FR2889886A1 - Lampe uv plane a decharge coplanaire et utilisations - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une lampe plane (1) transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet dit UV, comprenant :- des premier et deuxième éléments verriers plans (2, 3) ou sensiblement plans maintenus sensiblement parallèles entre eux et délimitant un espace interne rempli de gaz (10) susceptible d'émettre ledit rayonnement dans l'UV ou d'exciter un matériau luminophore éventuellement présent et émettant ledit rayonnement dans l'UV, ledit matériau luminophore étant alors disposé sur une face du premier et/ou du deuxième élément verrier,- au moins une paire d'électrodes (41, 51) susceptibles d'être à des potentiels distincts et d'être alimentées par une tension alternative, ladite paire étant associée au premier élément verrier,le premier ou le deuxième élément verrier (2, 3) étant en un matériau transmettant ledit rayonnement UV, et la paire d'électrodes étant disposée en dehors de l'espace interne.L'invention concerne aussi ses utilisations.

Description

LAMPE UV PLANE A DECHARGE COPLANAIRE ET UTILISATIONS

La présente invention concerne le domaine des lampes planes ultraviolet (ou UV) et en particulier a trait aux lampes planes UV à décharge coplanaire et aux utilisations de telles lampes.

Les lampes UV classiques sont formées par des tubes fluorescents UV remplis de mercure et disposés côte à côte pour former une surface émettrice. Ces tubes ont une durée de vie limitée. En outre, l'homogénéité du rayonnement io UV émis est difficile à obtenir pour des grandes surfaces. Enfin, de telles lampes sont lourdes et encombrantes.

Le document US5006758 propose une lampe plane UV à bronzer constituée de deux plaques de verre transmettant les UVA, plaques maintenues avec un faible écartement l'une par rapport à l'autre, et scellées hermétiquement de manière à renfermer un gaz sous pression réduite. Une décharge électrique produit un rayonnement UV qui vient exciter un revêtement luminophore émettant dans I'UVA.

L'une des plaques de verre porte le revêtement luminophore sur sa face interne et l'autre plaque de verre porte sur sa face interne des séries de revêtements conducteurs ou électrodes constituant une cathode et une anode à un instant donné. La décharge qui se produit entre anode et cathode est dite coplanaire, c'est-à-dire dans une direction longeant la surface principale de la plaque de verre.

Les électrodes sont protégées par un revêtement diélectrique destiné, par limitation capacitive du courant, à éviter une perte de matière des électrodes par bombardement ionique au voisinage de la plaque de verre. Pour une protection efficace des électrodes, il est indispensable de choisir un diélectrique suffisamment résistant.

Parallèlement, il est indispensable de contrôler l'uniformité du diélectrique et son homogénéité, par exemple d'éviter la présence de bulles, pour éviter des arcs et obtenir des performances optiques satisfaisantes.

En outre, cette couche diélectrique nécessite une étape supplémentaire de fabrication impliquant un surcoût ne destinant la lampe UV qu'à des applications à haute valeur ajoutée.

Enfin, la fiabilité de la lampe UV est difficile à obtenir, ses propriétés d'émission UV variant d'une lampe à l'autre et obligeant en outre à tester les capacités.

L'invention a pour objet de fournir une lampe UV plane fiable, de conception simple, et rapide et/ou facile à fabriquer.

A cet effet, l'invention propose une lampe plane transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet, dit UV, comprenant: - des premier et deuxième éléments verriers plans ou sensiblement plans io maintenus sensiblement parallèles entre eux et délimitant un espace interne rempli de gaz susceptible d'émettre ledit rayonnement dans l'UV ou d'exciter un matériau luminophore éventuellement présent et émettant ledit rayonnement dans l'UV, ledit matériau luminophore étant alors disposé sur une face du premier et/ou du deuxième élément verrier, - au moins une paire d'électrodes susceptibles d'être à des potentiels distincts et d'être alimentées par une tension alternative, ladite paire étant associée au premier élément verrier, le premier ou le deuxième élément verrier étant en un matériau transmettant ledit rayonnement UV et la paire d'électrodes étant disposée en dehors de l'espace interne.

Dans cette configuration, le premier élément verrier fait office de protection capacitive des électrodes contre le bombardement ionique, et de fait forme un diélectrique d'épaisseur constante et d'uniformité excellente, garantissant une uniformité du rayonnement UV émis par la lampe.

Cette structure, en plaçant les électrodes à l'extérieur de l'enceinte sous pression réduite de gaz à plasma, permet d'abaisser considérablement le coût de fabrication de la lampe UV. La fabrication de la lampe UV est également simplifiée et est rendue fiable en supprimant les erreurs de fabrication.

En outre, le problème de connexion à l'alimentation électrique trouve des solutions bien plus simples que pour les systèmes connus où les connecteurs électriques doivent traverser l'enceinte hermétique contenant le gaz.

La lampe UV peut prendre des dimensions de l'ordre de celles atteintes actuellement avec les tubes fluorescents, ou bien supérieures, par exemple d'au moins 1 m2.

