FR2936093A1 - Lampe uv tubulaire a decharge et utilisations - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur une lampe UV tubulaire à décharge (100) comportant : - une première électrode (1 ) à un potentiel V1 (t), en bandes, sur un premier tube, - une deuxième électrode (2), à un potentiel V2(t), l'amplitude crête V2 étant inférieure ou égale à l'amplitude crête V1, en bandes, les premières bandes étant séparées des deuxièmes bandes par des espaces dits interélectrodes (5), - une troisième l'électrode à un potentiel V3(t) sur le deuxième tube, la troisième occupant, en projection, au moins partiellement des espaces interélectrodes, - lorsque la troisième électrode, est couvrante, V1 et V2 sont distincts, l'écart V1-V2 est supérieur ou égal à la tension de claquage, et l'écart en valeur absolue lV3 - V2l et/ou lV3-Vl est supérieur ou égal à la tension de claquage, - lorsque la troisième électrode est sous forme de bandes (3), les troisièmes bandes occupent, en projection, au moins partiellement les espaces interélectrodes en regard et l'écart en valeur absolue lV3-V1l est supérieur ou égal à la tension de claquage, - ou la troisième électrode est sous forme de bandes occupant, en projection, au moins partiellement des espaces interélectrodes en regard, et la lampe comprend une quatrième électrode à un potentiel V4(t), l'amplitude crête V4 étant inférieure ou égale à l'amplitude crête V3, étant sous forme de bande(s), occupant, en projection, au moins partiellement les espaces interélectrodes en regard, l'écart en valeur absolue lV3 - V1l étant supérieur ou égal à la tension de claquage et l'écart en valeur absolue lV4 -V2l étant supérieur ou égal à la tension de claquage.

Description

1 LAMPE UV TUBULAIRE A DECHARGE ET UTILISATIONS

La présente invention concerne le domaine des lampes tubulaires UV (UV pour ultraviolet) et en particulier a trait aux lampes UV à décharge ainsi qu'à l'utilisation de ces lampes UV. De manière connue, les lampes à décharge coaxiales UV sont constituées de deux tubes de quartz maintenus avec un faible écartement l'une par rapport à l'autre, généralement de l'ordre de quelques millimètres, et scellés hermétiquement. L'espace de décharge renferme un gaz sous pression réduite io émetteur du rayonnement UV. Dans une structure classique de lampe UV coaxiale à décharge, par exemple décrite dans le brevet US2002089275, le tube interne porte sur sa face interne une couche électroconductrice et le tube externe porte une électrode en grille sur sa face externe. Pour alimenter cette décharge, est utilisée une source 15 haute tension. Cette lampe UV présente toutefois une efficacité d'émission limitée. L'objet de l'invention est de fournir une lampe tubulaire UV à décharge plus performante. A cet effet, l'invention propose une lampe tubulaire à décharge transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet, dite lampe UV, comprenant : 20 - des premier et deuxième tubes diélectriques, l'un des tubes entourant l'autre tube, les premier et deuxième tubes ayant respectivement un premier axe longitudinal et un deuxième axe longitudinal, le premier axe longitudinal étant parallèle au deuxième axe longitudinal (les axes pouvant être confondus naturellement), 25 - un espace de décharge, entre les premier et deuxième tubes scellés entre eux, l'espace étant rempli de gaz, - le premier et/ou le deuxième tube étant en un matériau transmettant ledit rayonnement ultraviolet, - une première électrode à un potentiel V1(t), la première électrode étant 30 associée à une face principale du premier tube, la première électrode étant sous forme de bandes, dites premières bandes, - une électrode à un potentiel V3(t), associée à une face principale du deuxième tube, - la lampe étant alimentée par un signal périodique (pulsée, sinusoïdale ...), ayant une tension de claquage donnée (tension seuil pour allumer la lampe), - une électrode, dite deuxième électrode, à un potentiel V2(t), l'amplitude crête V2 étant inférieure ou égale à l'amplitude crête V1, la deuxième électrode étant associée à une même face principale du premier tube, la deuxième électrode étant sous forme de bandes, dites deuxièmes bandes, en alternance avec les premières bandes, - les premières bandes étant séparées des deuxièmes bandes par des io espaces dit interélectrodes, de largeur(s) donnée(s), par exemple une même largeur d1, - l'électrode à un potentiel V3(t), dite troisième électrode, d'amplitude crête V3, occupe, en projection, au moins partiellement des espaces interélectrodes, de préférence la majorité voire tous les espaces 15 interélectrodes, - lorsque la troisième électrode, dite couvrante, recouvre sensiblement entièrement ladite face principale, V1 et V2 sont distinctes, l'écart V1-V2 est supérieur ou égal à la tension de claquage, et l'écart en valeur absolue IV3 - V2I et/ou IV3-V1I est supérieur ou égal à la tension de 20 claquage, - lorsque la troisième électrode est sous forme de bandes, dites troisièmes bandes, les troisièmes bandes (de préférence la majorité, voire toutes) occupent, en projection, au moins partiellement les espaces interélectrodes en regard et l'écart en valeur absolue IV3-V1 I 25 est supérieur ou égal à la tension de claquage, - ou la troisième électrode est sous forme de bandes, dites troisièmes bandes, les troisièmes bandes (de préférence la majorité, voire toutes) occupant, en projection, au moins partiellement les espaces interélectrodes en regard, et la lampe comprend en outre une 30 quatrième électrode à un potentiel V4(t), l'amplitude crête V4 étant inférieure ou égale à V3 sous forme de bande(s), dites quatrièmes bandes, en alternance avec les troisièmes bandes, les quatrièmes bandes (de préférence la majorité, voire toutes) occupant, en projection, au moins partiellement les espaces interélectrodes en regard, les troisième et quatrième électrodes étant associées à une même face principale du deuxième tube, l'écart en valeur absolue IV3-V11 étant supérieur ou égal à la tension de claquage et l'écart en valeur absolue IV4 -V2I étant supérieur ou égal à la tension de claquage.

