FR2522441A1 - FLUORESCENT LAMP WITH ARC DISCHARGE - Google Patents

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FR2522441A1
FR2522441A1 FR8303223A FR8303223A FR2522441A1 FR 2522441 A1 FR2522441 A1 FR 2522441A1 FR 8303223 A FR8303223 A FR 8303223A FR 8303223 A FR8303223 A FR 8303223A FR 2522441 A1 FR2522441 A1 FR 2522441A1
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lamp
lamp according
arc
phosphor
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FR8303223A
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Inventor
Peter Dexter Johnson
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/18Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent
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    • H01J61/42Devices for influencing the colour or wavelength of the light by transforming the wavelength of the light by luminescence
    • H01J61/44Devices characterised by the luminescent material

Abstract

LAMPE FLUORESCENTE A RENDEMENT ET DUREE DE VIE ELEVES ET BON RENDU DE LA COULEUR. ELLE COMPORTE UN TUBE A ARC 20, ETANCHE AUX GAZ, TRANSMETTEUR DE LUMIERE ULTRAVIOLETTE ET VISIBLE, POURVU D'ELECTRODES A SES EXTREMITES; UNE AMPOULE EXTERIEURE 12 QUI TRANSMET LA LUMIERE VISIBLE ENTOURANT LE TUBE A ARC, REVETUE INTERIEUREMENT D'UN LUMINOPHORE 14 SENSIBLE A LA LUMIERE ULTRAVIOLETTE ET POURVUE DE CONDUCTEURS ELECTRIQUES 16 LA TRAVERSANT ET RELIES AUX ELECTRODES DU TUBE A ARC; ET UN MILIEU DE DECHARGE VAPORISABLE COMPOSE D'UN MELANGE DE MERCURE ET D'HALOGENURE DE THALLIUM PLACE DANS LE TUBE A ARC. APPLICATION AUX LAMPES FLUORESCENTES.FLUORESCENT LAMP WITH HIGH PERFORMANCE AND LIFETIME AND GOOD COLOR RENDERING. IT CONTAINS AN ARC TUBE 20, TIGHT TO GAS, TRANSMITTER OF ULTRAVIOLET AND VISIBLE LIGHT, PROVIDED WITH ELECTRODES AT ITS ENDS; AN EXTERNAL BULB 12 WHICH TRANSMITS VISIBLE LIGHT SURROUNDING THE ARC TUBE, INTERNALLY COATED WITH A LUMINOPHORE 14 SENSITIVE TO ULTRAVIOLET LIGHT AND PROVIDED WITH ELECTRIC CONDUCTORS 16 THROUGH IT AND CONNECTED TO THE ELECTRICAL CONDUCTORS OF THE TUBE; AND A VAPORIZABLE DISCHARGE MEDIUM CONSISTING OF A MIXTURE OF MERCURY AND THALLIUM HALOGENIDE PLACED IN THE ARC TUBE. APPLICATION TO FLUORESCENT LAMPS.

Description

L'invention concerne des lampes fluorescentes et, plus particulièrement,The invention relates to fluorescent lamps and, more particularly,

des lampes fluorescentes contenant un  fluorescent lamps containing a

tube intérieur à décharge en arc L'invention concerne égale-  inner tube with arc discharge The invention also relates to

ment une lampe à combinaison fonctionnant par fluorescence et par décharge en arc dont le flux lumineux, notamment en ce qui concerne la couleur, peut varier entre la lumière émanant de  a fluorescence and arc discharge combination lamp whose luminous flux, especially with regard to color, may vary between light emanating from

l'arc et la lumière émanant du luminophore.  the arc and the light emanating from the phosphor.

La plupart des besoins actuels sont assurés par des lampes à incandescence peu efficaces Le prix des lampes à  Most of today's needs are met by inefficient incandescent lamps.

incandescence est relativement peu élevé, et elles sont fabri-  incandescence is relatively low, and they are

quées en grandes quantités en faisant appel à une technologie  in large quantities using technology

connue; mais le coût croissant de l'énergie électrique a récem-  known; but the rising cost of electric power has recently

ment modifié la situation économique Si l'on considère notam-  changed the economic situation.

ment le coût de fonctionnement des lampes à incandescence et leur durée de vie relativement courte, on peut estimer que ce ne sont pas des lampes économiques dans certains cas, surtout si on les capare à des lampes à rendement élevé et longue durée de vie Différentes conceptions et géométries ont été étudiées afin d'assurer les besoins en lampes hautement efficaces à longue  the operating cost of incandescent lamps and their relatively short life expectancy, it can be considered that they are not economic lamps in some cases, especially if they are shielded by high efficiency lamps and long life Different designs and geometries have been studied to ensure the needs of highly efficient lamps with long

durée de vie.lifetime.

