FR2550383A1 - Dispositif d'eclairage par incandescence de haute efficacite - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF D'ECLAIRAGE PAR INCANDESCENCE, DE HAUTE EFFICACITE. LE DISPOSITIF OU LAMPE 10 COMPREND DES ENVELOPPES EXTERNE 12 ET INTERNE 20 COAXIALES. L'ENVELOPPE INTERNE 20 LOGE COAXIALEMENT UN FILAMENT 24 BASSE TENSION ET RENFERME UNE ATMOSPHERE GAZEUSE HALOGENE AINSI QU'UN GAZ DE REMPLISSAGE SOUS FORTE PRESSION. L'ENVELOPPE EXTERNE 12 EST REVETUE A SA FACE INTERNE, D'UN FILM 14 TRANSMETTEUR DE LUMIERE ET REFLECTEUR D'INFRAROUGES. LE DISPOSITIF RENFERME EGALEMENT DIFFERENTS SYSTEMES DE COMMANDE POUR REDUIRE UNE TENSION ALTERNATIVE TYPIQUE D'ALIMENTATION DE 120 VOLTS, ET POUR APPLIQUER LA TENSION ALTERNATIVE OU CONTINUE REDUITE AU FILAMENT DE BASSE TENSION 24 LOGE DANS L'ENVELOPPE INTERNE 20. APPLICATION AUX LAMPES A INCANDESCENCE.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif d'éclairage par

incandescence d'utilisation courante et, plus particulièrement, à un dispositif de ce type à efficacité améliorée comprenant une ampoule externe et une enve5 loppe interne coaxiales, son enveloppe interne renfermant une atmosphère halogène ainsi qu'un gaz de remplissage sous une pression relativement élevée, un filament basse tension

étant logé coaxialement dans ladite enveloppe.

La recherche continuelle d'une amélioration de 10 l'efficacité des lampes connaît une importance croissante par suite de l'augmentation des coûts de l'énergie L'une des familles de lampes dans laquelle on vise à une amélioration des performances est constituée par les lampes à incandescence Bien que ces lampes incandescentes aient une effi15 cacité moindre que celle des lampes fluorescentes et des lampes à décharge de haute intensité, elles présentent de nombreuses caractéristiques avantageuses, comme, par exemple, de faibles coûts, une taille compacte, une lumière instantanée, une gradation de l'éclairement, leur commodité, 20 leur répartition spectrale agréable, ainsi que les millions

de douilles existantes dans les foyers individuels d'utilisateurs qui se sont habitués à ce type d'éclairage par incandescence.

Les lampes à incandescence comprennent différents 25 types, le type le plus connu étant le type standard qui est

typiquement qualifié de lampe à incandescence d'utilisation courante présentant une gamme étendue de puissances nominales En outre, la lampe à incandescence d'utilisation courante possède typiquement un filament de tungstène.

Le filament de tungstène est également utilisé, de manière courante, dans un type de lampes relativement plus onéreux, mais plus efficace: les lampes à halogènes à utilisation spéciale Lors d'un fonctionnement typique de longue durée, une partie du tungstène constituant le filament 10 s'évapore sur la paroi de l'ampoule, ce qui provoque typiquement un assombrissement de cette paroi et par conséquent une diminution du flux lumineux, d'o résulte une diminution du nombre de lumens par watt ou efficacité de la lampe Il est bien connu que l'assombrissement de la paroi de l'ampou15 le provoqué par le filament en tungstène peut être notablement réduit en prévoyant une atmosphère gazeuse de type ha logène, qui entoure ledit filament de tungstène et crée un

cycle de régénération (cycle de transport) qui maintient la netteté de la paroi de l'ampoule, ce qui implique une effi20 cacité ou fúlux lumineux améliorée Il est toujours jugé souhaitable d'adapter à une lampe à incandescence d'utilisation courante les moyens destinés à améliorer l'efficacité, tels qu'une atmosphère de type halogène utilisée dans une lampe halogène à utilisation spéciale relativement coûteuse, tout 25 en maintenant le prix de revient relativement modeste de ladite lampe incandescence d'utilisation courante.

D'autres perfectionnements apportés à des lampes

incandescentes relativement peu onéreuses sont recherchés.

L'un de ces perfectionnements est l'utilisation d'un film 30 réfléchissant les infrarouges Ce film du type infrarouge a

pour effet de réfléchir le rayonnements infrarouge en direction du filament tout en permettant l'émission, par la lampe incandescente, du rayonnement visible Le rayonnement infrarouge est renvoyé au filament, lequel recycle l'énergie qui 35 serait sinon gaspillée et, par conséquent, accroît l'effica-

cité de la lampe incandescente d'utilisation courante Il est considéré comme nécessaire de prévoir une lampe à incandescence munie d'un film de type infrarouge.

De surcroît, concernant une lampe à incandescence 5 dotée d'un film du type infrarouge destiné à améliorer le fonctionnement du filament, il convient de tenir compte de la fonction recherchée de ce film infrarouge par rapport audit filament Par exemple, si le film infrarouge consiste en un oxyde tel qu'un oxyde de zinc, il est souhaitable, pour 10 préserver l'intégrité de ce film, de le placer dans une atmosphère de fonctionnement oxydante De même, si le film infrarouge consiste en un sulfure tel qu'un sulfure de zinc, il est souhaitable que ce film soit placé et fonctionne dans une atmosphère non oxydante La fonction recherchée de ce 15 film infrarouge peut ne pas être toujours atteinte si ce film est soumis à une atmosphère non oxydante constituée typiquement par un gaz de remplissage tel que le xénon, le krypton ou l'argon qui est avantageux pour le fonctionnement du filament, mais pas pour celui d'un film infrarouge formé 20 d'un oxyde En conséquence, il est souhaitable que la mise

en place du film infrarouge du dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation courante soit conjuguée à une atmosphère adaptée à la fonction recherchée de ce film infrarouge particulier.