De préférence, le facteur de transmission de la lampe selon l'invention autour du pic dudit rayonnement UV est supérieur ou égal à 50%, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 70% , et même supérieur ou égal à 80%.

Dans une configuration de lampe avec une seule face d'un élément verrier transmettant les UV, l'autre élément verrier peut être opaque, par exemple une vitrocéramique, voire être un diélectrique non verrier.

io Le caractère translucide peut toutefois servir à positionner la lampe ou pour visualiser ou vérifier le fonctionnement de la lampe.

Dans un mode de réalisation préféré, les électrodes sont couvertes ou intégrées au moins partiellement dans un élément diélectrique, par exemple plan, choisi parmi le premier élément verrier, un autre élément verrier (formant alors un verre armé) et/ou au moins un plastique, ou éventuellement un élément verrier ou plastique associé à une lame de gaz.

Pour cet élément diélectrique, les exigences d'uniformité ou d'homogénéité ne sont plus cruciales. Aussi, un vaste choix de diélectrique et de géométrie est possible. En outre, dans le cas ou l'on souhaite une lampe émettant via les deux côtés, il est plus facile de choisir un diélectrique transmettant les UV.

Cet élément peut former une partie d'un vitrage isolant, sous vide, sous argon, ou avec une simple lame d'air. Un simple vernis suffisamment épais (le cas échéant pour absorber des rayonnements UV) peut aussi être utilisé.

Cet élément diélectrique sert de protection mécanique ou chimique et/ou forme un intercalaire de feuilletage et/ou fournit une isolation électrique satisfaisante en cas de besoin par exemple si cette face porteuse des électrodes est facilement accessible.

Ainsi, les électrodes peuvent être associées au premier élément verrier de différentes manières: elles peuvent par exemple être intégrés dans ce dernier, ou être directement déposées sur sa face externe ou encore bien être déposées sur un élément porteur (correspondant audit élément diélectrique), cet élément porteur étant assemblé au premier élément verrier de sorte que le électrodes soient plaquées contre sa face externe.

Les électrodes peuvent aussi être prises en sandwich entre un premier diélectrique et un second diélectrique, l'ensemble étant assemblé au premier élément verrier.

Dans un premier exemple, le premier diélectrique est un intercalaire de feuilletage et le second diélectrique est un contre verre ou un plastique rigide de préférence transparent. Les électrodes peuvent en variante être disposées entre ledit premier élément verrier et l'intercalaire de feuilletage.

Dans un deuxième exemple, les électrodes sont sur un diélectrique de préférence mince et/ou transparent situé entre deux intercalaires de feuilletage, le io diélectrique étant par exemple un film plastique ou une feuille mince de verre.

Ces premier et deuxième diélectriques peuvent donc être formés selon diverses combinaisons associant un élément verrier ou un plastique (rigide, monolithique ou feuilleté) et/ou des (films) plastiques ou autres résines aptes à s'assembler par collage avec des produits verriers.

Des matières plastiques qui conviennent sont par exemple - le polyuréthane (PU) utilisé souple, le copolymère éthylène/acétate de vinyle (EVA) ou le polyvinyl butyral (PVB), ces plastiques servant comme intercalaire de feuilletage, par exemple avec une épaisseur entre 0,2 mm et 1,1 mm, notamment entre 0,3 et 0,7 mm, intégrant éventuellement les électrodes, dans leur masse, ou portant les électrodes, - le polyuréthane rigide, les polycarbonates, des acrylates comme le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), utilisés notamment comme plastique rigide, et éventuellement porteur d'électrodes.

On peut aussi utiliser du PE, du PEN ou du PVC ou encore le poly(téréphtalate d'éthylène (PET), ce dernier pouvant être mince, notamment entre 10 et 100 m, et pouvant porter les électrodes.

Le cas échéant, on veille naturellement à la compatibilité entre différents plastiques utilisés, notamment à leur bonne adhérence.

Naturellement, tout élément diélectrique précité est choisi sensiblement transparent audit rayonnement UV s'il est disposé du côté émetteur de la lampe UV.

Les électrodes peuvent comprendre ou former principalement des bandes, ou être de formes plus complexes, non linéaires, par exemple coudées, en V, ondulées, en zigzag, l'espacement entre électrodes étant maintenu sensiblement constant.

Les électrodes peuvent être par exemple sous forme de peignes interpénétrés avec un écart constant entre dents adjacentes.

Dans un mode de réalisation avantageux, les électrodes sont à base d'un matériau transmettant ledit rayonnement UV ou sont arrangées et/ou adaptées pour permettre une transmission globale audit rayonnement UV (si le matériau est io absorbant ou réfléchissant aux UV) et le premier élément est en ledit matériau transmettant ledit rayonnement UV.

Le matériau d'électrode transmettant ledit rayonnement UV peut être une couche très mince d'or, par exemple de l'ordre de 10 nm, ou de métaux alcalins tels que potassium, rubidium, césium, lithium ou potassium par exemple de 0,1 à 1 m, ou encore être en un alliage par exemple avec 25% sodium et 75% de potassium.