Les lampes classiques, avec rayonnement visible formé à partir d'un revêtement luminophore à l'intérieur d'un tube à décharge sous vide partiel, sont efficaces et ont une  Conventional lamps, with visible radiation formed from a phosphor coating inside a partial vacuum discharge tube, are effective and have a

longue durée de vie; mais elles n'ont pas la géométrie néces-  long life expectancy; but they do not have the necessary geometry

saire pour une utilisation avec des montages et luminaires classiques. Il existe une lampe potentielle de remplacement, la lampe à champ électrique solenoldal, dont le fonctionnement est similaire à celui d'une lampe fluorescente, mais dans la quelle un ballast électronique commande un noyau de ferrite placé dans un milieu a décharge en arc, afin de former un rayonnement ultraviolet qui heurte le revêtement luminophore de la paroi du tube, ce qui permet d'obtenir le rayonnement  for use with conventional fixtures and fixtures. There is a potential replacement lamp, the solenoldal electric field lamp, whose operation is similar to that of a fluorescent lamp, but in which an electronic ballast controls a ferrite core placed in an arc discharge medium, so to form ultraviolet radiation that strikes the phosphor coating of the tube wall, thereby obtaining the radiation

souhaité Ces lampes sont petites, compactes et avec un bal-  These lamps are small, compact and with a bal-

last électronique approprié peuvent aisément remplacer les  electronic devices can easily replace

lampes à incandescence classiques dans la plupart des montages.  conventional incandescent lamps in most fixtures.

Il ne s'agit toutefois pas d'une lampe à arc avec source principale de lumière provenant d'une décharge en arc; il  It is not, however, an arc lamp with a main source of light from an arc discharge; he

s'agit plutôt d'une lampe fluorescente dont la source de lu-  rather a fluorescent lamp whose source of light

mière principale est le rayonnement issu d'un matériau lumi-  main source is radiation from a luminous material

nophore.nophore.

Une autre possibilité importante de remplacement -  Another important alternative opportunity -

des lampes à incandescence est la lampe HARLAC développée par  incandescent lamps is the HARLAC lamp developed by

la demanderesse HARLAC est une marque de fabrique de la Com-  the applicant HARLAC is a trademark of the Com-

pagnie General Electric, Cleveland, Ohio Il s'agit d'une lampe dont la sortie lumineuse n'est dûe qu'au rayonnement électromagnétique visible dans le tube à décharge lui-même, ce tube étant entouré d'une ampoule extérieure de protection et d'isolation thermique Dans la lampe HARLAC, le spectre de couleur nominal en sortie n'est fonction que des éléments constituant le tube à arc et des conditions de fonctionnement  General Electric Company, Cleveland, Ohio This is a lamp whose luminous output is due only to the electromagnetic radiation visible in the discharge tube itself, this tube being surrounded by an outer protective bulb and In the HARLAC lamp, the nominal color spectrum at the output depends only on the elements constituting the arc tube and the operating conditions

dans ce tube.in this tube.

Une autre possibilité récente de remplacement des lampes à incandescence est donnée par les lampes à décharge "repliées"; il s'agit d'une lampe fluorescente classique dont  Another recent possibility of replacing incandescent lamps is given by "dumped" discharge lamps; it is a classic fluorescent lamp which

le tube à décharge est replié ou configuré de manière à défi-  the discharge tube is folded or configured to define

nir un long trajet de décharge.a long discharge path.

La demande de brevet E U A 288 822, décrit une lampe fluorescente compacte à excitation par arc Dans cette demande on décrit la combinaison d'une lampe fluorescente et d'une lampe à décharge en arc dont la configuration, très avantageuse, permet d'isoler physiquement et de séparer le  The patent application US Pat. No. 288,822 describes a compact fluorescent lamp with arc excitation. In this application, the combination of a fluorescent lamp and an arc discharge lamp is described whose configuration, which is very advantageous, makes it possible to isolate physically. and to separate the

luminophore du plasma de l'arc de décharge lui-même On uti-  plasma phosphor of the discharge arc itself.

lise notamment dans cette lampe des halogénures d'argent, de rhénium et de cuivre pour obtenir le rayonnement ultraviolet utile Dans la présente invention, on utilise un mélange d'halogénures de thallium et de mercure pour produire le flux lumineux d'un tube à arc dont les propriété spectrales sont très différentes de celles obtenues avec la lampe décrite dans la demande ci-dessus Dans la présente invention ce sont les propriétés spectrales, particulières et originales, du flux lumineux du tube à arc qui en permettent l'utilisation  In particular, this lamp contains silver, rhenium and copper halides to obtain the ultraviolet radiation that is useful. In the present invention, a mixture of thallium and mercury halides is used to produce the luminous flux of an arc tube. whose spectral properties are very different from those obtained with the lamp described in the above application. In the present invention, it is the particular and original spectral properties of the luminous flux of the arc tube which allow its use.

avec certains matériaux luminophores, de sorte que l'on puis-  with certain phosphor materials, so that one can-

se fabriquer une lampe avant un excellent rendu de la couleur.  to make a lamp before an excellent rendering of the color.

On sait, par exemple, qu'un arc dans de l'iodure de thallium-  It is known, for example, that an arc in thallium iodide

mercure a une coloration verte se situant à environ 535 nano-  mercury has a green color of about 535 nanoparticles

mètres Cependant une lampe présentant cette coloration ne se-  However, a lamp with this color does not

rait toutefois pas acceptable pour remplacer une lampe à in-  However, it would not be acceptable to replace a

candescence L'arc dans de l'iodure de thallium-mercure n'est donc pas en lui-même un matériau suffisamment utile pour des  The arc in thallium-mercury iodide is therefore not in itself a sufficiently useful material for

lampes d'application générale.lamps of general application.