La Demanderesse a découvert que, de façon surprenante, la troisième électrode ainsi disposée étend la décharge dans le volume, rendant ainsi la décharge plus efficace. Le filament de décharge est ainsi plus grand que la distance entre la ou les électrodes sur le tube interne et la ou les électrodes sur le tube externe. io Dans le cas d'une troisième électrode couvrante, la lampe est plus performante grâce à la décharge additionnelle entre la première et la deuxième électrode. De préférence pour un claquage simultané, on égalise le produit espace interélectrode fois écart V1-V2 et le produit distance entre première et troisième électrode fois écart IV3-V1 I. 15 Dans le cas d'une troisième électrode sous forme de bandes, la lampe est plus performante grâce à la décharge oblique entre la première et la troisième électrode. En fonctionnement, la troisième électrode peut être alimentée simplement à l'amorçage, de préférence au moins périodiquement ou encore plus 20 préférentiellement en permanence. Une grande latitude est possible pour les configurations des électrodes : - les largeurs des première et troisième électrodes peuvent être distinctes, - la projection d'une troisième bande peut être centrée entre une 25 première et une deuxième bande ou bien être décalée. - les premières bandes et deuxièmes bandes sont orientées le long du premier axe ou les premières bandes et deuxièmes bandes sont sensiblement annulaires, autour du premier axe. Les premières bandes et deuxièmes bandes choisies sensiblement 30 annulaires peuvent entourer entièrement (anneau fermé) ou non (anneau ouvert) le premier axe. Dans le cas d'un anneau fermé, on peut par exemple facilement alimenter au même potentiel les premières et deuxièmes bandes à partir d'un fil ou d'une bande de connectique orientée le long du premier axe. Dans le cas d'un anneau ouvert, on peut par exemple facilement alimenter si nécessaire avec des potentiels distincts les premières et deuxièmes bandes à partir des fils ou de bandes de connectique distinctes orientées le long du premier axe. Lorsque la troisième électrode est sous forme de bandes, la première électrode et la deuxième électrode peuvent être identiques, reliées au même potentiel, ou distinctes. Lorsque les premières bandes et deuxièmes bandes sont orientées le long du premier axe, les troisième bandes et éventuelles quatrièmes bandes sont orientées le long du deuxième axe. Lorsque les premières bandes et deuxièmes bandes sont sensiblement annulaires, autour du premier axe, les troisième bandes io et éventuelles quatrièmes bandes sont sensiblement annulaires, autour du deuxième axe. Naturellement, l'écart entre les amplitudes crêtes précédemment décrites est égal à la tension de claquage si les électrodes sont dans l'espace de décharge. Dans le cas contraire, on prend en compte la chute de potentiel sur le 15 ou les tubes diélectriques. Par exemple, les troisièmes bandes sont parallèles aux premières bandes et font face aux espaces interélectrodes. De préférence, la projection d'une majorité de troisièmes bandes voire de chaque troisième bande occupe au moins 50% et de préférence au moins 80% 20 des espaces interélectrodes en regard, encore plus préférentiellement 100%. Plus la projection des troisièmes électrodes (voire quatrièmes électrodes) remplit les espaces interélectrodes, meilleure est l'homogénéité. La quatrième électrode contribue à améliorer l'homogénéité de la décharge en occupant au moins partiellement un espace interélectrodes. Aussi, 25 de préférence la projection d'une majorité de quatrièmes bandes éventuelles voire de chaque quatrième bande éventuelle occupe au moins 50%, et de préférence au moins 80% des espaces interélectrodes en regard, encore plus préférentiellement 100%. En outre, la projection de la majorité voire de chaque troisième bande 30 peut être centrée par rapport aux espaces interélectrodes en regard et, de préférence, la projection de la majorité voire de chaque quatrième bande éventuelle peut être centrée par rapport aux espaces interélectrodes en regard. Les bandes sont de préférence linéaires. Alternativement, les bandes peuvent être de géométrie plus complexe, non linéaire, par exemple coudées, en V, en zigzag, ondulées, tout en conservant de préférence des largeurs sensiblement constantes et un espace interélectrodes (entre première et deuxième bande) sensiblement constant. La troisième électrode choisie couvrante (ou éventuellement les troisièmes bandes, voire les quatrième bandes) peut être réfléchissante aux UV. Dans une configuration, les première et deuxième bandes sont linéaires, de largeurs constantes respectivement 11 et 12, les troisièmes bandes sont linéaires, de largeur constante 13 avec un espace entre bandes adjacentes (donc entre troisième bande ou entre quatrième et troisième bandes) d3, le rapport 11/d1 io (et de préférence 12/d1) est égal à d3/13, Encore plus préférentiellement, 11/d1 supérieur ou égal à 50%, et 12/d2 supérieur ou égal à 50%. Les bandes du tube le plus interne (premières et/ou deuxièmes et/ou troisièmes et/ou quatrièmes bandes) peuvent être par exemple de largeur entre 15 1mmet5cm. Les bandes du tube le plus interne (premières et/ou deuxièmes et/ou troisièmes et/ou quatrièmes bandes) peuvent être par exemple de largeur entre 2mm et 10cm, notamment supérieure ou égale à 0,5 cm, pour permettre d'allumer la lampe à tension relativement basse et pour étaler le plasma afin d'augmenter la 20 luminance. Pour une simplicité de réalisation, les premier et deuxième tubes sont coaxiaux, notamment - de section circulaire, ovale, ellipsoïdale, - et/ou de section sensiblement constante. 25 Les tubes peuvent être formés à plat et les extrémités sont ensuite roulées et scellées. Les électrodes peuvent être associées, notamment déposées directement ou rapportées, sur le tube encore à plat. Le premier tube peut être entouré par le deuxième tube ou le deuxième tube peut être entouré par le premier tube. 30 Les premières et deuxièmes bandes peuvent entourer le premier tube. Les troisièmes bandes (et les éventuelles quatrièmes bandes) peuvent entourer le deuxième tube. Par ailleurs, les première et deuxième électrodes et/ou les troisièmes et quatrièmes bandes éventuelles peuvent être choisies transparentes aux UV.

