La présente invention concerne une lampe électrique à incandescence. Elle concerne plus particulièrement une lampe miniature destinée à équiper une pièce à main dentaire pour éclairer le champ de travail de celle-ci.
Les lampes électriques à incandescence, notamment miniatures, sont bien connues. Elles comprennent essentiellement une ampoule en verre dans laquelle règne un vide poussé, un filament disposé à l'intérieur de l'ampoule, et deux conducteurs électriques traversant l'ampoule, une extrémité de chaque conducteur étant connectée à une extrémité du filament pour le soutenir et l'alimenter en énergie électrique à partir d'une source de courant extérieure. Pour des raisons de robustesse, les conducteurs électriques sont des fils de forte section qui établissent ainsi une liaison mécanique très rigide, surtout dans le sens longitudinal de la lampe, entre le filament et l'ampoule.
Dans des conditions d'utilisation normales, c'est-à-dire dans la majorité des cas, les lampes à incandescence ainsi réalisées présentent une durée de vie satisfaisante. Cette durée de de vie peut cependant être fortement réduite si les conditions de travail deviennent défavorables. En particulier lorsque l'ampoule de la lampe subit des vibrations de fréquence élevée qui mettent en oscillation le filament, lequel, étant alors soumis à de fortes contraintes, est susceptible de se rompre d'autant plus rapidement que sa température est élevée et que l'amplitude des oscillations est grande.
Les lampes miniatures, utilisées notamment dans les pièces à main dentaires, sont précisément soumises à de telles vibrations. Il faut rappeler en effet que ces pièces à main comportent un moteur rotatif, réalisé généralement sous la forme d'une turbine à air, qui entraîne une fraise à une vitesse d'environ 400 000 tours/minute. Or, l'axe de rotation du moteur est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la lampe, cette lampe étant en effet disposée dans le corps cylindrique de la pièce à main suivant l'axe de symétrie de celui-ci. Tout défaut d'équilibrage du moteur, inévitable et qui s'accentue avec le temps, produit alors des vibrations dont la fréquence est d'environ 6.6 kHz.
Ces vibrations sont transmises par le corps de la pièce à main à la lampe suivant sa direction la plus sensible, ce qui à pour effet de réduire souvent de façon importante la durée de vie, cela d'autant plus que la lampe contient généralement du krypton, ce gaz permettant d'accroître la luminosité du filament en permettant de le porter à une température plus élevée. Bien entendu il existe de nombreuses autres applications où la lampe se trouve dans des conditions d'utilisation semblables.
La durée de vie de ce type de lampe, qui est normalement de plusieurs dizaines d'heures, peut tomber ainsi dans une pièce à main dont le moteur est mal équilibré, par exemple par suite d'une usure qui serait par ailleurs acceptable, à quelques heures, voir à quelques minutes.
Ceci constitue un inconvénient important des lampes existant actuellement sur le marché car chaque panne d'éclairage oblige le praticien d'arrêter son travail pour changer la lampe défectueuse, ce qui entraîne une perte de temps et des frais, le prix d'une telle lampe étant relativement élevé.
Le but de la présente invention est de pallier cet inconvénient en proposant une lampe qui supporte sans dommage des vibrations de fréquence supérieure à une fréquence donnée.
Pour atteindre cet objectif, la lampe selon l'invention, comprenant une ampoule comportant deux extrémités et dans laquelle règne un vide poussé, un filament disposé dans l'ampoule en regard d'une extrémité et comportant deux bornes, et deux conducteurs de courant traversant l'ampoule par l'autre extrémité, chaque conducteur comportant une partie intérieure, disposée dans l'ampoule et connectée à une borne du filament, et une partie extérieure, située hors de l'ampoule et destinée à être reliée à une source de courant, est particulièrement remarquable en ce que la partie intérieure d'au moins un des conducteurs est déformable élastiquement pour atténuer la transmission des vibrations de l'ampoule à la borne correspondante du filament au-dessus d'une fréquence caractéristique.
D'autres caractéristiques et avantages de la lampe selon la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, un exemple de réalisation d'une telle lampe. Sur ce dessin, où les mêmes références se rapportent à des éléments analogues:
- la fig. 1 est une vue en coupe d'une lampe à incandescence miniature conventionnelle comprenant une ampoule et un module électrique; et
- les fig. 2 sont des vues de trois formes d'exécution du module électrique de la lampe selon l'invention.
La structure d'une lampe à incandescence miniature conventionnelle sera d'abord décrite, les inconvénients de cette structure permettant d'expliquer l'objet de la présente invention.
Sur la fig. 1, qui représente une telle lampe vue en coupe, on distingue une enveloppe 10 en verre de forme sensiblement cylindrique ayant un axe de symétrie longitudinal aa min . Cette enveloppe, dans laquelle règne un vide poussé ou une atmosphère de gaz neutre, ce gaz étant par exemple du krypton, comporte une extrémité jouant le rôle d'une lentille 11, et une extrémité opposée 12, appelée base.