Dans ce dernier mode de réalisation, on peut choisir un deuxième élément verrier qui absorbe ledit rayonnement UV, pour une lampe UV à une seule face transmettant les UV.

Dans ce dernier mode de réalisation, les électrodes peuvent être des bandes sensiblement parallèles, présentant une largeur 11 et étant espacées d'une distance d1, le rapport 11 sur dl pouvant être compris entre 10% et 50%, pour permettre une transmission globale UV d'au moins 50% du côté des électrodes, le rapport 11/d1 pouvant aussi être ajusté en fonction de la transmission de l'élément verrier associé.

Un matériau d'électrode relativement opaque audit rayonnement UV est par exemple de l'oxyde d'étain dopé fluor (SnO2:F), de l'oxyde mixte d'indium et d'étain (l'ITO), de l'argent, du cuivre ou de l'aluminium.

Alternativement, si le rayonnement UV n'est transmis que du côté du deuxième élément verrier, le rapport 11 sur dl est indifférent.

Les électrodes peuvent être pleines notamment formées à partir de fils conducteurs jointifs (parallèles ou en tresse etc) ou d'un ruban (en cuivre, à coller..) ou à partir d'un revêtement déposé par tous moyens connus de l'homme du métier tels que des dépôts par voie liquide, dépôts sous vide (pulvérisation magnétron, évaporation), par pyrolyse (voie poudre ou gazeuse) ou par sérigraphie.

Pour former des bandes, en particulier, il est possible d'employer des systèmes de masquage pour obtenir directement la répartition recherchée, ou encore, de graver un revêtement uniforme par ablation laser, par gravure chimique ou mécanique.

Les électrodes peuvent aussi chacune être sous forme d'un réseau de motifs conducteurs essentiellement allongés tels que de lignes conductrices io (assimilées à des bandes très fines) ou de fils conducteurs proprement dits, ces motifs pouvant être sensiblement rectilignes ou ondulés, en zigzag, etc. Ce réseau peut être défini par un pas donné dit p1 (pas minimal en cas de pluralité de pas) entre motifs et une largeur dite 12 de motifs (maximale en cas de pluralité de largeurs). Deux séries de motifs peuvent être croisées. Ce réseau peut être notamment organisé comme une grille, comme un tissu, une toile. Ces motifs sont par exemple en métal comme le tungstène, le cuivre ou le nickel.

Aussi, on peut obtenir une transparence globale aux UV en adaptant le rapport 11 sur d1 en fonction de la transparence souhaitée comme déjà décrit et/ou en utilisant le réseau des motifs conducteurs et en adaptant, en fonction de la transparence souhaitée, la largeur 12 et/ou le pas p1.

Ainsi, le rapport largeur 12 sur pas p1 peut être de préférence inférieur ou égal à 50% de préférence inférieur ou égal à 10%, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 1 /o.

Par exemple, le pas p1 peut être compris entre 5 pm et 2 cm, de préférence entre 50 pm et 1,5 cm, encore plus préférentiellement 100 pm et 1 cm, et la largeur 12 peut être entre 1 pm et 1 mm, de préférence entre 10 et 50 m.

A titre d'exemples, on peut utiliser un réseau conducteur (grille etc) sur une feuille plastique par exemple de type PET avec un pas p1 de 100 m, et une largeur 12 de 10 m ou encore un réseau de fils conducteurs intégrés au moins en partie dans un intercalaire de feuilletage, notamment PVB ou PU, avec un pas p1 entre 1 et 10 mm, notamment 3 mm, et une largeur 12 entre 10 et 50 m, notamment entre 20 et 30 m.

La lampe peut comprendre un matériau réfléchissant ledit rayonnement UV couvrant partiellement ou entièrement une face du premier ou deuxième élément verrier, par exemple en aluminium.

Dans une première configuration où le rayonnement UV est transmis via le premier élément verrier, ce matériau revêt la face de préférence interne du deuxième élément verrier.

Dans une deuxième configuration où le rayonnement UV est transmis via le deuxième élément verrier, les électrodes elles-mêmes peuvent être en ledit matériau réfléchissant.

io Le matériau transmettant ledit rayonnement UV peut être choisi de préférence parmi le quartz, la silice, le fluorure de magnésium (MgF2) ou de calcium (CaF2), un verre borosilicate, un verre avec moins de 0,05% de Fe2O3.

A titre d'exemples pour des épaisseurs de 3 mm: - les fluorures de magnésium ou de calcium transmettent à plus de 80% voire 90% sur toute la gamme des UVs c'est-à-dire les UVA (entre 315 et 380 nm), les UVB (entre 280 et 315 nm), les UVC (entre 200 et 280 nm), ou les VUV (entre environ 10 et 200 nm), - le quartz et certaines silices haute pureté transmettent à plus de 80% voire 90% sur toute la gamme des UVA, UVB et UVC, - le verre borosilicate, comme le borofloat de Schott, transmet à plus de 70% sur toute la gamme des UVA, - les verres silicosodocalcique avec moins de 0,05% de Fe Ill ou de Fe2O3, notamment le verre Diamant de Saint-Gobain, le verre Optiwhite de Pilkington, le verre B270 de Schott, transmettent à plus de 70% voire 80% sur toute la gamme des UVA.