Les électrodes sont par exemple pleines. Elles peuvent être notamment formées - à partir de fils conducteurs jointifs (parallèles, en tresse, etc...) ou d'un ruban (cuivre ...) à coller, - 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. Les électrodes peuvent être arrangées en grille (avec des pistes io conductrices), être des grilles (avec des fils conducteurs proprement dits). On peut utiliser une chaussette en aluminium ou en cuivre, notamment pour la troisième électrode couvrante. La troisième électrode couvrante peut être arrangée en grille ou être pleine. Pour former des bandes, en particulier, il est possible d'employer des 15 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 bandes peuvent aussi être sous forme d'un réseau de motifs conducteurs essentiellement allongés, tels que des lignes conductrices 20 (assimilées à des bandes très fines), ou encore des motifs sensiblement rectilignes ou ondulés, en zigzag, etc. Ce réseau peut être défini par un pas donné p1 entre motifs (pas minimal en cas de pluralité de pas) et une largeur 15 de motifs (largeur maximale en cas de pluralité de largeurs). Deux séries de motifs peuvent être croisées. 25 Ces motifs sont métalliques par exemple en tungstène, en cuivre ou en nickel. On peut ainsi obtenir une transparence globale UV : - en utilisant par exemple un matériau d'électrodes opaque, notamment en couche, et en limitant la largeur des bandes 30 - en utilisant un réseau de motifs conducteurs et en adaptant, en fonction de la transparence souhaitée, la largeur 14 et/ou le pas p1 et éventuellement la largeur de bande et l'espace entre bandes.