Dans un article de Reiling paru dans le "Journal of the Optical Society of America" ( 1964), volume 54, page 532, il est dit, et cela a été confirmé par la présente invention, qu'on peut obtenir un rendement pouvant atteindre environ lumens par watt dans un tube à arc à iodure de thallium/ mercure Le rayonnement lumineux émanant de cette décharge se situe pratiquement entièrement aux environs de 535 nanomètres et est défini par les modifications d'état de transition dans l'atome de thallium Cependant la présente invention a mis en évidence que le flux lumineux rayonné à 352 et 378 nanomètres plus d'autres rayonr Ments ultraviolets est égal ou supérieur au  In a Reiling article published in the Journal of the Optical Society of America (1964), volume 54, page 532, it is stated, and this has been confirmed by the present invention, that a yield of up to lumens per watt in a thallium / mercury iodide arc tube The light radiation emanating from this discharge is almost entirely around 535 nanometers and is defined by the transition state changes in the thallium atom. The present invention has demonstrated that the luminous flux radiated at 352 and 378 nanometers plus other ultraviolet rays is equal to or greater than

flux lumineux de la lumière verte de 535 nanomètres L'inven-  luminous flux of 535 nanometer green light The invention

tion tire avantage de ces autres émissions spectrales du  advantage of these other spectral emissions from the

rayonnement dû au thallium pour exciter un ou plusieurs revê-  radiation due to thallium to excite one or more coatings

tements luminophores placés sur une ampoule extérieure entou-  luminophores placed on an outer bulb

rant le tube à arc qui fournit le flux lumineux rayonné basé sur le thallium Il s'agit donc d'une lampe originale dans laquelle on obtient des quantités de lumière émanant de l'arc et du luminophore qui sont comparables, à l'opposé des lampes fluorescentes classiques ou des lampes au mercure corrigées  the arc tube, which provides the thallium-based radiation flux. This is an original lamp in which comparable arc and phosphor light levels are obtained. conventional fluorescent lamps or corrected mercury lamps

en couleur précédemment utilisées.  in color previously used.

Pour permettre la comparaison, on rappellera que  To allow comparison, it will be recalled that

les sources lumineuses les plus efficaces actuellement dispo-  the most efficient light sources currently available

nibles, sont les lampes à décharge dans du sodium à basse pression qui sont des sources monochromatiques fonctionnant avec des rendements de l'ordre de 175 lumens par watt Par ailleurs, les lampes à décharge en arc dans du sodium haute pression ont un rendu des couleurs relativement mauvais et  nible, are low-pressure sodium discharge lamps that are monochromatic sources operating with efficiencies of the order of 175 lumens per watt. Furthermore, arc discharge lamps in high-pressure sodium have color rendering relatively bad and

fonctionnent avec un rendement de 125 lumens par watt environ.  operate at a yield of about 125 lumens per watt.

Enfin, les lampes à décharge en arc dans du mercure avec un halogénure métallique présentent un bon rendu des couleurs et ont un rendement pouvant atteindre 110 lumens par watt environ Malgré le prix sans cesse croissant de l'énergie électrique qui s'accompagne de moindres exigences en ce qui concerne la couleur, une lampe efficace à longue durée de vie reste, néanmoins, fortement souhaitable si elle possède de bonnes caractéristiques de-rendu de la couleur Des essais  Finally, metal-halide mercury arc discharge lamps have a good color rendering and have a yield of up to 110 lumens per watt. Despite the ever-increasing price of electrical energy with fewer requirements As far as color is concerned, an efficient long life lamp remains, nevertheless, highly desirable if it has good color rendering characteristics.

et calculs concernant la lampe conforme à l'invention indi-  and calculations concerning the lamp according to the invention

quent un rendement pouvant atteindre 135 ou 140 lumens par watt, avec la possibilité qu'une optimisation ultérieure  up to 135 or 140 lumens per watt, with the possibility that further optimization

quant à la température et aux proportions des matériaux pour-  as to the temperature and proportions of the materials

rait vraisemblablement augmenter le rendement jusqu'à environ lumens par watt En outre, bien que le tube à arc de la  is likely to increase the output up to about lumens per watt Also, although the arc tube of the

présente invention contienne un ou plusieurs halogénures mé-  The present invention contains one or more metal halides

talliques, ces derniers ne réagissent pas chimiquement avec  the latter do not react chemically with

les composants de ce tube à arc, et en conséquence la présen-  the components of this arc tube, and consequently the

te invention a comme avantage significatif une longue durée  the invention has the significant advantage of a long duration

de vie de lampe.of lamp life.

Selon une réalisation recommandée de la présente invention, une lampe fluorescente à décharge en arc comporte  According to a preferred embodiment of the present invention, an arc discharge fluorescent lamp comprises

un tube à arc étanche aux gaz, transmetteur de lumière ultra-  a gas-tight arc tube, an ultra-light

violette, avec des électrodes placées à ses extrémités oppo-  violet, with electrodes placed at its opposite ends

sées La lampe comporte, de plus, une enveloppe extérieure  The lamp has, moreover, an outer envelope

entourant le tube à arc et transmettrice de lumière visible.  surrounding the arc tube and transmitting visible light.

