapport à la ligne droite imaginaire reliant les points d'action de l'arc sur les électrodes.

Ces propriétés de l'arc à décharge s'obtiennent par l'ensemble de dispositions par lesquelles la lampe conforme à l'invention se distingue de la lampe connue décrite dans le préambule. Dans le cas de plus grandes quantités de mercure que la quantité définie, l'arc à décharge est courbé, alors que dans le cas de plus petites quantités, le rendement est faible et la lampe est inutilisable. Même dans le cas de plus grandes valeurs de D, l'arc à décharge est courbé et non concentré, alors qu'avec de plus petites valeurs que la valeur définie, le rendement est faible et la lampe inutilisable par suite de pertes thermiques.

On a constaté que les halogénures métalliques sont insuffisamment évaporés, de sorte que le rendement de la lampe est trop faible lorsque les électrodes font saillie dans l'ampoule sur une plus grande distance 1 que la distance définie, alors qu'avec une plus petite distance, le verre de l'ampoule est exposé à une charge thermique inadmissiblement élevée. L'épaisseur de paroi t est d'importance pour les températures de l'ampoule. Dans le cas de plus faibles épaisseurs que les valeurs indiquées, il existe de grandes différences de température sur la périphérie de l'ampoule. Du côté supérieur l'ampoule présente à l'extérieur une température plus élevée que celle à laquelle résiste le verre, alors que du côté infé-

rieur, l'ampoule présente une température trop basse.

Si l'épaisseur de paroi de l'ampoule dépasse la valeur maximale, toute l'ampoule acquiert une température trop basse pour présenter un rendement convenable. Tant dans le cas de plus grandes que de plus petites valeurs de d, il ne s'avère pas possible de former un bon faisceau code avec la lampe.

Comme gaz d'amorçage la lampe contient un gaz rare, par exemple de l'argon, du krypton, du xénon ou leurs mélanges, sous une pression de 3000 Pa ou d'une valeur plus élevée. A titre d'exemples d'halogénures métalliques pouvant être utilisés, on peut mentionner les iodures des terres rares, de scandium, de thorium ; de métal alcalin, d'étain, de thallium, d'indium et de cadmium et les mélanges d'iodures, comme l'iodure de scandium, l'iodure de thorium et l'iodure de sodium. Ils augmentent le rendement de la lampe et confèrent à la décharge du mercure une meilleure couleur, moins bleuâtre, et un meilleur rendu des couleurs, ce qui est d'importance pour l'observation et l'interprétation de panneaux de signalisation. Dans le cas d'une tension de fonctionnement d'environ 80 à 120V, la lampe consomme une puissance d'environ 20 à 50 W.

En en ce qui concerne la forme de l'enceinte à décharge, la lampe conforme à l'invention peut être comparée plus ou moins avec la lampe du brevet des Etat-Unis d'Amérique 3,259, 777. Toutefois, les lampes décrites dans ce brevet présentent des propriétés différentes, qui les rendent impropres à l'application aux projecteurs de voiture.

Les lampes consomment des puissances élevées même très élevées, de sorte que le flux lumineux engendré ne peut être utilisé. De plus, ces lampes connues ne contiennent pas de mercure et l'arc à décharge est relativement diffus.

En revanche, la demande de brevet britannique 2.000. 637 décrit des lampes à décharge dans de l'halogénure métallique contenant du mercure et un gaz rare, consommant une puissance inférieure à 250 W. Selon cette demande, l'enceinte à décharge doit être ovoïdale ou sphérique et cet espace est de préférence plus large par rapport à sa longueur à mesure que la puissance de la lampe est plus faible.

Dans le cas d'une puissance de 30 W, l'enceinte à décharge de la lampe décrite est même sphérique. La paroi de l'ampoule est en outre mince. On a constaté que cette lamoe connue de faible ouissance-

présente un arc à décharge qui est inadmissiblement courbé pour l'application aux projecteurs.