Aussi, le rapport largeur 15 sur pas p1 peut être inférieur ou égal à 50% de préférence inférieur ou égal à 10%, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 1%. Par exemple, le pas p1 peut être - inférieur ou égal à 10 fois la largeur de la bande, - entre 5 pm et 2 cm de préférence entre 50 pm et 1,5 cm encore plus préférentiellement 100 pm et 0,1 cm, Par exemple, la largeur 15 peut être - inférieure ou égale à 10 fois la largeur de la bande, io - entre 1 pm et 1 mm de préférence entre 10 et 50 pm. A titre d'exemple, on peut utiliser un réseau conducteur sur une feuille avec un pas p1 de 100 pm et une largeur 14 de 10 pm, ou encore un réseau de fils conducteurs avec un pas p1 entre 1 et 10 mm, notamment 3 mm, et une largeur 14 entre 10 et 50 pm, notamment entre 20 et 30 pm. 15 Le rapport d1/11 (ou d1/12 ou d3/13 ou d3/14) est ajusté, en fonction de la transparence souhaitée aux UV, ce rapport pouvant être de préférence inférieur ou égal à 50 % (comme déjà indiqué), de préférence inférieur ou égal à 20 % ou moins. Dans une configuration de lampe avec une seule face transmettant le 20 rayonnement, par exemple le premier tube, l'autre tube peut être quelconque, éventuellement opaque. Le caractère (partiellement) translucide peut servir à positionner la lampe et/ou à visualiser ou à vérifier le fonctionnement de la lampe. De préférence, le facteur de transmission (éventuellement global) de la lampe selon l'invention autour du pic dudit rayonnement UV est supérieur ou égal 25 à 50%, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 70%, et même supérieur ou égal à 80%. La lampe peut aussi transmettre ledit rayonnement UV via les premier et deuxième tubes. L'émission peut être choisie identique ou différenciée, par exemple en 30 choisissant des matériaux d'électrodes de transparence distincte ou encore en choisissant des tailles d'électrodes opaques distinctes. Par ailleurs, les électrodes peuvent être disposées dans l'espace interne afin de réduire l'épaisseur de diélectrique et donc de diminuer l'amplitude de la tension.

Plus précisément, les premières et deuxièmes bandes sont du côté de l'espace de décharge et revêtues d'une couche diélectrique de protection et/ou la troisième électrode et l'éventuelle quatrième électrode sont du côté de l'espace de décharge et revêtues d'une couche diélectrique de protection.

Dans un mode de réalisation avantageux, les premières et deuxièmes électrodes et/ou la troisième électrode et l'éventuelle quatrième électrode sont disposées en dehors de l'espace interne. Dans cette configuration, le tube associé à ou aux électrodes fait office de protection capacitive contre le bombardement ionique, et de fait forme un io diélectrique d'épaisseur constante et d'uniformité excellente garantissant une uniformité du rayonnement émis par la lampe UV. Cette structure, en plaçant les électrodes à l'extérieur de l'enceinte sous pression réduite de gaz à plasma, permet d'abaisser le coût de fabrication de la lampe. La fabrication de la lampe est également simplifiée et supprime les erreurs 15 de fabrication. En outre, la connexion à l'alimentation électrique est simple, les connecteurs électriques ne devant pas traverser l'enceinte hermétique contenant le gaz. Dans ce dernier mode de réalisation, les électrodes en dehors de l'espace interne peuvent être intégrées au moins partiellement dans le tube associé ou 20 couvertes ou intégrées au moins partiellement dans un élément diélectrique additionnel. Cet élément diélectrique sert de protection mécanique ou chimique et/ou fournit une isolation électrique satisfaisante en cas de besoin par exemple si cette face porteuse des électrodes est facilement accessible. 25 Ainsi, les électrodes peuvent être associées au tube en jeu de différentes manières : elles peuvent être intégrées dans cet élément, elles peuvent être directement déposées sur sa face externe, ou bien être déposées sur un élément porteur diélectrique, assemblé au tube de sorte que les électrodes soient plaquées contre sa face externe. 30 Les électrodes peuvent aussi être prises en sandwich entre un premier diélectrique et un second diélectrique, en étant simplement intercalées au moment de la fabrication ou en étant associées à l'un des deux diélectriques, l'ensemble étant assemblé au tube en jeu.

Naturellement, tout élément diélectrique précité est choisi sensiblement transparent audit rayonnement (visible ou UV) s'il est disposé du côté émetteur de la lampe. L'élément diélectrique additionnel peut être un film plastique transmettant 5 le ou les UV émis, par exemple le film dénommé ACLAR , en polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), vendu par Honeywell. Dans un mode de réalisation préféré, pour une simplicité de conception et un moindre coût de réalisation, la tension est sous forme d'impulsions de rapport cyclique de préférence supérieur ou égal à 5%, de préférence supérieur ou égal à io 10% ou est sinusoïdal, ou encore en arches de sinusoïde. A titre illustratif, soient V1 et V2 les amplitudes des tensions respectivement des première et deuxième électrodes, le signal V1(t) est compris entre ûV1 et +V1 et le signal V2(t) est compris entre ûV2 et +V2. On choisit par exemple V1 comprise entre 500 à 1000 V selon la pression 15 choisie et V2 entre 0 à 200 V. Plus précisément soit V2 est à la masse soit le signal V2(t) est en opposition de phase avec le signal V1(t). Dans un mode de réalisation avec double décharge, soient V3 et V4 les amplitudes des tensions respectivement des troisième et quatrième électrodes. On choisit de préférence, par souci de simplification, V3 égale à V1 et V2 20 égale à V4. Les impulsions peuvent être de toute forme, positives et/ou négatives, et avec un niveau de référence non nul. La fréquence, quant à elle, peut être choisie entre 10 kHz et 100 kHz. Pour une sécurité électrique (ou thermique), on peut rechercher que la ou 25 les électrodes du tube le plus externe soient alimenté à une faible tension par exemple relié à la masse ou relié au secteur (220 V, 110 V...). Le premier tube peut être - en un matériau transmettant ledit rayonnement ultraviolet, - le plus interne comme le plus externe. 30 Et l'espace dit central du tube interne, à l'opposé de l'espace de décharge, est ouvert, notamment pour la circulation d'un fluide à traiter. La lampe peut être en rotation autour d'un axe fixe et en contact (ou proche) avec un élément souple à traiter et défilant.