Cette enveloppe a un revêtement luminophore, et des conduc-  This envelope has a phosphor coating, and conductive

teurs électriques de raccordement aux électrodes du tube à arc la traversent Enfin, dans le tube à arc, se trouve un milieu de décharge vaporisable qui est fait d'un mélange de mercure et d'halogénure de thallium Dans une réalisation  In the arc tube there is also a vaporizable discharge medium which is made of a mixture of mercury and thallium halide in one embodiment of the invention.

recommandée, l'halogénure utilisé est de l'iodure de thallium.  recommended, the halide used is thallium iodide.

On peut, de plus, augmenter le rendement de la lampe en ajoutant de l'iodure de sodium dans le milieu de décharge Et, pour un meilleur rendu de la couleur du flux du tube à arc,  In addition, the efficiency of the lamp can be increased by adding sodium iodide to the discharge medium And, for better color rendition of the arc tube flow,

on peut également inclure dans le milieu de décharge une cer-  it is also possible to include in the discharge medium

taine quantité d'un halogénure d'indium tel que de l'iodure d'indium.  some amount of an indium halide such as indium iodide.

L'invention a donc pour objet d'améliorer le rende-  The object of the invention is therefore to improve the efficiency

ment avec une meilleure traduction de la couleur, dans une  with a better translation of the color, into a

lampe fluorescente à décharge en arc.  fluorescent arc discharge lamp.

L'invention a également pour objet la réalisation d'une lampe ou source lumineuse pouvant remplacer la lampe à incandescence classique tout en ayant un meilleur rendement  The invention also relates to the production of a lamp or light source that can replace the conventional incandescent lamp while having a better performance

et une plus longue durée de vie.and a longer life.

Enfin, l'invention a pour objet la réalisation  Finally, the subject of the invention is the embodiment

d'une lampe dans laquelle on obtient aisément un bon compro-  of a lamp in which one easily obtains a good compromise

mis entre le rendement de la lampe et les caractéristiques de  put between the output of the lamp and the characteristics of

rendu de la couleur.rendering of the color.

La suite de la description se réfère aux dessins  The rest of the description refers to the drawings

annexés qui représentent:annexed which represent:

Figure 1, une vue en élévation latérale et coupe par-  Figure 1 is a side elevation and sectional view of

tielle d'une lampe conforme à l'invention, et  a lamp according to the invention, and

Figure 2, une vue en élévation latérale et coupe par-  Figure 2 is a side elevation and sectional view of

tielle du tube à arc représenté figure 1.  of the arc tube shown in FIG.

On a représenté figure 1 une réalisation de la présente invention dont l'ampoule extérieure 12 et le tube à arc 20 ont la forme et les dimensions générales de la lampe HALARC précédemment mentionnée On peut toutefois donner à la lampe conforme à l'invention une large gamme de dimensions  FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in which the outer bulb 12 and the arc tube 20 have the shape and general dimensions of the HALARC lamp mentioned above. However, the lamp according to the invention can be given a wide range of dimensions. range of dimensions

et formes.and forms.

L'ampoule extérieure ou enveloppe 12 de la lampe 10  The outer bulb or envelope 12 of the lamp 10

représentée figure 1 porte un revêtement luminophore inté-  FIG. 1 shows an integral phosphor coating.

rieur 14 L'ampoule extérieure 12 est de préférence étanche  The outer bulb 12 is preferably sealed

aux gaz, et elle transmet la lumière visible L'ampoule exté-  to gases, and it transmits visible light.

rieure peut être fixée au culot 17 en utilisant un procédé  may be attached to the base 17 using a process

classique de scellement du verre.classic glass sealing.

L'enveloppe 12 entoure un tube à arc 20 qui est plus particulièrement décrit en se référant à la figure 2 Le tube à arc 20 constitue une source de rayonnement sur des longueurs d'onde spécifiques qui se situent généralement entre 350 et 660 nanomètres Selon la température de fonctionnement de la lampe, le tube à arc 20 peut être en verre relativement dur ou relativement doux Ce tube est supporté dans l'ampoule 12 au moyen de conducteurs d'électrode rigides 18 et 19 que l'on  The envelope 12 surrounds an arc tube 20 which is more particularly described with reference to FIG. 2. The arc tube 20 constitutes a source of radiation at specific wavelengths which are generally between 350 and 660 nanometers. operating temperature of the lamp, the arc tube 20 may be relatively hard or relatively soft glass This tube is supported in the bulb 12 by means of rigid electrode conductors 18 and 19 that are

a représenté fiqure 1 Les conducteurs 18 et 19 sont électri-  Figure 1 shows drivers 18 and 19 are electrically powered

quement et mécaniquement reliés aux conducteurs 16 qui tra-  mechanically connected to the drivers 16 who work

versent le culot 17 Dans une réalisation recommandée, l'am-  17 In a recommended embodiment, the

poule 12 comporte un culot en verre épais 17 traversé par les conducteurs 16 et qui sert aussi de support stable pour fixer le tube à arc 20 dans l'ampoule 12 Comme il est bien connu de la technique, les conducteurs 16 sont constitués ou sont  hen 12 has a thick glass base 17 through which the conductors 16 pass and which also serves as a stable support for fixing the arc tube 20 in the bulb 12. As is well known in the art, the conductors 16 consist of or are

revêtus par une composition métallique à laquelle on peut ai-  coated with a metallic composition which can be

sément faire adhérer le verre du support 17 On peut donc, de  to have the glass of the support 17 adhered to

la sorte, garantir l'étanchéité aux gaz de l'enveloppe exté-  In this way, guarantee the gastightness of the outer casing.