Toutefois, un verre silicosodocalcique, tel que le verre Planilux vendu par la société Saint-Gobain, présente une transmission supérieure à 80% au delà de 360 nm ce qui peut suffire pour certaines réalisations et certaines applications.

Dans la structure de lampe plane selon l'invention, la pression de gaz dans l'espace interne peut être de l'ordre de 0,05 à 1 bar. On utilise un gaz ou un mélange de gaz, par exemple un gaz émettant de manière efficace ledit rayonnement UV notamment le xénon, ou le mercure ou les halogènes et un gaz facilement ionisable susceptible de constituer un plasma (gaz plasmagène) comme un gaz rare tel que le néon, le xénon ou l'argon ou encore l'hélium, ou les halogènes, ou encore l'air ou l'azote.

Le taux d'halogène (en mélange avec un ou des gaz rares) est choisi inférieur à 10% par exemple 4%. On peut aussi utiliser des composés halogénés.

Les gaz rares et les halogènes présentent l'avantage d'être insensibles aux conditions climatiques.

Le tableau 1 ci-après indique les pics de rayonnement des gaz émetteurs d'UV particulièrement efficaces.

Gaz émetteur(s) d'UV Pic(s) (nm) Xe 172 F2 158 Br2 269 C 259 12 342 Xel /Krl 253 ArBr / KrBr / XeBr 308 / 207 / 283 ArF / KrF / XeF 351 / 249 / 351 ArC1 / KrC1 / XeC1 351 / 222 / 308 Hg 185, 254, 310, 366

io Tableau 1

Selon une caractéristique de l'invention, le matériau luminophore forme un revêtement sur une face interne du premier élément ou sur une face (interne ou externe) du deuxième élément verrier.

Il existe notamment des luminophores émettant dans les UVC à partir d'un rayonnement VUV. Par exemple, un rayonnement UV à 250 nm est émis par des luminophores après excitation par un rayonnement VUV inférieur à 200 nm tel que le mercure ou un gaz rare.

Il existe aussi des luminophores émettant dans les UVA ou proche UVB à partir d'un rayonnement VUV. On peut citer les matériaux dopés au gadolinium tels que le YBO3:Gd; le YB2O5:Gd; le LaP3O9:Gd; le NaGdSiO4; le YAI3(BO3)4:Gd; le YPO4:Gd; le YAIO3:Gd; le SrB4O7:Gd; le LaPO4:Gd; le LaMgB5O10:Gd, Pr; le LaB3O5:Gd, Pr; le (CaZn)3(PO4)2:Tl.

Il existe aussi des luminophores émettant dans les UVA à partir d'un rayonnement UVC. On peut citer par exemple le LaPO4:Ce; le (Mg,Ba) AI11O19:Ce; le BaSi2O5:Pb; le YPO4:Ce; le (Ba,Sr,Mg)3Si2O7:Pb; le SrB4O7:Eu.

Par exemple, un rayonnement UV supérieur à 300 nm, notamment entre 318 nm et 380 nm, est émis par des luminophores après excitation par un rayonnement UVC de l'ordre de 250 nm.

En outre, il peut être avantageux d'incorporer dans la lampe UV selon l'invention un revêtement ayant une fonctionnalité donnée. Il peut s'agir d'un io revêtement anti-salissures ou autonettoyant notamment un revêtement photocatalytique en TiO2 déposé sur l'élément verrier opposé à la face émettrice, ce revêtement pouvant être activé par le rayonnement UV.

La lampe peut comprendre un revêtement en un autre matériau luminophore émettant dans le visible associé au deuxième élément verrier et disposé sur une zone limitée (en face interne et/ou externe) de ce deuxième élément. Cette zone peut éventuellement constituer des motifs décoratifs ou constituer un affichage tel qu'un logo ou une marque ou un indicateur de marche de la lampe.

Les éléments verriers peuvent être de toute forme: le contour des éléments peut être polygonal, concave ou convexe, notamment carré ou rectangulaire, ou courbe, notamment rond ou ovale.

Les éléments verriers peuvent être légèrement bombés selon un même rayon de courbure, et sont de préférences maintenues à distance constante par exemple par des espaceurs tels que des billes de verre. Ces espaceurs, que l'on peut qualifier de ponctuels lorsque leurs dimensions sont considérablement inférieures aux dimensions des éléments verriers, peuvent affecter des formes diverses, notamment sphérique, sphérique bi- tronquée à faces parallèles, cylindrique, mais aussi parallélépipédique à section polygonale, notamment en croix, tels que décrits dans le document WO 99/56302.