A l'intérieur de l'ampoule 10 est disposé, en regard de la lentille 11, un filament 13 en fil fin de tungstène, ce filament comportant deux bornes 14, 14 min . Deux conducteurs électriques, référencés 15 et 15 min et qui se présentent sous la forme de deux fils métalliques de forte section, par exemple en kovar, traversent l'ampoule 10 dans la région de sa base 12. Chaque conducteur comporte ainsi une partie intérieure, référence respectivement 16 et 16 min , et une partie extérieure, notée respectivement 17 et 17 min . Les parties intérieures 16 et 16 min se trouvent dans l'ampoule 10 et elles sont reliées respectivement aux bornes 14 et 14 min du filament pour le soutenir et l'alimenter en énergie électrique.
Les parties 17 et 17 min se trouvent hors de l'ampoule 10, cette disposition permettant de les connecter à une source de courant non représentée et fournissant l'énergie nécessaire au fonctionnement de la lampe.
Les conducteurs 15 et 15 min sont en outre reliés l'un à l'autre par une perle de verre 18, l'ensemble formant avec le filament 13 un module électrique mécaniquement très rigide. L'ampoule 10 et le module électrique constituent d'abord deux éléments séparés, l'extrémité de l'ampoule opposée à la lentille 11 étant alors ouverte. Cette ouverture, par laquelle le filament 13 et les parties 16 et 16 min des conducteurs sont introduits dans l'ampoule, est ensuite scellée, après évacuation de l'air de l'ampoule, pour former la base 12. Il existe bien entendu d'autres modes de réalisation des lampes à incandescence, normales ou miniatures, en particulier sans perle 18.
Toutes ces réalisations ont cependant en commun d'établir, entre le filament 13 et l'ampoule 10, une liaison mécanique présentant une grande raideur, principalement dans le sens de l'axe aa', puisque les parties 16 et 16 min des conducteurs sont alors soumises essentiellement à des efforts de traction ou de compression.
Dans ces conditions, si l'ampoule 10 est mise en vibration suivant son axe longitudinal aa', par exemple dans une pièce à main dentaire, cette vibration, qui est transmise aux bornes 14, 14 min pratiquement sans atténuation, entraînera une oscillation forcée de forte amplitude du filament 13 puisque ce filament, étant réalisé en un fil fin, présente une grande souplesse. Les contraintes répétées produites dans le filament par cette oscillation ne manqueront pas de provoquer alors la rupture prématurée du fil, généralement en un point situé au milieu du filament, c'est-à-dire à l'endroit où l'amplitude de l'oscillation est la plus forte et la température la plus élevée.
L'effet destructeur des vibrations de l'ampoule 10 sur le filament 13 peut être éliminé par une construction appropriée du module électrique. Les fig. 2 montrant trois modes de réalisation d'une lampe selon l'invention comportant un tel module amélioré.
La partie de forte section du conducteur 15 du module électrique représenté sur la fig. 2a, après avoir traversé l'ampoule, non représentée, et la perle de verre 18, forme une borne 20 tout près de cette perle. Entre cette dernière borne et la borne 14 du filament, le conducteur 15 est constitué par un conducteur électrique 21 fin et souple, susceptible de se déformer élastiquement pour permettre à la borne 14 de se déplacer, mais dans des limites où elle ne risque pas de venir en contact de la paroi de l'ampoule. Pour améliorer la souplesse du conducteur 21 dans le sens de l'axe aa min , il peut avantageusement former au moins une boucle 22. Le conducteur 21 peut aussi avoir la forme d'un ressort hélicoïdal.
Bien entendu la borne 14 min est reliée de la même manière par un conducteur 21 min fin et souple, en faisant éventuellement une boucle 22 min , à une borne 20 min de la partie de forte section du conducteur 15 min . En d'autres termes, la partie intérieure 16 du conducteur 15, c'est-à-dire celle qui se trouve dans l'ampoule 10, présente une portion rigide située entre l'ampoule et la borne 20, et une portion déformable élastiquement située entre les bornes 20 et 14. La partie 16 min du conducteur 15 min présente les mêmes caractéristiques.
Le filament 13 est donc suspendu élastiquement par les conducteurs 21 et 21 min , et comme il prêsente une certaine masse, le filament 13 les conducteurs 21, 21 min forment un système oscillant. Or il est bien connu qu'un tel système constitue un filtre, ce filtre atténuant dans le cas présent fortement la transmission des vibrations de l'ampoule au filament au-dessus d'une fréquence caractéristique correspondant à la fréquence de résonance du système.