rieure 12 Comme il est connu également de la technique, les  As is also known from the art, the

conducteurs 16 sont couplés à un ballast électronique appro-  16 are coupled to an appropriate electronic ballast

prié qui fournit la tension d'amorçage et de fonctionnement  which provides the starting and operating voltage

de la lampe.of the lamp.

On a représenté de manière plus détaillée figure 2 le tube à arc 20 qui est constitué par un tube à arc 22 étanche aux gaz et transmetteur de lumière, avec à chaque extrémité, une électrode 24 De préférence, le tube à arc transmet la lumière qui se situe dans les longueurs d'onde comprises entre 350 et 660 nanomètres Les extrémités actives des électrodes 24 peuvent constituer des élargissements des tiges de l'électrode ou peuvent prendre d'autres formes, par exemple, celle d'un court enroulement en spirale entourant les extrémités des tiges d'électrode comme il est classique dans les lampes à décharge de forte intensité Pour former un scellement étanche aux gaz, une partie des conducteurs 18  FIG. 2 shows the arc tube 20 which consists of a gas-tight arc tube 22 and a light transmitter, with at each end an electrode 24. Preferably, the arc tube transmits the light which is located in the wavelengths between 350 and 660 nanometers The active ends of the electrodes 24 may constitute enlargements of the rods of the electrode or may take other forms, for example, that of a short spiral winding surrounding the ends of the electrode rods as is conventional in high-intensity discharge lamps To form a gas-tight seal, a portion of the conductors 18

et 19 est consituée par une plaquette métallique 21 tout par-  and 19 is constituted by a metal plate 21 all par-

ticulièrement choisie pour former une liaison étanche aux  specially chosen to form a watertight

gaz et adhésive à la fois avec le métal des conducteurs d'élec-  gas and adhesive both with the metal of the electrical conductors

trode et avec le verre du tube à arc La plaquette 21 est  trode and with the glass of the arc tube The plate 21 is

faite classiquement de molybdène.classically made of molybdenum.

Une caractéristique importante de la lampe conforme  An important feature of the compliant lamp

à l'invention est la présence, dans le tube à arc, d'un mi-  to the invention is the presence, in the arc tube, of a half

lieu de décharge vaporisable particulier Dans la lampe con-  particular vapor discharge location in the lamp

forme à l'invention notamment, ce milieu est constitué par un mélange de mercure et d'halogénure de thallium tel que  form in particular the invention, this medium consists of a mixture of mercury and thallium halide such that

l'iodure de thallium Par exemple, ce milieu peut être intro-  Thallium iodide For example, this medium can be introduced

duit dans le tube à arc 20 sous forme d'une pastille 30 d'io-  in the arc tube 20 in the form of a 30

dure de thallium avec une gouttelette 6 de mercure Le spec-  thallium hard with a droplet 6 of mercury The spec-

tre lumineux particulier de ce milieu est caractérisé en ce  particular light of this medium is characterized in that

qu'il présente une forte raie spectrale à 535 nanomètres (lu-  that it has a strong spectral line at 535 nanometers (read

mière verte) On a également trouvé que ce milieu de décharge présente aussi un flux lumineux rayonné élevé à 352 et 378 nanomètres plus d'autres rayonnements du spectre proches de l'ultraviolet, ces rayonnements étant égaux ou supérieurs à  It has also been found that this discharge medium also has a high luminous flux radiated at 352 and 378 nanometers, plus other near-ultraviolet radiation, which is equal to or greater than

ceux qui se situent à 535 nanomètres En conséquence, confor-  those at 535 nanometers.

mément à l'invention, on place de préférence un revêtement luminophore 14 sur l'ampoule 12 afin d'obtenir une lumière  according to the invention, a phosphor coating 14 is preferably placed on the bulb 12 in order to obtain a light

pratiquement "blanche" Puisqu'il n'existe pas une seule lon-  practically "white" Since there is not a single

gueur d'onde de lumière complémentaire à la lumière à 535 na-  wavelength of light complementary to light at 535 na-

nomètres de manière à obtenir cette lumière blanche, on re  in order to obtain this white light

commande l'utilisation, si l'on souhaite de bonnes caracté-  controls the use, if one wishes good characteristics

ristiques de rendu de la couleur, de luminophores émettant dans la région bleue du spectre à environ 450 nanomètres et dans la région rouge à environ 610 nanomètres On peut placer en plus ou en variante une petite quantité d'iodure d'indium dans le tube à arc afin que ce dernier émette lui-même un rayonnement de couleur bleue Si l'on souhaite optimiser, non les caractéristiques de rendu de la couleur, mais le rendement  color rendering, luminophores emitting in the blue region of the spectrum at about 450 nanometers and in the red region at about 610 nanometers A small amount of indium iodide may be additionally or alternatively arc so that the latter itself emits a blue color radiation If one wishes to optimize, not the characteristics of rendering of the color, but the yield

de la lampe, il est recommandé d'utiliser un luminophore émet-  of the lamp, it is recommended to use a phosphor emitting

tant entre 560 et 610 nanomètres et/ou de l'iodure de sodium  between 560 and 610 nanometers and / or sodium iodide

comme élément rayonnant du tube à arc.  as a radiating element of the arc tube.