L'écartement entre les deux éléments verriers peut être fixé par les espaceurs à une valeur de l'ordre de 0,3 à 5 mm. Une technique de dépose des espaceurs dans des vitrages isolants sous vide est connue de FR-A-2 787 133. Selon ce procédé, on dépose sur une plaque de verre des points de colle, i0 notamment de l'émail déposé par sérigraphie, d'un diamètre inférieur ou égal au diamètre des espaceurs, on fait rouler les espaceurs sur la plaque de verre de préférence inclinée de manière à ce qu'un unique espaceur se colle sur chaque point de colle. On applique ensuite la seconde plaque de verre sur les espaceurs et on dépose le joint de scellage périphérique.

Les espaceurs sont réalisés en un matériau non-conducteur pour ne pas participer aux décharges ou faire de court-circuit. De préférence, ils sont réalisés en verre, notamment de type sodocalcique. Pour éviter une perte de lumière par absorption dans le matériau des espaceurs, il est possible de revêtir la surface io des espaceurs d'un matériau transparent ou réfléchissant les UV ou avec un matériau luminophore identique ou différent de celui utilisé pour le(s) élément(s) verrier(s).

Suivant une réalisation, la lampe peut être produite en fabriquant tout d'abord une enceinte scellée où la lame d'air intermédiaire est à pression atmosphérique, puis en faisant le vide et en introduisant le gaz à plasma à la pression souhaitée. Suivant cette réalisation, un des éléments verriers comporte au moins un trou percé dans son épaisseur obstrué par un moyen de scellement.

La lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée tant dans le domaine industriel par exemple pour l'esthétique, l'électronique ou pour l'alimentaire que dans le domaine domestique, par exemple pour la décontamination d'eau du robinet, d'eau potable de piscine, d'air, le séchage UV, la polymérisation.

En choisissant un rayonnement dans I'UVA voire dans I'UVB, la lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée: - comme lampe à bronzer (notamment 99,3% dans I'UVA et 0,7% dans I'UVB selon les normes en vigueur), - pour les processus d'activation photochimique, par exemple pour une polymérisation, notamment de colles, ou une réticulation ou pour le séchage de papier, - pour l'activation de matière fluorescente, telle que l'éthidium bromide utilisée en gel, pour des analyses d'acides nucléiques ou de protéines, - pour l'activation d'un matériau photocatalytique par exemple pour réduire les odeurs dans un réfrigérateur ou les saletés. Il

En choisissant un rayonnement dans l'UVB, la lampe sert pour favoriser la formation de vitamine D sur la peau.

En choisissant un rayonnement dans I'UVC, la lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée pour la désinfection/stérilisation d'air, d'eau ou de 5 surfaces par effet germicide, notamment entre 250 nm et 260 nm.

En choisissant un rayonnement dans I'UVC lointain ou de préférence dans le VUV pour la production d'ozone, la lampe UV telle que décrite précédemment sert notamment pour le traitement de surfaces, en particulier avant dépôt de couches actives pour l'électronique, l'informatique, l'optique, les semi-conducteurs i0 La lampe peut être intégrée par exemple dans un équipement électroménager tel que réfrigérateur, tablette de cuisine.

D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention apparaissent à la lecture des exemples des lampes planes UV illustrés par les 15 figures suivantes: É La figure 1 représente schématiquement une vue de coupe d'une lampe plane UV à décharge coplanaire externe dans un premier mode de réalisation de l'invention, É La figure 2 représente schématiquement une vue de coupe d'une lampe 20 plane UV à décharge coplanaire externe dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, É La figure 3 représente schématiquement une vue de coupe d'une lampe plane UV à décharge coplanaire externe dans un troisième mode de réalisation de l'invention, É La figure 4 représente schématiquement une vue de coupe d'une lampe plane UV à décharge coplanaire externe dans un quatrième mode de réalisation de l'invention.

On précise que par un souci de clarté les différents éléments des objets représentés ne sont pas nécessairement reproduits à l'échelle.

La figure 1 présente une lampe plane UV 1 à décharge coplanaire comportant des première et deuxième plaques 2, 3 en verre présentant chacune une face externe 21, 31 et une face interne 22, 32. La lampe 1 émet un rayonnement UV (symbolisé par une flèche F) uniquement par sa face 31. Cela permet en outre de protéger des rayonnements UV l'autre coté éventuellement accessible.

La surface de chaque plaque de verre 2, 3 est par exemple de l'ordre de 1 m2 voire au-delà et leur épaisseur de 3 mm.

Une pluralité d'électrodes 41, 51 sont couplées deux à deux. Elles sont sous forme de bandes directement déposées sur la face externe 21, par exemple sérigraphiées en argent ou encore sont des bandes de cuivre collées.

Les électrodes pourraient aussi être des bandes formées de réseaux de fils conducteurs.

La face externe 21 elle-même au moins dans les régions des électrodes est revêtue d'un film plastique 14 isolant électrique et protecteur. Dans ce mode, ce diélectrique 14 peut être translucide ou opaque, en fonction des besoins.

Dans une variante, les électrodes 41, 51 sont disposées sur ce plastique externe 14 (ou entre deux films plastiques) qui est assemblé de sorte que les électrodes 41, 51 soient plaquées contre la face 21 Dans une autre variante (non représentée), les électrodes sont dans le verre 2, formant un verre armé.