Le rayonnement UV est émis par le gaz dans l'espace de décharge et/ou par un ou des luminophores dans l'UV. Dans la structure de lampe UV 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 ou encore l'hélium, le xénon ou l'argon, ou un halogène, ou encore l'air ou l'azote. io 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 15 d'UV particulièrement efficaces. Gaz émetteur(s) d'UV Pic(s) (nm) Xe 172 F2 158 Br2 269 C12 259 12 342 XeI /KrI 253 ArBr / KrBr / XeBr 308 / 207 / 283 ArF / KrF / XeF 351 / 249 / 351 ArCI / KrCI / XeCI 351 / 222 / 308 Hg 185, 254, 310, 366 Tableau 1 La lampe UV selon l'invention peut comprendre au moins un luminophore 20 UV recouvrant partiellement ou complètement la face, de préférence du côté de l'espace de décharge, du premier et/ou du deuxième tube.

Il existe par ailleurs 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.

Des luminophores émettant dans I'UVC sont décrits dans le brevet US7396491, notamment le CaP2O7:Pr. 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 io YAI3(BO3)4:Gd ; le YPO4:Gd ; le YAIO3:Gd ; le SrB4O7:Gd ; le LaPO4:Gd ; le LaMgB5O10:Gd, Pr ; le LaB3O8:Gd, Pr ; le (CaZn)3(PO4)2:TI. 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)A111019:Ce ; le BaSi2O5:Pb ; le YPO4:Ce ; le (Ba,Sr,Mg)3Si2O7:Pb ; le 15 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. La lampe UV selon l'invention peut être utilisée dans le domaine de 20 l'esthétique, de l'électronique, pour l'alimentaire, 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 25 fluorescentes, pour une activation d'un matériau photocatalytique, pour le traitement de gaz, de graisse. 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 revêtement anti-salissures ou autonettoyant notamment un revêtement 30 photocatalytique en TiO2 déposé sur le tube du côté opposé à la face émettrice, ce revêtement pouvant être activé par le rayonnement UV. La lampe selon l'invention peut être intégrée par exemple dans un équipement électroménager tel que réfrigérateur, tablette de cuisine, dans une hotte d'aspiration avec traitement des gaz, de graisse notamment pour lutter contre les odeurs. Le matériau du ou des tubes transmettant le 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 UV c'est-à-dire les UVA (entre 315 et 380 nm), les UVB (entre 280 et 315 nm), les UVC (entre 200 et 280 io 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 transmet à plus de 70% sur toute la gamme des UVA, 15 - les verres silicosodocalciques avec moins de 0,05% de Fe2O3, transmettent à plus de 70% voire 80% sur toute la gamme des UVA. Toutefois, un verre silicosodocalcique présente une transmission supérieure à 80% au delà de 360 nm ce qui peut suffire pour certaines réalisations et certaines applications. 20 En choisissant un rayonnement dans l'UVA voire dans l'UVB, la lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée : - comme lampe à bronzer (99,3% dans l'UVA et 0,7% dans l'UVB selon les normes en vigueur), - pour les processus d'activation photochimique, par exemple pour une 25 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 30 réduire les odeurs dans un réfrigérateur ou les saletés. 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 l'UVC, la lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée pour la désinfection/stérilisation d'air, d'eau ou de surfaces par effet germicide, pour le traitement de gaz, de graisse notamment entre 250 nm et 260 nm. En choisissant un rayonnement dans l'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, les semi-conducteurs ... Comme déjà indiqué, les électrodes peuvent être à base d'un matériau transmettant ledit rayonnement UV ou être arrangées pour permettre une transmission globale audit rayonnement UV (si le matériau est absorbant ou io réfléchissant aux 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 pm, ou encore en un alliage par exemple 25% sodium, et 75% de potassium. 15 Un matériau d'électrode relativement opaque audit rayonnement UV est par exemple de l'argent, du cuivre ou de l'aluminium ou encore, de l'oxyde d'étain dopé fluor (SnO2:F), ou de l'oxyde mixte d'indium et d'étain (l'ITO), à tout le moins au-dessous de 360 nm. En effet, entre 360 et 380 nm, un verre silicosodocalcique, par exemple de 4 mm, recouvert de SnO2:F transmet environ 20 60% de ces UVA. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention apparaissent à la lecture des exemples des lampes tubulaires UV illustrés par les figures suivantes : ^ La figure 1 représente schématiquement une vue de coupe 25 longitudinale d'une lampe UV à décharge dans un premier mode de réalisation de l'invention. ^ La figure 2 représente schématiquement une vue de coupe longitudinale d'une lampe UV à décharge dans un deuxième mode de réalisation de l'invention. 30 ^ La figure 3 représente schématiquement une vue de coupe longitudinale d'une lampe UV à décharge dans un troisième mode de réalisation de l'invention. ^ La figure 4 représente schématiquement une vue de coupe longitudinale d'une lampe UV à décharge 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 UV 100 à décharge comprenant des premier et deuxième tubes 10, 20 en quartz ou borosilicate et présentant chacune une face externe 11, 22 et une face interne 12, 21. La lampe 100 émet un rayonnement par sa face 22 (symbolisé par les io flèches F). Les tubes 2, 3 sont coaxiaux, scellés entre eux par exemple par l'intermédiaire d'une fritte de scellage par exemple une fritte de verre de coefficient de dilation thermique voisin de celui des tubes. En variante, les tubes sont assemblés par une colle par exemple silicone. 15 Ce mode de scellement est préférable si l'on choisit, dans une alternative, des tubes avec des coefficients de dilation distincts, par exemple un premier tube en verre. Le premier tube 10 a pour rayon rl =2 mm et le deuxième tube 20 a pour rayon r2=4 mm. Plus généralement r1 peut être entre 1 mm et 5 cm, r2 ente 2 mm 20 et 10 cm. Les tubes sont coaxiaux, cylindriques, d'axe longitudinal A. Dans l'espace 30 entre les tubes 10, 20 règne une pression réduite de 250 mbar d'un mélange de 50% néon et de 50% de xénon 31 pour émettre un rayonnement dans les VUV. Pour un rayonnement dans les UVC on choisit par exemple xénon iode (253 nm) ou encore krypton fluor (249 nm). 25 Plus généralement, la hauteur de gaz peut être comprise entre 0,5 mm et quelques mm de hauteur. L'espace central 40 est par exemple scellé. Sur la face interne 11 sont disposées des première et deuxième électrodes en alternance 1, 2 sous forme de bandes électroconductrices linéaires, 30 pleines, de largeur constante, 11 et 12 respectivement orientées suivant l'axe longitudinal A. Chaque première et deuxième bande adjacente est séparée par un espace interélectrodes 5 de largeur d1. Tous les espaces interélectrodes 5 ont une même largeur d1. On choisit en outre 11, 12 et d1 égales, par exemple égales à 0,5 cm.