Conformément à l'invention, le tube à arc 20 con-  According to the invention, the arc tube 20

tient donc également une petite quantité de mercure, sous for-  therefore also a small amount of mercury,

me, par exemple, de la goutte 26 placée dans ce tube La quan-  me, for example, of the drop 26 placed in this tube

tité de mercure choisie est généralement suffisante pour main-  chosen mercury content is usually sufficient for

tenir une pression de vapeur partielle de mercure de l'ordre de 0,1 à 20 bars aux températures de fonctionnement En outre, dans la lampe conforme à l'invention, on ajoute une quantité d'halogénure de thallium en fonction du volume, suffisante pour obtenir une pression de vapeur partielle de l'ordre de 0,0013 à 0,13 bars environ, qui correspond à des températures de fonctionnement du réservoir se situant entre 500 et 9000 C environ Ces quantités sont notamment comprises entre 0,05 mg/cm 3 et 2 mg/cm 3 du volume du tube à arc On choisit la quantité de mercure à ajouter de manière à obtenir une pression de vapeur de mercure partielle comprise entre 0,1  keep a mercury partial vapor pressure of the order of 0.1 to 20 bar at operating temperatures. Furthermore, in the lamp according to the invention, a quantity of thallium halide is added depending on the volume, sufficient to obtain a partial vapor pressure of about 0.0013 to 0.13 bar, which corresponds to operating temperatures of the reservoir being between 500 and 9000 C approximately These amounts are in particular between 0.05 mg / cm 3 and 2 mg / cm 3 of the volume of the arc tube The amount of mercury to be added is chosen so as to obtain a partial mercury vapor pressure of between 0.1

et 20 bars environ Il est de plus également souhaitable d'in-  It is also desirable to

troduire de petites quantités d'argon ou d'un autre gaz rare  produce small amounts of argon or other rare gas

dans le tube à arc afin de faciliter l'amorçage de la lampe.  in the arc tube to facilitate the priming of the lamp.

Mais ces gaz rares peuvent être ajoutés à d'autres fins en quantité dépendant de la fonction souhaitée Pour l'argon et comme il est classique, on utilise des pressions de vapeur de  But these rare gases can be added for other purposes in a quantity depending on the desired function. For argon and as is conventional, steam pressures of

l'ordre de 0,0026 à 0,13 bars pour améliorer les caractéris-  in the order of 0.0026 to 0.13 bar to improve the characteristics

tiques d'amorçage de la lampe.ticks for priming the lamp.

Dans la présente lampe, il est souhaitable puisque  In this lamp, it is desirable since

reflux lumineux de l'arc a une raie spectrale verte significa-  luminous reflux of the arc has a significant green spectral line

tive, pour de bonnes caractéristiques de traduction de la couleur, de prévoir, sur l'ampoule extérieure, des revêtements luminophores émettant un rayonnement bleu sur des longueurs d'onde de l'ordre de 460 nanomètres et un rayonnement rouge sur des longueurs d'onde de l'ordre de 610 nanomètres En  For good color translation characteristics, provide phosphor coatings on the outer bulb emitting blue radiation at wavelengths of the order of 460 nanometers and red radiation at wave of the order of 610 nanometers

conséquence, on recommande l'utilisation de systèmes lumino-  Therefore, the use of lumino-

phores doubles, notamment dans le cas o l'on n'utilise pas  double phores, especially in the case where one does not use

d'iodure d'indium dans le tube à arc pour obtenir le rayon-  of indium iodide in the arc tube to obtain the

nement bleu En particulier, le vanadate d'yttrium dopé à l'europium (YVO 4:Eu) est intéressant dans la lampe conforme  In particular, europium doped yttrium vanadate (YVO 4: Eu) is interesting in the compliant lamp.

à l'invention puisqu'il émet sur 610 nanomètres Ce lumino-  to the invention since it emits on 610 nanometers this lumino-

phore est également utilisé dans les lampes au mercure  phore is also used in mercury lamps

corrigées en couleur Mais, son spectre d'excitation ne cor-  corrected in color But, its excitation spectrum does not cor-

respond pas idéalement au flux lumineux ultraviolet du aux transitions d'état électroniques du thallium Par suite, d'autres luminophores activés à Eu+++, tels que les borates, les aluminates, les silicates et les phosphates sont aussi  It does not ideally correspond to the ultraviolet luminous flux of electronic thallium transitions. As a result, other Eu +++ activated phosphors, such as borates, aluminates, silicates and phosphates are also

souhaitables comme luminophores utiles dans la présente in-  desirable as phosphors useful in the present invention.