Les plaques 2, 3 sont associées avec mise en regard de leurs faces internes 22, 32 et sont assemblées par l'intermédiaire d'une fritte de scellage 8, par exemple une fritte de verre de coefficient de dilation thermique voisin de celui des plaques de verre 2, 3 telle qu'une fritte au plomb.

En variante, les plaques sont assemblées par une colle par exemple silicone ou encore par un cadre en verre thermoscellé. Ces modes de scellement sont préférables si l'on choisit des plaques 2, 3 avec des coefficients de dilation trop distincts. En effet, la première plaque 2 peut être tout en matériau verrier ou plus largement en matériau diélectrique adapté pour ce type de lampe, transmettant ou non l'UV, opaque ou translucide.

L'écartement entre les plaques de verre est imposé (à une valeur généralement inférieure à 5 mm) par des espaceurs 9 en verre disposés entre les plaques. Ici, l'écartement est par exemple de 1 à 2 mm.

Les espaceurs 9 peuvent avoir une forme sphérique, cylindrique, cubique ou une autre section polygonale par exemple cruciforme. Les espaceurs peuvent être revêtus, au moins sur leur surface latérale exposée à l'atmosphère de gaz à plasma, d'un matériau réfléchissant les UV.

La deuxième plaque de verre 3 présente à proximité de la périphérie un trou 13 percé dans son épaisseur, de quelques millimètres de diamètre dont l'orifice externe est obstrué par une pastille de scellement 12 notamment en cuivre soudée sur la face externe 31.

Un luminophore 6 émettant dans le visible est déposé, sur une zone limitée et périphérique de la face interne 21 - ou dans une variante sur la face interne 22 ou externe 31 - sous forme des lettres 'ON' pour indiquer l'état de marche.

Les électrodes 41, 51 sont alimentées via un clinquant souple 11 ou en variante via un fil soudé, par un signal en tension haute fréquence (non représenté) par exemple d'amplitude de l'ordre de 1500 V et de fréquence entre 10 et 100 kHz. Plus précisément, chaque électrode 41 (respectivement électrode 42) est reliée à un même bus bar' - non représenté par souci de clarté qui est disposé en périphérie de la feuille de verre 2 lequel est connecté audit clinquant.

Seules les électrodes 41 sont alimentées par le signal haute fréquence, électrodes 51 étant alors mises à la masse. Alternativement, les électrodes 41 et 51 a sont alimentées par exemple des signaux en opposition de phase.

Naturellement, on peut prévoir un système de pilotage pour faire varier la tension et donc l'éclairage II se produit une décharge coplanaire entre chaque couple d'électrodes 41, 51.

Dans l'espace 10 entre les plaques de verre 2, 3 règne une pression réduite de 250 mbar d'un mélange de néon et de xénon 71 pour émettre un rayonnement dans les VUV. La hauteur de gaz peut être comprise entre 0,5 mm et quelques mm de hauteur, par exemple 2 mm.

Au moins pour la plaque 3, on choisit de préférence de la silice haute pureté pour une transmission VUV élevée à bas coût. Son coefficient de dilatation est d'environ 54 10-8 K-1.

Cette lampe 1 compacte et fiable est utilisée par exemple pour le traitement 30 de surfaces même de grande taille. Dans la forme de réalisation de la figure 2, la structure 1' de la lampe

plane UV à décharge coplanaire externe reprend la structure de la figure 1 mis à part les éléments détaillés ci-après.

Viennent en remplacement du film plastique 14, un intercalaire de feuilletage 14' de type PVB, ou EVA ou polyuréthane et un contre verre 15 (ou en variante un polycarbonate, ou un PMMA) formant ainsi un verre feuilleté (composite) avec la plaque en verre 2.

Les électrodes 42, 52 sont des bandes chacune formée d'un réseau de fils conducteurs (par exemple en grille et en tungstène), qui sont intégrés dans l'intercalaire de feuilletage 14' avec un pas p1 de 3 mm, et une largeur 12 de l'ordre de 20 m.

Dans une variante, les électrodes 42, 52 sont disposées sur un film plastique par exemple un film mince en PET, par exemple avec un pas p1 de 100 m, et une largeur 12 de 10 pm située entre l'intercalaire de feuilletage 14' et un autre intercalaire de feuilletage rajouté.

Dans une autre variante, les électrodes 42, 52 sont pleines et par exemple disposées en couche sur la face 21, notamment déposées sur la face 21 et réalisées par gravure.

Dans l'espace 10 entre les plaques 2, 3 règne une pression réduite de 200 mbar d'un mélange de xénon et d'indium 72 pour émettre un rayonnement excitateur dans I'UVC.

Les faces internes 22, 32 (ou, dans une variante, la face interne 22 seule voire avec la face externe avec un verre adapté) portent un revêtement 6' de matériau luminophore émettant un rayonnement dans I'UVA de préférence au delà de 350 nm tel que le YPO4:Ce (pic à 357 nm) ou le (Ba,Sr,Mg)3Si2O7:Pb (pic à 372 nm), ou le SrB4O7:Eu (pic à 386 nm).