On choisit par exemple des bandes opaques aux UV, notamment des bandes sérigraphiées en argent ou encore des bandes de cuivre collées. Les première et deuxième électrodes sont directement déposées sur la face 11. Les première et deuxième électrodes peuvent être associées au tube 2 d'autres manières, elles peuvent être déposées sur un élément porteur et isolant électrique, par exemple un plastique, cet élément porteur étant assemblé au tube de sorte que le revêtement soit plaqué contre sa face 11. Selon d'autres variantes, les première et deuxième électrodes pourraient aussi entre intégrées dans le premier tube 2, par exemple sous forme de bandes io constituées d'un réseau conducteur, d'une grille. Sur la face externe 21 est disposée une troisième électrode 3 sous forme de bandes électroconductrices linéaires, pleines, de largeur constante, orientées suivant l'axe longitudinal A. Les troisièmes bandes adjacentes sont séparées deux à deux par un espace interélectrodes de largeur d3. Tous les espaces 15 interélectrodes ont une même largeur d3. Comme montré, chaque troisième bande occupe en projection 100% de l'espace interélectrodes 5 des première et deuxième bandes. Pour cela rl/r2=11/13. Ainsi, 13 est égal à 1 cm et est égal à d3. On choisit par exemple des bandes 3 opaques aux UV, notamment des 20 bandes sérigraphiées en argent ou encore des bandes de cuivre collées. Ces bandes 3 peuvent être ajourées pour une transmission globale satisfaisante. On peut aussi choisir par exemple des bandes 3 transparentes aux UV, Les troisièmes bandes 3 sont directement déposées sur la face 21. Les troisièmes bandes peuvent être associées au deuxième tube 2 d'autres manières, 25 elles peuvent être déposées sur un élément porteur et isolant électrique transparent aux UV, par exemple un plastique, cet élément porteur étant assemblé au tube de sorte que le revêtement soit plaqué contre sa face 21. Selon d'autres variantes, les première et deuxième électrodes pourraient aussi être intégrées dans le deuxième tube 20, par exemple sous forme de 30 bandes constituées d'un réseau conducteur ou d'une grille. La tension de claquage est à partir de 800V environ. L'alimentation est sinusoïdale, par exemple de fréquence entre 10 et 100 kHz, par exemple 40 kHz. Les première et deuxième électrodes 1, 2 sont alimentées en tension, respectivement à des potentiels V1(t) et V2(t). La troisième électrode 3 est à un potentiel V3(t). Les première et deuxième électrodes dans cette configuration sont identiques. V1(t) est égal à V2(t) et V1 est égal à 1000V et la troisième électrode est reliée au secteur (220V, 50Hz) ou à la terre (0V). Il se produit une décharge oblique entre les électrodes 1, 3 qui s'étale sur ces électrodes et une décharge oblique entre les électrodes 2 et 3 qui s'étale sur ces électrodes.