De plus, concernant la relation mutuelle existant entre le film infrarouge, le filament et le logement de ce filament, la position de ce filament par rapport au rayonnement infrarouge réfléchi par ledit film doit être prise en considération Par exemple, ledit filament devra occuper de 30 préférence une position centrale par rapport au rayonnement

infrarouge renvoyé, afin que le rayonnement infrarouge émis par ce filament puisse être réfléchi par le film d'une manière telle qu'il vienne balayer ledit filament Il est par conséquent souhaitable que le filament ainsi que son loge35 ment se trouvent au centre par rapport au rayonnement infra-

rouge réfléchi par le film Tel est le cas lorsque le filament et les enveloppes respectivement interne et externe

sont agencés coaxialement.

Par ailleurs, la stabilité structurelle du filament 5 doit être prise en compte dans les relations mutuelles de positionnement du film infrarouge et dudit filament Par exemple, si un filament est dans une phase initiale, avantageusement centré vis-à-vis du rayonnement infrarouge réfléchi, mais qu'il accuse ensuite une déformation ou un fléchissement 10 résultant de son fonctionnement, le centrage recherché s'en trouve affecté Ainsi, il est avantageux que le filament soit

mécaniquement robuste et d'une configuration stable.

L'art antérieur a décrit un filament qui fonctionne sous une faible tension tout en maintenant la puissance et en 15 accroissant même l'efficacité de la lampe incandescente d'utilisation courante Il est toujours jugé souhaitable de prévoir un filament qui accroît la longévité, et maintient la puissance de la lampe, voire même augmente l'efficacité de la

lampe à incandescence utilisée sous faible tension.

En outre, il est jugé souhaitable que le dispositif destiné à réduire la tension de service soit incorporé dans un dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation

courante, en vue de former un ensemble monobloc.

Le fonctionnement d'un filament de tungstène doit 25 être perfectionné davantage encore, par rapport à l'efficacité du dispositif d'éclairage incandescent, en logeant ce filament dans une atmosphère de gaz de remplissage approprié tel que du xénon, du krypton ou de l'argon amené à une pression relativement élevée Ce gaz de remplissage à pression 30 élevée améliore les caractéristiques opératoires du filament en réduisant l'évaporation du tungstène constituant ce filament et en permettant à la température de service de ce filament d'être plus élevée pour une longévité égale de la lampe, ce qui contribue à améliorer l'efficacité de cette 35 lampe La résistance du filament à la formation d'arc, c'est-àdire la résistance opposée par ce filament à un claquage causé par un état d'arc, peut être améliorée par une addition d'azote gazeux De la même manière que celle décrite ci-avant pour une atmosphère halogène, l'art antérieur 5 décrit les moyens, comme par exemple un gaz de remplissage sous forte pression tel que le xénon, le krypton ou l'argon, combinés de préférence à de l'azote gazeux dans une lampe incandescente d'utilisation courante en vue d'améliorer ces performances Il est toujours jugé souhaitable de mettre au 10 point un dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation courante dont le gain d'efficacité est obtenu par le gaz de remplissage sous forte pression du type xénon, krypton ou argon, et dont la résistance de son filament à la

formation d'arc est accrue par l'addition d'azote gazeux.

De plus il est considéré comme judicieux de prévoir un logement approprié renfermant à la fois un filament de tungstène et les gaz de remplissage sous forte pression comprenant l'azote ajouté au gaz halogène Ce logement doit être conçu pour une insertion aisée dans le dispositif 20 d'éclairage par incandescence d'utilisation courante, ainsi

que pour un démontage facile d'avec ce dispositif.

Un autre objectif recherché consiste à prévoir un film de type infrarouge destiné à un dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation courante, de façon que ce 25 film puisse être aisément solidarisé audit dispositif ou en être désolidarisé au stade initial de la fabrication et lors

d'opérations de remplacement, respectivement.

Dans ces conditions, la présente invention a pour but de réaliser un dispositif relativement peu onéreux 30 d'éclairage par incandescence d'utilisation courante, comprenant ( 1) un film réflecteur d'infrarouges qui réfléchit le rayonnement infrarouge concentriquement au filament de la lampe et transmet le rayonnement visible; ( 2) un film réflecteur d'infrarouges qui occupe une position suffisamment 35 éloignée du filament dudit dispositif d'éclairage et se 6 -: trouve dans une atmosphère avantageuse évitant la dégradation dudit film; ( 3) un filament et son logement disposés au centre par rapport au rayonnement infrarouge réfléchi par ledit film; ( 4) un filament mécaniquement robuste qui, pen5 dant son fonctionnement, maintient sa position centrale par rapport audit rayonnement infrarouge renvoyé; ( 5) un filament basse tension, qui fonctionne sous une tension de service réduite tout en conservant sa puissance et en améliorant même l'efficacité de la lampe; ( 6) un dispositif logé à 10 l'intérieur du dispositif d'éclairage par incandescence et destiné à réduire la tension qui est appliquée audit filament basse tension; ( 7) un filament basse tension incorporé dans une atmosphère consistant en un gaz halogène et en un gaz de remplissage sous une pression relativement élevée tel 15 que du xénon, du krypton ou de l'argon, et de l'azote gazeux; ( 8) un film transmetteur de lumière et réflecteur d'infrarouges, déposé sur un logement pouvant être facilement assujetti au reste du dispositif d'éclairage incandescent et en être séparé tant au stade initial de la fabrica20 tion que lors de remplacements, respectivement; et ( 9) présentant la combinaison des avantages conférés par le film réflecteur d'infrarouges, par la disposition avantageuse de ce film, par le filament occupant une position centrale, par le filament robuste de basse tension, par le dispositif ré25 ducteur de la tension appliquée, par le logement du filament renfermant une atmosphère comprenant un halogène, un gaz de remplissage à pression élevée tel que le xénon, le krypton ou l'argon ainsi que l'azote ajouté, et par ledit film infrarouge déposé sur un logement muni de moyens Iui permet30 tant d'être facilement monté sur le dispositif d'éclairage

incandescent et d'en être démonté, d'une manière telle que l'effet total obtenu par cette combinaison dépasse les avantages escomptés offerts par les caractéristiques individuelles de ladite combinaison.