Dans le cas d'une pièce à main dentaire, la fréquence des vibrations, lorsque le moteur tourne à 400 000 tours/minute, est supérieure à 6 kHz. Si la fréquence de résonance du système est choisie par exemple égale à 1 kHz, le filtrage est très efficace et la rigidité des conducteurs 21, 21 min suffisante pour éviter leur flexion exagérée sous le poids du filament, cette flexion pouvant en effet amener le filament à toucher l'ampoule.
Pour abaisser la fréquence de résonance du système sans devoir trop diminuer la section des conducteurs 21 et 21 min , des masselottes 23 et 23 min représentées sur la fig. 2b, par exemple des perles de verre, peuvent être disposées sur ces conducteurs respectivement près des bornes 14 et 14 min . Dans une autre forme d'exécution, représentée sur la fig. 2c, les masselottes 23 et 23 min sont réunies en une seule masselotte ou entretoise isolante 24, par exemple en verre ou en céramique. Cette disposition présente l'avantage d'établir une liaison rigide entre les bornes 14 et 14 min , permettant de diminuer encore l'oscillation du filament 13.
Il va de soi que la lampe à incandescence qui vient d'être décrite peut subir différentes modifications et se présenter sous d'autres variantes, évidentes à l'homme du métier, sans sortir du cadre de la présente invention.
The present invention relates to an incandescent electric lamp. It relates more particularly to a miniature lamp intended to equip a dental handpiece to illuminate the field of work thereof.
Incandescent electric lamps, especially miniature ones, are well known. They essentially include a glass bulb in which there is a high vacuum, a filament disposed inside the bulb, and two electrical conductors passing through the bulb, one end of each conductor being connected to one end of the filament to support it. and supply it with electrical energy from an external current source. For reasons of robustness, the electrical conductors are wires of large section which thus establish a very rigid mechanical connection, especially in the longitudinal direction of the lamp, between the filament and the bulb.
Under normal conditions of use, that is to say in the majority of cases, the incandescent lamps thus produced have a satisfactory lifetime. This service life can however be greatly reduced if working conditions become unfavorable. In particular when the bulb of the lamp undergoes vibrations of high frequency which put in oscillation the filament, which, being then subjected to strong stresses, is likely to break all the more quickly as its temperature is high and that l he amplitude of the oscillations is large.
Miniature lamps, used in particular in dental handpieces, are precisely subjected to such vibrations. It should indeed be recalled that these handpieces comprise a rotary motor, generally produced in the form of an air turbine, which drives a milling cutter at a speed of approximately 400,000 revolutions / minute. However, the axis of rotation of the motor is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the lamp, this lamp being in fact arranged in the cylindrical body of the handpiece along the axis of symmetry thereof. Any inevitable imbalance in the motor which increases over time produces vibrations with a frequency of around 6.6 kHz.
These vibrations are transmitted by the body of the handpiece to the lamp in its most sensitive direction, which often has the effect of significantly reducing the service life, all the more since the lamp generally contains krypton , this gas making it possible to increase the brightness of the filament while allowing it to be brought to a higher temperature. Of course there are many other applications where the lamp is in similar conditions of use.
The lifespan of this type of lamp, which is normally several tens of hours, can thus fall into a handpiece whose motor is unbalanced, for example as a result of wear which would otherwise be acceptable, at a few hours, see a few minutes.
This constitutes a significant disadvantage of the lamps currently existing on the market because each light failure obliges the practitioner to stop his work to change the defective lamp, which involves a loss of time and costs, the price of such a lamp being relatively high.
The object of the present invention is to overcome this drawback by proposing a lamp which withstands without damage vibrations of frequency greater than a given frequency.
To achieve this objective, the lamp according to the invention, comprising a bulb having two ends and in which there is a high vacuum, a filament disposed in the bulb opposite one end and comprising two terminals, and two current conductors passing through the bulb by the other end, each conductor comprising an inner part, disposed in the bulb and connected to a terminal of the filament, and an outer part, located outside the bulb and intended to be connected to a current source , is particularly remarkable in that the inner part of at least one of the conductors is elastically deformable to attenuate the transmission of the vibrations of the bulb to the corresponding terminal of the filament above a characteristic frequency.
Other characteristics and advantages of the lamp according to the present invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawing and giving, by way of explanation but in no way limiting, an exemplary embodiment of such a lamp. In this drawing, where the same references relate to similar elements:
- fig. 1 is a sectional view of a conventional miniature incandescent lamp comprising a bulb and an electrical module; and
- figs. 2 are views of three embodiments of the electric module of the lamp according to the invention.
The structure of a conventional miniature incandescent lamp will first be described, the drawbacks of this structure making it possible to explain the object of the present invention.