vention Les luminophores activés au dysprosium fournissent également un rayonnement dans les régions rouge et bleue du spectre Cependant on notera que le rayonnement ultraviolet du thallium est à une longueur d'onde considérablement plus élevée que le rayonnement de résonance du mercure à 254 et nanomètres Par suite, la perte quantique de la conversion du rayonnement ultraviolet en lumière visible, à l'aide de luminophores, est bien moindre que dans le cas du mercure, de sorte que l'on peut atteindre des rendements inhabituels aussi  Dysprosium activated phosphors also provide radiation in the red and blue regions of the spectrum. However, it should be noted that the ultraviolet radiation of thallium is at a considerably longer wavelength than the mercury resonance radiation at 254 and nanometers. , the quantum loss of the conversion of ultraviolet radiation into visible light, using phosphors, is much less than in the case of mercury, so that we can achieve unusual returns as well

élevés que 150 lumens par watt ou plus.  high than 150 lumens per watt or more.

Lors d'une vérification des principes de base de l'invention, on a essayé un milieu vaporisable constitué par  During a verification of the basic principles of the invention, a vaporizable medium consisting of

du mercure et de l'iodure de thallium On a obtenu un rende-  mercury and thallium iodide.

ment de 110 lumens par watt dans la région verte du spectre.  110 lumens per watt in the green region of the spectrum.

On a par ailleurs, démontré par calcul qu'en utilisant, comme luminophore, du vanadate d'yttrium dopé à l'europium, en combinaison avec ce tube à arc et ce milieu ionisable, on obtenait 25 lumens par watt supplémentaires, du fait de la conversion du rayonnement ultraviolet du tube à arc à 352 et  It has also been shown by calculation that using europium-doped yttrium vanadate as a phosphor in combination with this arc tube and this ionizable medium gives an additional 25 lumens per watt. the conversion of ultraviolet radiation from the arc tube to 352 and

378 nanomètres en rayonnement à 610 nanomètres émanant du lu-  378 nanometers in radiation at 610 nanometers emanating from

minophore Ces résultats démontrent que la lampe conforme à l'invention, telle que décrite par cet exemple de réalisation, a un rendement de 135 lumens par watt, tout en donnant une lumière dont la couleur n'est que légèrement différente du blanc On peut compter, de plus, sur un rendement de l'ordre de 150 lumens par watt en optimisant le volume du tube à arc,  minophore These results demonstrate that the lamp according to the invention, as described by this embodiment, has a yield of 135 lumens per watt, while giving a light whose color is only slightly different from the white can be counted , moreover, on a yield of the order of 150 lumens per watt by optimizing the volume of the arc tube,

la température de fonctionnement et la composition des cons-  the operating temperature and the composition of the con-

tituants.tituants.

Lors d'autres vérifications des principes de l'in-  In other verifications of the principles of

vention, on a fabriqué un tube à arc dont le milieu de dé-  vention, an arc tube has been manufactured, the medium of which

charge vaporisable était constitué par du mercure, de l'iodu-  vaporizable charge consisted of mercury, iodine,

re de thallium et de l'iodure de sodium Dans ce tube on a mesuré un rendement de 63 lumens par watt du au rayonnement du thallium à 535 nanomètres et de 56 lumens par watt dûi au  In this tube was measured a yield of 63 lumens per watt due to thallium radiation at 535 nanometers and 56 lumens per watt due to

rayonnement du sodium à 590 nanomètres Un rendement supplé-  sodium radiation at 590 nanometers

mentaire de 3 lumens par watt était d aux constituants sup-  3 lumens per watt was due to the

plémentaires rayonnant entre 390 et 510 nanomètres L'effet résultant de ces trois constituants du rendement ( 63 lumens,  radiating between 390 and 510 nanometers The resulting effect of these three constituents of the yield (63 lumens,

56 lumens et 3 lumens par watt) conduit à un rendement glo-  56 lumens and 3 lumens per watt) leads to overall efficiency

bal de 122 lumens par watt, ce chiffre ayant été confirmé par mesure Donc, sans faire état des contributions possibles dans la région ultraviolette, on peut estimer que le tube à arc de la lampe conforme à l'invention fournit, par lui-même, un rendement de l'ordre de 120 lumens par watt Mais, pour un rendu correct de la couleur, il est généralement souhaitable  This figure has been confirmed by measurement. Thus, without mentioning the possible contributions in the ultraviolet region, it can be considered that the arc tube of the lamp according to the invention provides, by itself, a yield of the order of 120 lumens per watt But, for a correct rendering of the color, it is generally desirable

d'utiliser un ou plusieurs luminophores sensibles au rayonne-  to use one or more radiation-sensitive phosphors

ment ultraviolet du thallium entre 350 et 390 manomètres, afin de reformer un rayonnement visible aux alentours de 610 nanomètres et obtenir une coloration rouge d'équilibrage Les calculs démontrent que, dans ces conditions, un revêtement  ultraviolet thallium between 350 and 390 nanometers, in order to reform visible radiation at around 610 nanometers and obtain a red coloring balancing Calculations demonstrate that under these conditions, a coating

luminophore peut avoir une contribution de 20 lumens supplé-  phosphor may have a contribution of 20 lumens

mentaires par watt, ce qui donne à la lampe un rendement  per watt, which gives the lamp a

global de 140 lumens par watt, avec de bonnes caractéristi-  140 lumens per watt, with good

ques de rendu de la couleur, et avec la possibilité de porter,  color rendering, and with the possibility of wearing,

252244 1252244 1

par optimisation, ce rendement à 150 lumens par watt.  by optimization, this efficiency at 150 lumens per watt.