io Dans la forme de réalisation de la figure 2, la structure 200 de la lampe UV à décharge reprend la structure de la figure 1 mis à part les éléments détaillés ci-après. Sur la face externe 21 sont disposées des troisième et quatrième électrodes en alternance 1, 2 sous forme de bandes électroconductrices linéaires, 15 en réseau conducteur, de largeur constante, 13 et 14 respectivement orientées suivant l'axe longitudinal A. On choisit par exemple des bandes sérigraphiées en argent avec des motifs linéaires de largeur 0,5mm et de pas 5 mm. Chaque troisième bande occupe en projection 100% de l'espace 20 interélectrodes 5 en regard. Chaque quatrième bande 4 occupe en projection 100% de l'espace interélectrodes 5 en regard. Pour cela r1/r2=11/13. Ainsi, 13 et 14 sont égaux à 1 cm et égaux à d3. La face externe 12 du premier tube est recouverte d'un revêtement luminophore 6 émettant dans I'UVC (250 nm environ). A partir d'un gaz excitateur 25 31 émetteur dans le VUV par exemple le mélange xénon néon (172 nm environ). Les première et deuxième électrodes 1, 2 sont alimentées en tension, respectivement à des potentiels V1(t) et V2(t). Les troisième et quatrième électrodes 3, 4 sont alimentées en tension, respectivement à des potentiels V3(t) et V4(t). 30 On choisit : - V1 mis à la masse et V2 égal à -1000V, - V3 égal à 1000V et V4 mis à la masse Ainsi V1-V3 et V4-V2 sont supérieurs à la tension de claquage, en tenant compte des barrières diélectriques que sont les tubes. Il se produit des décharges obliques entre les électrodes 1 et 3 qui s'étale sur ces électrodes et une décharge oblique entre les électrodes 2 et 4 qui s'étale sur ces électrodes.

Dans la forme de réalisation de la figure 3, la structure 300 de la lampe s UV à décharge reprend la structure de la figure 1 mis à part les éléments détaillés ci-après. Les première et deuxième électrodes 1, 2 sont associées à la face externe 21 du deuxième tube. Elles sont en cuivre et portées d'un film plastique transparent aux UV émis, par exemple UVC (tel que le produit dénommé io ACLAR . Les première et deuxième électrodes 1, 2 sont sur la face externe du film, le film étant collé (par exemple par étuvage) à la face 21. Le film 7 permet d'éviter en cas de casse des tubes, des bris dans et/ou sur les éléments à traiter par les UV. On choisit 11=2d1= 12, et 11=2cm. En outre r1 est égal à 5 mm et r2 est 15 égal à 1 cm. L'espace interélectrodes dl est ainsi deux fois plus grand que r2-rl (distance entre première et troisième électrode). La troisième électrode 3' est sur la face interne 11 du premier tube 10 et couvre cette face. Il peut s'agir d'une couche à l'argent par exemple. V1(t)≠V2(t) et V1 est égale à 2000V (ou en variante 1000V) et V2 est égal 20 à 1000V (ou en variante -1000V) et V3 est relié au secteur ou à la terre. Le claquage est simultané. Enfin, la lampe UV 300 subit une rotation R autour de son axe longitudinal A et un film souple 50, par exemple papier (pour éliminer certains composants de l'encre) ou plastique, défile et entre en contact avec la lampe pour son traitement. 25 La lampe fait office de rouleau d'entrainement du film. La mise en rotation (suffisamment rapide) permettrait d'augmenter l'homogénéité du traitement UV si le film plastique était éloigné de la lampe.

Dans la forme de réalisation de la figure 4, la structure 400 de la lampe 30 UV à décharge reprend la structure de la figure 1 mis à part les éléments détaillés ci-après. La troisième électrode 3' couvre la face 21. Il peut s'agit d'un réflecteur aux UV émis, par exemple en une couche ou une feuille, une grille par exemple en aluminium. Cela permet de concentrer les rayonnements UV.