Au moins pour la plaque 3, et de préférence pour les deux plaques 2, 3 on choisit un verre silicosodocalcique tel que le Planilux vendu par la société Saint-Gobain qui assure une transmission UVA autour de 350 nm supérieure à 80% à bas coût. Son coefficient de dilatation est d'environ 90 10-8 K-1.

La lampe UVA proposée sert par exemple de lampe à bronzer.

Dans une autre variante, on choisit un luminophore à base de gadolinium, et, au moins pour la plaque 3, un verre borosilicate (par exemple de coefficient de dilatation d'environ 32 10-8K-1) ou un verre silicosodocalcique avec moins de 0,05% de Fe2O3, ainsi qu'un gaz rare comme le xénon seul ou en mélange avec l'argon et/ou le néon.

Dans la forme de réalisation de la figure 3, la structure de la lampe plane UV à décharge coplanaire 1" reprend la structure de la figure 1 mis à part les éléments détaillés ci-après.

La lampe 1" émet un rayonnement UV par sa face 21, le plastique 14 étant supprimé. Les électrodes 43, 53 sont chacune sous forme de réseau de fils conducteurs minces intégrés dans le verre 2,.

On adapte la taille des fils et/ou la distance entre les fils, et/ou la largeur des électrodes et/ou l'espace interélectrodes en conséquence pour augmenter la transmission globale aux UV.

Dans une variante, les électrodes 43, 53 sont des bandes sérigraphiées en argent déposées sur la face 1. Ce matériau d'électrodes est relativement opaque aux UV, on adapte alors le rapport largeur des électrodes 11 sur largeur de l'espace interélectrodes dl en conséquence pour augmenter la transmission globale aux UV.

Par exemple, on choisit un rapport largeur 11 sur largeur dl de l'espace interélectrodes de l'ordre de 20% ou moins, par exemple la largeur 11 est égale à 4 mm et la largeur dl de l'espace interélectrodes est égale à 2 cm.

Dans l'espace 10 entre les plaques de verre 2, 3 règne une pression réduite d'un mélange de gaz rares et d'halogènes 73 - ou d'halogène diatomique ou encore de mercure - pour un rayonnement UVC de préférence entre 250 et 260 nm pour un effet germicide servant notamment pour la désinfection/stérilisation d'air, d'eau ou de surfaces. On peut citer par exemple le C, ou le mélange Xel or KrF.

Pour laisser passer ce rayonnement UVC, on choisit pour la plaque 2 de la silice fondue ou du quartz. La transmission globale avec ce verre et les électrodes 43, 53 est de 80% à 250 nm.

Dans une autre variante, on choisit un matériau d'électrodes transmettant les UV pour une liberté sur la structure des électrodes.

Par ailleurs, la face externe 31 (ou dans une variante la face interne 32) porte un revêtement 61 de matériau réfléchissant les UV, par exemple de l'aluminium, pour renforcer la transmission et protéger des rayonnements, quel que soit le diélectrique choisi pour la plaque 3.

Dans la forme de réalisation de la figure 4, la structure 1"' de la lampe plane UV à décharge coplanaire externe reprend la structure de la figure 3 mis à part les éléments détaillés ci-après.

Pour la plaque 3, on choisit le verre Planilux et pour la plaque 2 on choisit le verre Planilux avec une couche d'oxyde d'étain dopé fluor qui est gravée pour former les électrodes 44, 54 avec une largeur égale à 1 mm et un espace égal à 5 mm permettant d'obtenir une transmission globale de 85% environ à partir de 360 nm, en gardant une homogénéité très satisfaisante.

Dans une variante (non représentée), les électrodes sont dans le verre 2, formant un verre armé.

io Les faces internes 22, 32 portent un revêtement 6" de matériau luminophore émettant un rayonnement dans I'UVA au delà de 350 nm tel que le YPO4:Ce (pic à 357 nm), le (Ba,Sr,Mg)3Si2O7:Pb (pic à 372 nm), ou le SrB4O7:Eu (pic à 386 nm).

Naturellement, on peut choisir d'autres luminophores et un verre 15 borosilicate pour transmettre un UVA vers 300-330 nm.

Par ailleurs, la face externe 31 porte un revêtement 62 de matériau réfléchissant les UV par exemple de l'aluminium pour renforcer la transmission et protéger des rayonnements quel que soit le verre choisi pour la plaque 3.

Cette lampe UVA 1"' peut servir par exemple pour initier des processus photochimiques.

Bien entendu, l'une ou des caractéristiques illustrées dans l'un des modes de réalisation précédemment décrits peuvent aussi bien se transposer sur un autre des modes de réalisations.