La lampe conforme à l'invention peut être munie d'un culot afin de pouvoir être placée comme lampe échangeable dans un projecteur, muni d'un réflecteur et d'une vitre avant. Afin d'éviter des réflexions, la lampe ne présente de préférence pas d'ampoules extérieures. Une autre possibilité consiste à réunir la lampe avec un réflecteur et une vitre avant en une unité. De par son arc concentré au moins pratiquement droit, la lampe convient notamment pour former un faisceau code par application d'un écran s'étendant à côté du trajet entre les électrodes et assurant ainsi le blindage d'une partie de réflecteur. Un tel écran peut être constitué par une substance céramique.

Du fait que la lampe conforme à l'invention présente une luminance très élevée dépassant plusieurs fois celle d'une lampe à incandescence à l'halogène, il suffit d'utiliser unréflecteur présentant une assez petite surface réflectrice pour obtenir les faisceaux normalisés usuels. Ainsi, il est possible d'appliquer un réflecteur si aplati que la vitre avant n'a qu'une hauteur de quelques centimètres, par exemple 5 centimètres. Il en résulte l'avantage que le nez d'un véhicule auquel peut être appliquée la lampe conforme à l'invention peut être plus bas, de sorte que le véhicule présente moins de résistance à l'air.

D'une façon générale, l'enceinte à décharge de la lampe conforme à l'invention est essentiellement en forme de cylindre de révolution bien qu'elle puisse se rétrécir vers les extrémités de l'ampoule. Dans les formes de réalisation présentant le reste d'un queusot, ce dernier se trouve, si possible, dans la proximité d'une électrode. Même si le reste de queusot se trouve entre les électrodes, ce reste est réduit autant que possible afin d'éviter la formation d'un endroit froid, tout comme l'agrandissement du volume de l'ampoule par suite de ce reste de queusot. Pour déterminer la quantité de mercure contenue dans la lampe, le diamètre interne D de l'ampoule est mesuré dans un plan passant par l'axe géométrique de l'ampoule, plan dans lequel ne se trouve pas le reste du queusot.

L'ampoule présente une paroi relativement épaisse, ce qui permet d'obtenir une température plus homogène sur la périphérie de la lam-

pe. Sur toute la longueur de l'enceinte à décharge l'épaisseur de paroi de l'ampoule peut être égale, mais d'autre part, elle peut être plus petite près des extrémités de l'enceinte à décharge. Comme dans lesdites lampes connues, les fermetures étanches au vide de l'ampoule sont en général de faibles dimensions transversales, afin de limiter les pertes thermiques. A l'endroit des fermetures, les entrées de courant peuvent être formées par des feuilles métalliques mais dans une forme de réalisation avantageuse-étant données les faibles dimensions transversales de la fermeture-elles sont constituées par du fil métallique.

Les descriptions ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien omprendre comment l'invention peut être réalisée.

La figure 1 représente en coupe longitudinale une lampe ;
La figure 2 représente en coupe une autre forme de réalisation d'une lampe ;
La figure 3 représente une vue latérale d'une lampe munie d'un culot.

La figure 4 représente ue coupe longitudinale d'une unité de lampe-réflecteur, la lampe étant en vue latérale.

La lampe représentée sur la figure 1 présente une ampoule en verre de quartz tubulaire 1 dans chacune de ses extrémités est disposée une électrode 2. Sur la figure, l'électrode peut être un fil de tungstène thorié, mais l'électrode peut également être constituée par un fil de tungstène enroulé hélicoîdalement sur un fil. Des entrées de courant 4,3 s'étendent à partir des électrodes à travers une fermeture étanche au vide 5 de l'ampoule vers l'extérieur. Sur la figure, les entrées de courant sont constituées chacune par une feuille métallique 4, en tungstène ou en molybdène, et un fil 3, en général en molybdène. Sur la figure, la fermeture étanche au vide 5 est un pincement. Toutefois, une autre possibilité consiste dans une fermeture obtenue par fusion du verre de quartz avec un fil revêtu de verre de quartz.

Dans ce cas, le fil réunit en soi les fonctions de l'électrode 2, de la feuille 4 et du fil 3.

Le diamètre interne de l'ampoule 1 au milieu entre les électrodes 2 est indiqué par D ; la distance comprise entre les som-

mets des électrodes 2 par d la distance sur laquelle les électrodes font chacune saillie dans l'ampoule par JL et l'épaisseur de la paroi de l'ampoule 1, mesurée au milieu entre les électrodes par t.