In fig. 1, which represents such a lamp seen in section, there is a glass envelope 10 of substantially cylindrical shape having a longitudinal axis of symmetry aa min. This envelope, in which there is a high vacuum or an atmosphere of neutral gas, this gas being for example krypton, has one end acting as a lens 11, and an opposite end 12, called the base.
Inside the bulb 10 is arranged, opposite the lens 11, a filament 13 made of fine tungsten wire, this filament comprising two terminals 14, 14 min. Two electrical conductors, referenced 15 and 15 min and which are in the form of two metallic wires of large section, for example in kovar, pass through the bulb 10 in the region of its base 12. Each conductor thus has an inner part, reference respectively 16 and 16 min, and an external part, noted respectively 17 and 17 min. The interior parts 16 and 16 min are located in the bulb 10 and they are connected respectively to the terminals 14 and 14 min of the filament to support it and supply it with electrical energy.
The parts 17 and 17 min are located outside the bulb 10, this arrangement making it possible to connect them to a current source not shown and providing the energy necessary for the operation of the lamp.
The conductors 15 and 15 min are further connected to each other by a glass bead 18, the assembly forming with the filament 13 an electrically mechanically very rigid module. The bulb 10 and the electrical module first constitute two separate elements, the end of the bulb opposite to the lens 11 then being open. This opening, through which the filament 13 and the parts 16 and 16 min of the conductors are introduced into the bulb, is then sealed, after evacuation of the air from the bulb, to form the base 12. There are of course d other embodiments of incandescent lamps, normal or miniature, in particular without pearl 18.
All these achievements have in common, however, to establish, between the filament 13 and the bulb 10, a mechanical connection having a great stiffness, mainly in the direction of the axis aa ', since parts 16 and 16 min of the conductors are then essentially subjected to tensile or compressive forces.
Under these conditions, if the bulb 10 is vibrated along its longitudinal axis aa ′, for example in a dental handpiece, this vibration, which is transmitted to the terminals 14, 14 min practically without attenuation, will cause a forced oscillation of high amplitude of the filament 13 since this filament, being made of a fine wire, has great flexibility. The repeated stresses produced in the filament by this oscillation will not fail to cause the premature break of the wire, generally at a point located in the middle of the filament, that is to say where the amplitude of the oscillation is the strongest and the temperature highest.
The destructive effect of the vibrations of the bulb 10 on the filament 13 can be eliminated by an appropriate construction of the electrical module. Figs. 2 showing three embodiments of a lamp according to the invention comprising such an improved module.
The large section of the conductor 15 of the electrical module shown in FIG. 2a, after having passed through the bulb, not shown, and the glass bead 18, forms a terminal 20 very close to this bead. Between this last terminal and the terminal 14 of the filament, the conductor 15 is constituted by a thin and flexible electrical conductor 21, capable of deforming elastically to allow the terminal 14 to move, but within limits where it does not risk come into contact with the bulb wall. To improve the flexibility of the conductor 21 in the direction of the axis aa min, it can advantageously form at least one loop 22. The conductor 21 can also have the shape of a helical spring.
Of course the 14 min terminal is connected in the same way by a fine and flexible 21 min conductor, possibly making a 22 min loop, to a 20 min terminal of the large section portion of the 15 min conductor. In other words, the inner part 16 of the conductor 15, that is to say that which is located in the bulb 10, has a rigid portion located between the bulb and the terminal 20, and an elastically deformable portion located between terminals 20 and 14. The 16 min part of the 15 min conductor has the same characteristics.
The filament 13 is therefore suspended elastically by the conductors 21 and 21 min, and as it has a certain mass, the filament 13 the conductors 21, 21 min form an oscillating system. However, it is well known that such a system constitutes a filter, this filter greatly attenuating in this case the transmission of vibrations from the bulb to the filament above a characteristic frequency corresponding to the resonant frequency of the system.
In the case of a dental handpiece, the frequency of the vibrations, when the engine is running at 400,000 rpm, is greater than 6 kHz. If the resonant frequency of the system is chosen for example equal to 1 kHz, the filtering is very effective and the rigidity of the conductors 21, 21 min sufficient to avoid their exaggerated bending under the weight of the filament, this bending can indeed bring the filament to touch the bulb.
To lower the resonant frequency of the system without having to reduce the cross section of the conductors 21 and 21 min too much, the counterweights 23 and 23 min shown in FIG. 2b, for example glass beads, can be placed on these conductors respectively near the terminals 14 and 14 min. In another embodiment, shown in FIG. 2c, the weights 23 and 23 min are combined into a single insulating weight or spacer 24, for example made of glass or ceramic. This arrangement has the advantage of establishing a rigid connection between the terminals 14 and 14 min, making it possible to further reduce the oscillation of the filament 13.
It goes without saying that the incandescent lamp which has just been described can undergo different modifications and come in other variants, obvious to a person skilled in the art, without departing from the scope of the present invention.