Ainsi, le feuilletage du deuxième mode de réalisation peut aussi bien être 25 utilisé en variante dans le premier mode de réalisation.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Lampe plane (1, 1', 1", 1"') transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet dit UV, comprenant: - des premier et deuxième éléments verriers plans (2, 3) ou sensiblement plans maintenus sensiblement parallèles entre eux et délimitant un espace interne (10) rempli de gaz (71 à 74) susceptible d'émettre ledit rayonnement dans l'UV ou d'exciter un matériau luminophore (6, 6', 6") io éventuellement présent et émettant ledit rayonnement dans l'UV, ledit matériau luminophore étant alors disposé sur une face (22, 32) du premier et/ou du deuxième élément verrier (2, 3), - au moins une paire d'électrodes (41 à 44, 51 à 54) susceptibles d'être à des potentiels distincts et d'être alimentées par une tension alternative, ladite paire étant associée au premier élément verrier (2), le premier ou le deuxième élément verrier (2, 3) étant en un matériau transmettant ledit rayonnement UV, caractérisée en ce que la paire d'électrodes (41 à 44, 51 à 54) est disposée en dehors de l'espace interne (10).

2. Lampe plane (1, 1') transmettant un rayonnement dans l'UV selon la revendication 1 caractérisée en ce que les électrodes (41, 42, 51, 52) sont couvertes ou intégrées au moins partiellement dans un élément diélectrique (14, 14', 15) choisi parmi le premier élément verrier (2, 3), un autre élément verrier (15) et/ou au moins un plastique (14, 14').

3. Lampe plane (1') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que les électrodes (42, 52) sont disposées dans un verre feuilleté (2, 14', 15) incluant ledit premier élément verrier (2).

4. Lampe plane (1, 1', 1", 1"') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les électrodes (41, 43, 44, 51, 53, 54) sont disposées directement sur le premier élément (2).

5. Lampe plane (1, 1', 1", 1"') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les électrodes (41 à 44, 51 à 54) sont des bandes.

6. Lampe plane (1", 1"') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que les électrodes (43, 44, 53, 54) sont à base d'un matériau transmettant ledit rayonnement UV ou sont arrangées et/ou adaptées pour permettre une transmission globale suffisante à l'UV et en ce que le premier élément verrier (2) est en ledit matériau transmettant ledit rayonnement UV.

io

7. Lampe plane transmettant un rayonnement dans l'UV selon la revendication 6 caractérisée en ce que le deuxième élément verrier absorbe ledit rayonnement UV.

8. Lampe plane (1", 1"') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que les électrodes (43 à 54) sont des bandes sensiblement parallèles et présentent une largeur 11 et sont espacées d'une distance dl, et en ce que le rapport 11 sur dl est compris entre 10% et 50%.

9. Lampe plane (1', 1") transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que les électrodes (42 à 53) sont sous forme de réseau(x) de motifs conducteurs essentiellement allongés.

10. Lampe plane (1', 1") transmettant un rayonnement dans l'UV selon la revendication 9 caractérisée en ce que le réseau est défini par une largeur dite 12 donnée de motifs conducteurs et un pas entre les motifs conducteurs dit p1, le pas p1 est compris entre 5 lm et 2 cm et la largeur 12 est comprise entre 1 lm et 1 mm.

11. Lampe plane (1', 1") transmettant un rayonnement dans l'UV selon la revendication 10 caractérisée en ce que le rapport largeur 12 sur pas p1 est inférieur ou égal à 50%.

12. Lampe plane (1", 1"') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce qu'elle comprend un matériau (61, 62) réfléchissant ledit rayonnement UV couvrant partiellement ou entièrement une face (31) du premier ou deuxième élément verrier (3).

13. Lampe plane (1', 1", 1"') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisée en ce que le matériau transmettant ledit rayonnement UV est choisi parmi le quartz, la silice, le fluorure de magnésium ou de calcium, un verre borosilicate, un verre avec moins de 0,05% de Fe2O3.

14. Lampe plane (1', 1"') transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisée en ce que le matériau luminophore (6', 6"') forme un revêtement sur une face interne (22) du premier élément verrier (2), et/ou sur une face (32) du deuxième élément verrier (3).

15. Lampe plane (1) transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisée en ce qu'elle comprend un revêtement (6) en un autre matériau luminophore émettant dans le visible associé au deuxième élément verrier (3) et disposé sur une zone périphérique limitée.

16. Utilisation de la lampe plane transmettant un rayonnement dans l'UV (1 à 1"') selon l'une des revendications précédentes dans le domaine de l'esthétique, de l'électronique, pour l'alimentaire.

17. Utilisation de la lampe plane transmettant un rayonnement dans l'UV selon l'une des revendications 1 à 15 comme lampe à bronzer, pour la désinfection ou la stérilisation de surfaces, d'air, d'eau du robinet, d'eau potable, de piscine, pour le traitement de surfaces en particulier avant dépôt de couches actives, pour activer un processus photochimique de type polymérisation ou réticulation, pour un séchage de papier, pour des analyses à partir de matières fluorescentes, pour une activation d'un matériau photocatalytique.

18. Produit électroménager incorporant la lampe plane selon l'une des revendications 1 à 15.