Selon un mode de réalisation de la présente inven-

tion, un dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation courante comprend: (a) un culot muni d'un élément fileté électriquement conducteur; (b) une enveloppe externe montée sur le culot; (c) une enveloppe interne disposée coa5 xialement à l'intérieur de l'enveloppe externe et renfermant une atmosphère de gaz halogène ainsi qu'un gaz de remplissage sous forte pression; (d) un filament occupant une position coaxiale dans ladite enveloppe interne; (e) un film réflecteur d'infrarouges, déposé sur la surface interne de 10 l'enveloppe externe et ayant pour effet lors du fonctionnement du dispositif d'éclairage, de transmettre pratiquement tout le rayonnement visible et de réfléchir notablement vers le filament le rayonnement infrarouge émis par ce filament; et (f) un dispositif situé dans ledit élément de base et 15 ayant pour fonction, lors du fonctionnement de la lampe, d'appliquer aux bornes du filament une tension dont la valeur est comprise entre environ 20 volts et moins de 120 volts.

La description qui sa suivre se réfère aux figures 20 annexées qui représentent respectivement:

figure 1, une lampe à incandescence d'utilisation courante selon un mode de réalisation de la présente invention; figure 2, le culot de la lampe de la figure 1, 25 selon la ligne 2-2 de la figure 1; figure 3, une lampe à incandescence d'utilisation courante selon un autre mode de réalisation de la présente invention; figure 4, l'agencement de l'élément isolant de 30 la figure 3; figure 5, une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 3, montrant la fixation de l'enveloppe externe au culot de la lampe de la figure 3; figure 6, un schéma d'un mode de réalisation 35 pour réduire une tension alternative typique de 120 volts, et commander et appliquer cette tension réduite aux bornes du filament basse tension; figure 7, un diagramme séquentiel se rapportant au fonctionnement du circuit selon la figure 6; figure 8, une courbe de l'angle de phase a de l'enclencnement se rapportant au diagramme de la figure 7; figure 9, un deuxième mode de réalisation du circuit en vue de réduire une tension alternative typique de 120 volts, et de commander cette tension réduite appliquée 10 aux bornes du filament basse tension; et figure 10, un diagramme séquentiel se rapportant

au fonctionnement du circuit de la figure 9.

Un dispositif ou lampe 10 d'éclairage par incandescence d'utilisation courante représenté sur la figure 1, 15 comprend un culot 16 muni d'une section filetée 18 électriquement conductrice Une enveloppe externe 12 est de forme cylindrique et est montée sur le culot 16 La lampe 10 comporte en outre une enveloppe interne 20 disposée coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe externe 12 et renfermant 20 une atmosphère gazeuse halogène ainsi qu'un gaz de remplissage à pression élevée Un filament 24 de tungstène basse tension occupe une position coaxiale à l'intérieur de l'enveloppe interne 20 Un film 14 réflecteur d'infrarouges est déposé sur la surface interne de l'enveloppe externe 12 et a 25 pour effet, lors du fonctionnement de la lampe 10, de transmettre pratiquement tout le rayonnement visible et de réfléchir notablement, vers le filament 24, le rayonnement infrarouge émis par ce filament 24 Comme décrit ci- après, un dispositif 80 ou 90 réducteur de tension (représenté respec30 tivement figures 6 ou 9) se trouve dans le culot de base 16

et, lors de l'opération de la lampe 10, il a pour objet d'appliquer aux bornes du filament 24 une tension alternative ou continue dont la valeur se situe dans la plage comprise entre environ 20 volts et moins de 120 volts.

La figure 1 montre que l'enveloppe interne 20

comprend un élément externe ou ampoule 22 en verre ou en quartz, le filament 24 basse tension, une base 26 et deux connecteurs 28 et 30 du type fiches mâles Ces fiches mâles 28 et 30 peuvent être aisément insérées dans des connecteurs 5 respectifs 40 et 42 du type prises femelles, qui sont représentés par des pointillés, et sont élaborés dans le culot 16 qui abrite les composants électroniques du dispositif 80 ou 90 réducteur de tension Les prises femelles 40 et 42 sont connectées à ce dispositif réducteur de la figure 6 ou 9, 10 qui sera décrit plus loin et qui est muni à son tour de connexions appropriées avec la section filetée 18 électriquement conductrice Les fiches 28 et 30 sont raccordées électriquement aux côtés opposés du filament 24, par l'intermédiaire de conducteurs respectifs 23 et 21 (non représentés 15 sur la figure 2).