De ce qui précède, on peut déduire que l'invention permet d'obtenir une lampe à rendement élevé et longue durée  From the foregoing, it can be deduced that the invention makes it possible to obtain a lamp with high efficiency and long life

de vie, pouvant remplacer la classique lampe à incandescence.  of life, which can replace the conventional incandescent lamp.

On peut voir, de plus, que les constituants du tube à arc peuvent être choisis, à l'intérieur de gammes spécifiques, pour fournir la possibilité au choix d'un compromis entre le rendement et un meilleur rendu de la couleur On remarquera, en outre, que la lampe conforme à l'invention est originale,  It can be seen, moreover, that the constituents of the arc tube can be chosen, within specific ranges, to provide the possibility of choosing a compromise between the yield and a better rendering of the color. in addition, that the lamp according to the invention is original,

puisqu'il s'agit d'une lampe combinée à tube à arc et fluo-  since it is a combined lamp with arc tube and fluorescent

rescence, combinant les meilleurs caractéristiques de chaque type, et dans laquelle le matériau luminophore est isolé de la décharge en arc On dispose donc d'une large gamme pour le choix des matériaux luminophores utilisables sur l'ampoule extérieure, et on élimine, de plus, toute possibilité de réaction entre le luminophore et le tube à arc lui-même Enfin, bien qu'on utilise, dans la lampe conforme à l'invention, un  rescence, combining the best characteristics of each type, and in which the phosphor material is isolated from the arc discharge. There is therefore a wide range for the choice of phosphor materials usable on the outer bulb, and eliminates, moreover, any possibility of reaction between the phosphor and the arc tube itself Finally, although in the lamp according to the invention, a

ou plusieurs halogénures métalliques, ces halogénures ne réa-  metal halides, these halides do not

gissent pas chimiquement avec les composants du tube à arc, et  do not chemically lie with the components of the arc tube, and

par conséquent on obtient une lampe à durée de vie exception-  therefore an exceptionally long lamp is obtained

nelle.nelle.

Il est bien entendu que la description qui précède  It is understood that the foregoing description

a été faite à titre d'exemple non limitatif, et que des va-  has been made as a non-limitative example, and that

riantes peuvent être envisagées sans, pour cela, sortir du  can be envisaged without, for that, to leave the

cadre de l'invention et des revendications annexées.  the scope of the invention and the appended claims.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1 Lampe fluorescente à décharge en arc, caractéri-  1 Fluorescent arc discharge lamp, character- sée en ce qu'elle comportein that it includes un tube à arc ( 20,22) étanche aux gaz, transmet-  a gas-tight arc tube (20,22) transmits teur de lumière ultraviolette et visible, pourvu d'électro- des ( 24) placées à chacune de ses extrémités,  an ultraviolet and visible light source provided with electrodes (24) at each end thereof; une ampoule extérieure ( 12) transmettrice de lu-  an outer bulb (12) transmitting light mière visible qui entoure le tube à arc ( 22), cette ampoule portant au moins un revêtement luminophore ( 14) sensible à la lumière ultraviolette, et étant pourvue de conducteurs électriques ( 16) qui la traversent et sont reliés ( 18, 19) aux électrodes du tube à arc, et un milieu de décharge vaporisable placé dans le tube à arc, ce milieu étant un mélange de mercure ( 26) et  visible bulb surrounding the arc tube (22), this bulb carrying at least one phosphor coating (14) sensitive to ultraviolet light, and being provided with electrical conductors (16) which pass therethrough and are connected (18, 19) to electrodes of the arc tube, and a vaporizable discharge medium placed in the arc tube, which medium is a mixture of mercury (26) and d'halogénure de thallium ( 30).thallium halide (30). 2 Lampe selon la revendication 1, caractérisée en  Lamp according to Claim 1, characterized in that ce que l'halogénure est de l'iodure de thallium.  that the halide is thallium iodide. 3 Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le milieu de décharge contient, de plus, de l'iodure  3 lamp according to claim 1, characterized in that the discharge medium contains, in addition, iodide de sodium.sodium. 4 Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le luminophore contient du vanadate d'yttrium dopé à l'europium. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le luminophore contient un luminophore choisi dans le groupe des borate, aluminate, silicate et phosphate dopés à l'europium. 6 Lampe selon la revendication 1, caractérisée en  4 lamp according to claim 1, characterized in that the phosphor contains europium doped yttrium vanadate. Lamp according to Claim 1, characterized in that the luminophore contains a luminophore chosen from the group of borates, aluminates, silicate and phosphate doped with europium. 6 lamp according to claim 1, characterized in ce que le luminophore contient un luminophore dopé au dyspro-  the phosphor contains a dyspro- doped phosphor sium.sium. 7 Lampe selon la revendication 1, caractérisé en ceque le milieu de décharge contient en outre de l'iodure d'indium.  A lamp according to claim 1, characterized in that the discharge medium further contains indium iodide.
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