L'ampoule est remplie d'un mélange de gaz rare, de mercure et d'halogénure métallique.

Exemple
Un exemple d'une lampe conforme à l'invention présentant la forme selon la figure 1 est caractérisé par les valeurs suivantes :
EMI7.1
D= D3 3 mm) d 4, 5 mm (3, 5 s ] 1, 0 mm (0, 5 JL 1, 5 mm)
2, 5 mm (1t = 1, 75 mm (1, 5t2, 5mm) A = 1, 8 mg (0,002. (d+4. 1) D exp 2. A O, 2. (d+4. 1) D exp (1/3), argon : pression de remplissage 53.500 Pa.

Mélange d'iodure de sodium, d'iodure de scandium, d'iodure de thorium : 1 mg.

Rapport molaire des iodures : 94,5 : 4,4 : 1,1.

La lampe fonctionnait en position horizontale sous une tension de 100 V, 7 kHz et consommait une puissance de 35 W. Le flux lumineux de la lampe était de 2500 lm. L'arc à décharge présentait un diamètre de 1 mm au milieu entre les électrodes et son axe géométrique était décalé à cet endroit de 0,4 mm par rapport à la ligne droite imaginaire reliant les points d'action de l'arc aux électrodes qui présentaient un diamètre de 350/um.

Sur la figure 2, les pièces correspondantes présentent un chiffre de référence supérieur de 5 à celui de la figure 1. L'enceinte (à décharge) dans l'ampoule 6 est ici allongée et en forme de tonneau.

Sur la figure 3, la lampe 11 présente un culot 12 et un écran 13 qui s'étend à côté du trajet entre les électrodes et lorsque la lampe est placée dans un réflecteur, cet écran assure les blindages d'une partie de ce dernier de façon à former un faisceau code.

Sur la figure 4, la lampe 11 est placée, ensemble avec un écran 13 dans un réflecteur 14 muni d'une vitre avant 15. Le réflecteur est courbé de façon parabolique, mais ses faces supérieure et inférieure sont coupées planes. Les coupes sont réalisées de façon

que l'axe optique du réflecteur sur lequel est montée la lampe se situe au-dessous de la moitié de la hauteur du réfleteur. La partie du réflecteur située au-dessous de l'axe optique est en majeure partie blindée par l'écran 13. Par suite de la disposition géométriquement asymétrique de la lampe, pour la hauteur de réflecteur donnée, une assez grande surface réflectrice est active pour la formation d'un faisceau code.

Une fois montée dans un réflecteur selon la figure, la lampe de l'exemple décrit ci-dessus, présentant une hauteur totale de 5 cm, fournit un très bon faisceau code.

Claims

REVENDICATIONS : 1. Lampe à décharge propre à être utilisée dans un réflecteur comme lampe pour projecteur dans les véhicules, lampe à décharge qui comporte une ampoule en verre de quartz présentant une enceinte à décharge allongée, dans laquelle une électrode est disposée près de chacune de ses extrémités, électrodes à partir desquelles des entrées de courant traversent une fermeture étanche au vide de l'enceinte à décharge, alors que l'enceinte à décharge est munie d'un remplissage de gaz ionisable, caractérisée en ce que le remplissage gazeux contient du gaz rare, du mercure et de l'halogénure métallique, que l'épaisseur de paroi t de l'ampoule mesurée au milieu entre les électrodes est de 1,5 à 2,5 mm, que le diamètre D de l'ampoule au milieu entre les électrodes est de 1 à 3.

mm, que la distance d comprise entre les sommets des électrodes est de 3,5 à 6 mm, que la distance 1 sur laquelle les électrodes font chacune saillie dans l'ampoule est de 1,5 à 2,5 mm, et la quantité de mercure, A en mg, dans l'ampoule répond à la formule, 0, 002. (d+4. 1) D exp 2 AL0, 2. (d+4. 1) D exp (1/3), formule dans laquelle D, d et 1 sont exprimés en mm.
2. Lampe à décharge selon la revendication 1 munie d'un culot et d'un écran s'étendant à côté du trajet entre les électrodes.
3. Lampe à décharge selon la revendication 1, munie d'un réflecteur, d'une vitre avant et d'un écran assurant le blindage d'une partie du réflecteur.