Comme le montre en outre la figure 1, l'enveloppe externe 12 présente la forme d'un pot Cette enveloppe externe 12 possède une ouverture filetée 32 qui forme un élément fileté par rapport à une région taraudée 44 ménagée 20 dans le culot 16, de manière à permettre un accouplement amovible entre l'enveloppe externe 12 et le culot 16 Comme illustré sur la figure 1, la région taraudée 44 présente une zone interne 44 A qui épouse la forme de l'ouverture 32 de l'enveloppe externe 12, ainsi qu'une zone externe 44 B qui 25 délimite la circonférence externe de ladite région taraudée

ou douille 44 On fera observer que l'amovibilité entre l'enveloppe externe 12 et l'élément de base 16 confère des avantages à l'utilité de la lampe 10 de la figure 1 Par exemple en cas de claquage du filament 24, l'enveloppe in30 terne 20 peut être remplacée, ce qui permet une réutilisation des autres parties de la lampe 10 De même, si l'enveloppe externe 12 est détériorée, elle peut être facilement démontée du culot 16 à des fins de remplacement, ce qui élimine la nécessité d'un échange complet de la lampe De même, 35 si le culot 16 et les composants électroniques qu'il renfer-

me accusent une défaillance, il suffit de remplacer cet élement 16.

L'ampoule 22 de l'enveloppe interne 20 de la figure 1 possède une chambre interne dont la capacité volumétri5 que est relativement faible, par exemple de 5 cm 3 Ce volume relativement petit de la chambre interne constitue une caractéristique typique complémentaire réduisant la quantité de gaz de remplissage et de gaz halogène relativement onéreux, ce qui permet d'obtenir une lampe à incandescence 10 d'utilisation courante relativement peu coûteuse Les gaz de remplissage et le gaz halogène entourent le filament 24 basse tension consistant en du tungstène Comme mentionné précédemment, le gaz halogène entourant le filament en tungstène basse tension crée un cycle de régénération ou cycle 15 de transport qui maintient la netteté de la paroi de l'enveloppe interne 20, ce qui, à son tour, assure L'enveloppe interne 20 est fabriquée en quartz ou en verre relativement épais-présentant des dimensions classiques En outre, cette enveloppe interne 20 renferme un gaz 20 de remplissage sous une pression relativement élevée, tel que du xénon, du krypton ou de l'argon, ainsi que de l'azote gazeux ajouté de préférence pour accroître la résistance à

la formation d'arcs.

Le filament 24 basse tension est d'un type mécani25 quement robuste, ce qui revêt une certaine importance compte tenu de la relation mutuelle qui le lie au fonctionnement

(décrit ci-après) du film 14 réflecteur d'infrarouges.

Comme mentionné ci-dessus, la surface interne de l'enveloppe externe 12 est revêtue d'un film 14 de type in30 frarouge (IR) Ce film IR 14 transmet pour l'essentiel le

rayonnement visible et réfléchit notablement le rayonnement infrarouge en direction du filament 24 lorsque la lampe 10 est en fonction Le rayonnement infrarouge renvoyé vers le filament recycle l'énergie qui serait sinon gaspillée et, de 35 ce fait, renforce l'efficacité de la lampe 10 à incandescen-

ce. Le fait de déposer le film IR 14 sur la surface interne de l'enveloppe externe 12 est avantageux sous deux aspects: ( 1) ce film IR 14 est éloigné de la zone du fila5 ment 24 dans laquelle règnent des températures relativement élevées; et ( 2) ledit film 14 peut être entouré d'une atmosphère appropriée adaptée à ces caractéristiques spécifiques Le fait de disposer le film IR 14 à distance du filament 24 assure une température de fonctionnement relative10 ment basse (par exemple 200 C) de ce film 14, ce qui est avantageux pour ses performances Le fait de déposer le film IR 14 sur la paroi interne de l'enveloppe externe permet de créer une atmosphere qui peut, de préférence, être sélectionnée en fonction des caractéristiques individuelles des 15 différentes types de films IR Par exemple, comme évoqué précédemment, si le film IR 14 consiste en un oxyde tel que de l'oxyde de zinc, il est avantageux de prévoir une atmosphère de fonctionnement oxydante afin de préserver les caractéristiques d'oxydation dudit film 14 Cette atmosphère 20 oxydante peut être obtenue simplement en emprisonnant de l'oxygène sous forme d'air dans les limites internes de l'enveloppe externe 12 De manière analogue, dans un dispositif ou lampe 50 d'éclairage par incandescence d'utilisation courante d'un type perfectionné, représenté sur la fi25 gure 3 et décrit ci-après, si le film IR 14 consiste en un

sulfure tel qu'un sulfure de zinc, il est avantageux de prévoir une atmosphère de fonctionnement non oxydante afin de préserver les caractéristiques de non-oxydation dudit film 14 Cette atmosphère non oxydante peut être obtenue simple30 ment en empêchant l'oxygène de pénétrer dans les limites internes de l'enveloppe externe 52, grâce à des procédés de remplissage et d'étanchéité de ladite enveloppe externe 52 de la lampe 50 L'application de la présente invention adapte l'environnement interne de la lampe à incandescence 10 ou 35 50 aux paramètres opérationnels souhaités du type particu-

lier de film IR 14 En outre, en ce qui concerne le fonctionnement souhaité de ce film 14, le filament 24 occupe une position centrale par rapport à la quantité totale de rayonnement infrarouge réfléchi par ledit film 14 Cette position 5 centrale du filament 24 est obtenue grâce à l'insertion des fiches 28 et 30 de l'enveloppe interne 20 de la figure 1 dans les prises 40 et 42 de l'élément de base 16 représenté

sur la figure 2.

Plus spécialement, la figure 2, qui est une vue en 10 plan selon la ligne 2-2 de la figure 1 illustre le culot 16 muni des prises 40 et 42 respectivement associées aux fiches mâles 28 et 30 de l'enveloppe interne 20, laquelle occupe une position centrale le long du diamètre dudit culot 16, si bien que, lorsque cette enveloppe interne 20 est emboîtée 15 dans le culot 16 par un engagement des fiches 28 et 30, le

filament 24 est centré coaxialement à une surface cylindrique réfléchissant les infrarouges et délimitée par le film 14 Cette position centrale du filament 24 permet à la plus grande partie du rayonnement infrarouge réfléchi par le film 20 d'être renvoyée vers le filament 24 et de balayer ce dernier, ce qui accroît à son tour l'efficacité opérationnelle dudit filament 24 La température de fonctionnement accrue produit les effets suivants: ( 1) meilleur fonctionnement grâce à une température accrue du filament 24, ce qui con25 tribue à améliorer l'efficacité de la lampe 10 à incandescence; et ( 2) diminution de la puissance d'entrée nécessaire pour obtenir le fonctionnement souhaité du filament 24, ce qui réduit à son tour la quantité de puissance d'entrée nécessitée par ladite lampe 10.

De surcroît, concernant la relation mutuelle entre le film IR 14 et le filament 24, le caractère de robustesse mécanique de ce filament 24 revêt une importance quant au rayonnement infrarouge réfléchi par ledit film 14 Grâce à sa robustesse mécanique, le filament 24 conserve son orien35 tation (position centrale) lors de son fonctionnement, même

s'il est soumis à une température normale de fonctionnement relativement élevée L'orientation stable de ce filament 24 se traduit par un maintien en position de ce filament, qui lui permet d'être balayé par la majeure partie du rayonne5 ment infrarouge renvoyé par le film IR 14 pendant le fonctionnement de la lampe 10 à incandescence d'utilisation courante.

Le film IR 14 peut être d'un type réfléchissant

tel que décrit, par exemple, dans les brevets des Etats Unis 10 d'Amérique n 4 229 066, 4 017 758, 3 901 997, ou 4 187 336.

L'élément de base 16 illustré sur la figure 2 présente un revêtement 38 sur sa face supérieure Ce revêtement 38 est d'un type réfléchissant les infrarouge et il peut être de la même nature que celle du film réflecteur 14 Ce 15 revêtement réfléchissant 38 constitue un moyen supplémentaire pour renvoyer vers le filament 24, le rayonnement infrarouge qui balaie sa surface, ce qui accroît davantage encore l'efficacité du filament de la manière souhaité et augmente

à son tour l'efficacité de la lampe 10 de la figure 1.

La figure 3 représente un dispositif ou lampe 50 d'éclairage par incandescence d'utilisation courante, comportant une enveloppe externe 52 de forme standard bien connue L'enveloppe externe 52 possède un film 54 réflecteur d'infrarouges ayant la même composition que celle décrite 25 ci-avant pour le film 14 de l'enveloppe externe 12 de la lampe 10 sur la figure 1 D'une manière analogue, la lampe 50 comporte une enveloppe interne 60 dans laquelle est disposé coaxialement un filament 61 basse tension qui est fabriqué en des matériaux analogues et présente des dimensions 30 analogues à celles des éléments respectifs décrits au sujet

de l'enveloppe interne 20 A la différence de l'enveloppe interne 20 de la figure 1, l'enveloppe interne 60, au lieu d'être emboîtée dans un élément de base, est fixée rigidement à l'intérieur de la lampe 50 selon la figure 3.

L'enveloppe interne 60 est fixée rigidement au pied 58 par des conducteurs électriques 51 et 53 qui, à leur tour, sont reliés aux extrémités opposées du filament 61 par des amenées de courant appropriées de l'enveloppe interne 60 Cette enveloppe 60 ainsi assujettie est alignée axiale5 ment de telle façon que le filament 61 occupe une position centrale par rapport au film 54 et constitue le lieu de convergence des rayonnements infrarouges réfléchis par ce film 54, d'une manière analogue à celle décrite pour le filament

24 de la lampe 10.

L'enveloppe externe 52 du mode de réalisation considéré peut être accouplée amoviblement à un culot 57 électriquement conducteur, doté d'une section filetée 59 Ce culot 57 constitue un logement des composants électroniques du

circuit de la figure 6 ou 9 décrit ci-après.

Comme le montre la figure 3, le conducteur 51 est raccordé-au dispositif de commande de la tension par un trajet électrique assuré par un contact 68 et par une borne de culot 56 De même, le conducteur 53 de la figure 3 est connecté audit dispositif de commande de la tension par un tra20 jet électrique formé par un contact 70 et une borne de culot 72 Sur la figure 3, lesdits conducteurs 51 et 53 traversent le pied 58 et sont en contact sur leur trajet avec un élément isolant 66 en matière plastique illustré plus en détail

sur la figure 4.

La figure 4 représente les conducteurs 51 et 53 occupant une position intercalaire le long d'une cavité interne de l'élément isolant 66 en matière plastique et de la partie inférieure du pied 58 muni d'un appendice 58 A Ces conducteurs 51 et 53 sont respectivement raccordés aux con30 tacts 68 et 70 de la lampe par des orifices adéquatement

pratiqués dans l'élément isolant 66 Cet élément 66, tel qu'illustré sur la figure 4, assure une isolation qui empêche les conducteurs 51 et 53, les contacts 68 et 70 de la lampe et les bornes de culot 56 et 72 d'entrer en contact 35 avec le culot 57.

L'élément isolant 66 en matière plastique peut être ajusté intimement sur l'enveloppe externe 52 munie du pied 58, en déposant initialement un ciment approprié sur la partie supérieure dudit élément 66, puis en emmanchant à 5 force cet élément 66 dans les régions complémentaires de l'enveloppe externe 52 et du pied 58 L'accouplement ou la fixation de l'enveloppe externe 52 et de l'élément isolant 66 sur le culot 57 ressort de la figure 5.

La figure 5 est une vue en plan selon la ligne 5-5 10 de la figure 3 Elle représente l'élément isolant 66 en matière plastique situé dans les limites internes du culot 57, les conducteurs 51 et 53 de l'enveloppe interne 60 occupant une position centrale le long du diamètre du culot 57, un orifice d'entrée 74 débouchant dans un logement 75 du culot 15 57, un orifice d'entrée 76 débouchant dans un logement 77 du culot 57, ainsi que les contacts 68 et 70 de la lampe Ces contacts ou ergots 68 et 70 sont engagés dans les logements 75 et 77 par une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, puis ils viennent buter contre des régions termina20 les desdits logements respectifs 75 et 77 Dans ces régions

de butée, les ergots 68 et 70 établissent un contact électrique avec les bornes de culot 56 et 72, respectivement.

L'emprisonnement des ergots 68 et 70 à l'intérieur des logements 75 et 77 en les mettant en contact avec les bornes de 25 base 56 et 72 assure, mécaniquement et électriquement, la

solidarisation entre le culot 57 et l'enveloppe externe 52 dans laquelle l'enveloppe interne 60 est disposée coaxialement.

I 1 ressort donc dè ce qui précède que la présente 30 invention, dans ses différents modes de réalisation, propose

un dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation courante, dont les enveloppes externes respectives 52 et 12 peuvent être dissociées de ses culots de base 57 et 16, respectivement De plus, ce dispositif comporte des enveloppes 35 internes 20 et 60 dans l'espace intérieur de chacune des-

quelles se trouve respectivement un filament 24 ou 61 basse tension. Comme mentionné ci-avant, la présente invention pro pose un dispositif incorporé dans le culot 16 de la figure 1 5 ou dans le culot 57 électriquement conducteur selon la figure 6, afin de produire une excitation basse tension des filainents 24 et 61 basse tension Pour un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif d'excitation basse

tension comporte un circuit 80 représenté sur la figure 6.

D'une manière générale, ce circuit 80 réduit l'amplitude de la tension classique d'alimentation (par exemple une tension alternative de 120 volts) normalement utilisée pour exciter le filament d'une lampe incandescente d'utilisation courante, et ce circuit applique aux bornes du fila15 ment basse tension de la présente invention une tension alternative réduite Le circuit 80 de la figure 6 a pour effet, pendant le fonctionnement de la lampe, d'appliquer une tension alternative efficace (située dans la plage comprise entre environ 20 volts et moins de 120 volts) au filament 24 20 ou 61 repéré schématiquement par F. Le circuit 80 est constitué de plusieurs composants dont les conceptions et les valeurs classiques sont

données par le tableau I ci-dessous.

TABLEAU I

Composant Type ou valeur L 10 ph C 1 0, 1 pf R 155 kû C 2 0,1 pf 51 Dispositif DIAC de la General Electric Company (GE) type ST-2 52 Dispositif TRIAC (RCA) Type T 2800 D l 4 Ulin inducteur L raccordé à un c 6 té d'une source 82 de tension alternative appliquée crée une impédance pour ralentir la vitesse d'accroissement du courant qui se produit classiquement lors de la mise en fonction initiale de la lampe 10, afin d'empêcher la détérioration d'un interrupteur 52 Conjugué à 5 un condensateur C 1 branché en parallèle à la source 82, cet inducteur L génère une impédance pour réduire l'interférence

électromagnétique (EMI).

Une résistance R, un condensateur C 2 et des interrupteurs 51 et 52 forment un dispositif 88 de commande de 10 la tension et ils sont agencés, pour former un circuit de commande de phase DIAC-TRIAC, de la manière représentée à la page

192 du "Manuel SCR de General Electric", publié en 1979.

En général, le circuit 80 applique au filament une tension alternative efficace située dans la gamme comprise en15 tre environ 20 volts et moins de 120 volts Cette tension appliquée au filament est déterminée par les valeurs de R 1, C 2 et par la surtension d'amorçage du diac 51 Lorsque la

tension parcourant le condensateur C 2 atteint la valeur de la surtension d'amorçage du diac 51 (une diode de déclenchement 20 bidirectionnelle), ce condensateur C 2 est partiellement déchargé par le diac 51 jusque dans la gâchette du triac 52.

Cette décharge commute le triac SZ à son mode conduction.

Le fonctionnement du circuit est mis davantage en

évidence par une description à l'appui de la figure 7 Cette 25 figure 7 est subdivisée en trois figures La figure 7 a montre

les formes d'ondes de la source 82 de tension alternative ainsi que l'angle de phase a de l'enclenchement des interrupteurs 51 et 52; la figure 7 (b) illustre un signal de déclenchement 84 engendré par le commutateur 51 et appliqué à la ga30 chette du commutateur 52; et la figure 7 (c) représente une tension alternative 86 appliquée au filament F.

La figure 7 (a) montre un angle de phase a d'enclenchement, d'environ 135 , mesuré à partir des relations entre les angles de phase O et 180 de la tension de source 82 al35 ternative illustrée dans la partie supérieure de la figure 7.

D'après les figures 7 (a), 7 (b), 7 (c), on voit respectivement que l'angie de phase a de l'enclenchement de 135 sur-la figure 7 (a), correspond à la transition de la génération du signal d'enclenchement 84 de la figure 7 (b), et à la transition de la 5 génération de la tension 86 qui est appliquée au filament F Il ressort des figures 7 (a) et 7 (c) que la tension 82 présente une occurrence périodique dont la durée débute lorsque l'angle de phase a de l'enclenchement est de 135 et s'achève lorsque la

source 82 de la figure 7 (a) transite par ses conditions zéro.

L'angle de phase a de 135 est obtenu par une sélection appropriée des valeurs de R et de C 2 qui sont respectivelaent de 155 kohms et 0,1 pf Cette valeur de 135 de l'angle de phase a donne une tension 86 d'environ 38 volts appliqué au filament F L'angle de phase a de l'enclenchement peut être 15 choisi pour présenter différentes valeurs comprises entre O et

, comme le montre la figure 8.

Sur l'axe des abscisses de la figure 8, l'angle de phase a de l'enclenchement est donné en degré de O à 180 et l'axe des ordonnées de cette figure 8 indique en volts la ten20 sion alternative 82 appliquée au filament F Il ressort de cette figure 8 que l'angle a peut être choisi de O à 180 et que, de ce fait, il entraîne une variation correspondante de

volts à 0 volt de la tension alternative 86.

Bien que la présente invention propose un filament 25 basse tension pouvant dans l'un de ses modes de réalisation,

fonctionner avec une tension appliquée située dans une plage comprise entre plus de O volt et moins de 120 volts, il est préférable que la tension alternative appliquée à ce filament se situe dans la plage de tensions alternatives efficaces com30 prises entre environ 20 volts et 40 volts.

Un second circuit destiné à appliquer au filament basse tension la tension souhaitée est représenté sur la figure

9 et désigné par la référence 90.

En général, le circuit 90 de la figure 9 fonctionne 35 d'une manière différente de celle du circuit 80 de la figure 6, du fait que ce circuit 80 est directement couplé à la source 82 de tension alternative, tandis que le circuit 90 est couplé en partie, à ladite source 82, par un montage de diodes en pont à deux alternances comprenant des diodes Dl, D 2, D 3, D 4 Ledit 5 circuit 90 est analogue au circuit 80, à cette différence que

les diodes Dl, D 2, D 3 et D 4 sont agencées pour former un redresseur biphasé qui est intercalé entre l'étage de sortie, formé par le filament F et par le dispositif 88 de commande de la tension, et l'étage d'entrée comprenant l'inducteur L et le 10 condensateur C 1 illustrés sur la figure 9.

Le fonctionnement du circuit 90 est décrit plus en détail en se référant à la figure 10 Cette figure 10 est, tout comme la figure 7, subdivisée en trois figures La figure 10 (a) montre la forme d'onde de la source 82 de tension alternative 15 ainsi que l'angle de phase a du déclenchement du commutateur 51 comme déjà décrit sur la figure 7 (a); la figure 10 (b) illustre un signal de déclenchement 94 engendré par ledit coiaủtateur 51 et appliqué à la gâchette du commutateur 52; et la figure 10 (c) représente une tension continue 96 qui est 20 appliquée au filament F. Une comparaison des figures 7 (b) et 7 (c) avec les figures 10 (b) et 10 (c) révèle des formes d'ondes parfaitement identiques, à cette différence que les signaux 84 lFig 7 (b)l et 86 lFig 7 (c)l sont des signaux du type positif/négatif, tandis 25 que les signaux 94 lfig 10 (b)l et 96 lfigo 10 (c)l sont seulement

des signaux du type positif Ces signaux 94 et 96 du type positif sont engendrés par le circuit 90 dans lequel le redresseur biphasé constitué par les diodes Di, D 2 D 3 et D 4 est interposé entre les étages respectifs d'entrée et de sortie, 30 comme décrit ci-dessus.

D'une manière analogue à celle décrite précédemment

pour la figure 7 (a), la figure 10 (a) montre un angle de phase a de l'enclenchement, de 135 , qui est obtenu par un choix approprié des valeurs de R et C 2, de façon que soit appliquée 35 au filament F une tension continue 96 d'une valeur de 38 volts.

Les valeurs appropriées de R et C 2 pour cet angle égal à 1350 sont, respectivement, de Z 70 kohms et, de 0,1 p F En outre, l'angle a peut être choisi de façon à présenter différentes valeurs comprises entre O et 180 , de la manière décrite ci5 dessus pour la figure 8, afin d'obtenir une tension continue 96 située dans une plage souhaitée comprise entre environ 20 volts et moins de 120 volts Bien que la présente invention propose un filament basse tension pouvant fonctionner avec une tension continue appliquée d'environ 20 volts à moins de 120 volts, il 10 est préférable que la tension continue appliquée au filament se situe dans la plage comprise entre environ 20 volts et 40 volts. Il convient à présent de faire observer que la présente invention propose différents circuits pour accepter une 15 tension appliquée alternative, pour ensuite ( 1) convertir et réduire cette tension alternative en une tension continue comprise entre environ 20 volts et moins de 120 volts pour l'appliquer au filament, ou bien ( 2) réduire ladite tension alternative jusqu'à une valeur comprise entre environ 20 volts et 20 moins de 120 volts, pour l'appliquer au filament La tension alternative ou la tension continue appliquée au filament basse tension conjuguée avec les dimensions de ce filament basse tension, réalise un dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation courante dont l'efficacité est améliorée Les Z 5 perfectionnements globaux apportés par la présente invention audit dispositif d'éclairage incandescent dépassent les gains escomptés fondés sur l'expérience et habituellement obtenus par les caractéristiques individuelles de la combinaison De plus, ces caractéristiques combinées se complètent mutuellement La 30 présente invention utilise un filament basse tension ayant des dimensions relativement modestes afin d'être placé dans un logemaent complémentaire relativement petit Ce logement relativement petit contribue à réduire la quantité souhaitée des gaz halogènes et des gaz de remplissage relativement onéreux, tous 35 ces gaz augmentant l'efficacité de la lampe Le filament-et son logement, occupant une position centrale par rapport aux rayonneaents infrarouges réfléchis par le film réflecteur, renforcent encore l'efficacité de ladite lampe Le filament basse tension, dans le logement relativement petit, est un filament 5 mécaniquement robuste qui, lorsqu'il est en fonction, conserve sa position centrale par rapport aux rayonnements infrarouges renvoyés, afin de conférer une efficacité accrue pendant la durée de vie de la lampe De surcroît, les enseignements de la présente invention reconnaissent que le fait de placer le film 10 réflecteur d'infrarouges dans un endroit distant du filament relativement chaud et dans une atmosphère adéquate sélectionnée en fonction des caractéristiques opératoires de ce film proprement dit permet d'optimiser le rendement du film, ce qui accroît à son tour l'efficacité de la lampe De plus, le film in15 frarouge est déposé sur une enveloppe externe qui est aisément

montée sur le reste du dispositif d'éclairage incandescent ou est facilement démontée de ce dispositif, tant lors de sa fabrication initiale, que lors d'interventions de remplacement.

Par ailleurs, l'efficacité du dispositif d'éclairage incandes20 cent de la présente invention est accrue en faisant fonctionner le filament sous une tension réduite par rapport à la tension alternative typique d'alimentation de 120 volts, et le dispositif réduisant cette tension est réalisé d'une manière complémentaire afin de former partie intégrante de la laimpe en étant 25 incorporé dans son culot

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Dispositif d'éclairage par incandescence d'utilisation courante, caractérisé en ce qu'il comprend un culot ( 16 57) comportant une section filetée ( 18; 59) électriquement 5 conductrice; une enveloppe externe ( 12; 52) montée sur le culot; une enveloppe interne ( 20; 60) disposée coaxialement à l'intérieur de ladite enveloppe externe et renfermant une atmosphère de gaz halogène ainsi qu'un gaz de remplissage à pression élevée; un filament ( 24; 61) occupant une position coa10 xiale à l'intérieur de ladite enveloppe interne; un film ( 14; 53) réflecteur d'infrarouges, qui revêt la surface interne de ladite enveloppe externe ( 12; 52) et a pour effet, lorsque ledit dispositif d'éclairage ( 10; 50) est en fonction, de transmettre pratiquement tout le rayonnement visible et de réfléchir 15 notablement, en direction dudit filament, le rayonnement-infrarouge émis par ce filament; ainsi qu'un dispositif ( 80; 90) qui est incorporé dans le culot ( 16; 57) et qui a pour effet, pendant le fonctionnement du dispositif d'éclairage ou lampe ( 10; 50), d'appliquer au filament ( 24; 61) une tension conti20 nue ou une-tension alternative dont la valeur se situe dans la

plage comprise entre environ 20 volts et moins de 120 volts.

2 Dispositif d'éclairage selon la revendication 1,

caractérisé en ce que l'enveloppe externe ( 12; 52) est amovible du culot ( 16; 57).

3 Dispositif d'éclairage selon la revendication 2,

caractérisé en ce que l'enveloppe externe ( 12) présente la forme d'un pot et comporte une ouverture filetée ( 32), le culot ( 16) comportant une région taraudée ( 44) dans laquelle l'ouverture filetée se loge par complémentarité.

4 Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe externe ( 52) présente une

configuration standard.

Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe interne ( 20) possède une base 35 ( 26) munie de connecteurs solidaires ( 28, 30) du type mâle et

le culot ( 16) comporte des connecteurs complémentaires ( 40, 42) du type femelle, ce culot ( 16) présentant en outre une surface transversale dotée d'un revêtement ( 38) agissant efficacement pour renvoyer, vers le filament ( 24), les rayonnements infra5 rouges émis par ce filament.

6 Dispositif d'éclairage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe externe ( 52), dans laquelle l'enveloppe interne ( 60) est disposée coaxialement, présente un pied ( 58) destiné à fixer rigidement une partie des conducteurs 10 ( 51, 53) de l'enveloppe interne et permettant le passage de la partie restante des conducteurs jusqu'à des moyens d'accouplements ( 68, 72) pouvant être fixes à l'enveloppe externe, ces moyens d'accouplements consistant en des ergots ( 68, 72) devant être respectiveinent raccordés à l'une des extrémités de chacun 15 desdits conducteurs; et par le fait que le culot ( 57) comporte dans sa surface supérieure des logements associés ( 74, 77) destinés à recevoir les ergots ( 68, 72) de telle sorte que, lorsqu'une rotation est impririée a l'enveloppe externe ( 52), chaque logemflent constitue un passage d'engagement et de liaison élec20 trique et écanique de l'enveloppe externe ( 52) sur le culot

( 57).

7 Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérise en ce que le dispositif ( 80) destiné à appliquer une tension lorsque la lampe ( 10) est an fonction, consiste en Z 5 un dispositif ( 80) intercalé entre le filament ( 24) et une

source ( 82) de tension alternative pouvant fournir de l'énergie à la lampe ( 10), le dispositif ( 80) réduisant, jusqu'à la plage comprise entre environ 20 volts et moins de 120 volts, la tension alternative qui est appliquée au filament ( 24).

AO 8 Dispositif d'éclairage selon la revendication 7,

caractérisé en ce que le dispositif ( 80) pour appliquer la tension alternative au filament applique, de préférence, une tension continue comprise entre 20 volts et 40 volts.

9 Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que le dispositif ( 90) destiné à appliquer une tension lorsque la lampe ( 50) est en fonction, consiste en un dispositif ( 90) intercalé entre le filament ( 61) et une source ( 82) de tension alternative pouvant délivrer de l'énergie à la lampe ( 50), le dispositif réduisant la tension de la 5 source de courant alternatif jusqu'à la plage de tensions continues comprise entre 20 volts et moins de 120 volts, pour

l'appliquer au filament ( 61).

Dispositif d'éclairage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif ( 90) pour appliquer la ten10 sion continue au filament applique de préférence, une tension

continue comprise entre 20 volts et 40 volts.