Les première et deuxième électrodes 2, 3 sont la face externe 22 et recouverte d'un diélectrique transparent aux UV émis, par exemple une couche de silice. Dans une configuration, V1 est égal à 1000V et V2 est égal à -1000V et 5 V3 est relié au secteur ou à la terre. On choisit par exemple 11= 5 mm et dl = 4mm. L'espace central 40 est ouvert pour la circulation d'un fluide 41 traité par les UV émis sortant par la face interne 11 (eau à décontaminer etc).

Claims (21)

1. REVENDICATIONS1. Lampe tubulaire à décharge (100 à 400) transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet, dite lampe UV, comprenant : - des premier et deuxième tubes diélectriques (10, 20), l'un des tubes entourant l'autre tube, les premier et deuxième tubes ayant respectivement un premier axe longitudinal et un deuxième axe longitudinal, le premier axe longitudinal étant parallèle au deuxième axe io longitudinal, voire confondu, - un espace de décharge, entre les premier et deuxième tubes scellés entre eux, l'espace étant (30) rempli de gaz (31), - le premier et/ou le deuxième tube étant en un matériau transmettant ledit rayonnement ultraviolet, 15 - une première électrode (1) à un potentiel V1(t), la première électrode étant associée à une face principale (11, 12) du premier tube, la première électrode étant sous forme de bandes, dites premières bandes, - une électrode à un potentiel V3(t), associée à une face principale (21) du deuxième tube, la lampe étant alimentée par un signal périodique, ayant 20 une tension de claquage donnée, caractérisée en ce qu'elle comprend une électrode (2), dite deuxième électrode, à un potentiel V2(t), l'amplitude crête V2 étant inférieure ou égale à l'amplitude crête V1, la deuxième électrode étant associée à une même face principale (11, 12) du premier tube, la deuxième électrode 25 étant sous forme de bandes, dites deuxièmes bandes, en alternance avec les premières bandes, - les premières bandes étant séparées des deuxièmes bandes par des espaces dits interélectrodes (5), en ce que l'électrode a un potentiel V3(t), dite troisième électrode (3, 3'), 30 d'amplitude crête V3, la troisième électrode occupe, en projection, au moins partiellement des espaces interélectrodes, et - lorsque la troisième électrode (3'), dite couvrante, recouvre sensiblement entièrement ladite face principale (21), V1 et V2 sont distincts, l'écart V1-V2 est supérieur ou égal à la tension de claquage, et l'écart en valeurabsolue IV3 - V2I et/ou IV3-V11 est supérieur ou égal à la tension de claquage, - lorsque la troisième électrode est sous forme de bandes (3), dites troisièmes bandes, les troisièmes bandes occupent, en projection, au moins partiellement les espaces interélectrodes en regard et l'écart en valeur absolue IV3-V1 I est supérieur ou égal à la tension de claquage, - ou en ce que la troisième électrode est sous forme de bandes, dites troisièmes bandes (3), les troisièmes bandes occupant, en projection, au moins partiellement des espaces interélectrodes en regard, et la lampe io comprend en outre une quatrième électrode (4) à un potentiel V4(t), l'amplitude crête V4 étant inférieure ou égale à l'amplitude crête V3, étant sous forme de bande(s), dites quatrièmes bandes, en alternance avec les troisièmes bandes, les quatrièmes bandes occupant, en projection, au moins partiellement les espaces interélectrodes en regard, les troisième et 15 quatrième électrodes étant associées à une même face principale (21, 22) du deuxième tube, l'écart en valeur absolue IV3 - V11 étant supérieur ou égal à la tension de claquage et l'écart en valeur absolue IV4 -V2I étant supérieur ou égal à la tension de claquage.
2. 2. Lampe UV (100 à 200) selon la revendication 1 caractérisée en ce que les 20 premières bandes et deuxièmes bandes sont orientées le long du premier axe ou les premières bandes et deuxièmes bandes sont sensiblement annulaires, autour du premier axe.
3. 3. Lampe UV (100, 200) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce la projection d'une majorité de troisièmes bandes, voire de chaque 25 troisième bande (3), occupe au moins 50% et de préférence au moins 80% des espaces interélectrodes (5) en regard et de préférence la projection d'une majorité de quatrièmes bandes éventuelles (4), voire de chaque quatrième bande éventuelle (4), occupe au moins 50%, et de préférence au moins 80% des espaces interélectrodes (5) en regard. 30
4. 4. Lampe UV (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la projection de la majorité voire de chaque troisième bande (3) est centrée par rapport aux espaces interélectrodes en regard et de préférence la projection de la majorité voire de chaque quatrième bande éventuelle (4) est centrée par rapport aux espaces interélectrodes en regard.
5. 5. Lampe UV (100 à 200) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les premières et deuxièmes bandes (1, 2) sont linéaires, de largeurs constantes respectivement 11 et 12, les troisièmes bandes (3) sont linéaires, de largeur constante 13 avec un espace entre bandes adjacentes d3, le rapport I1/d1 est égal à d3/I3.
6. 6. Lampe UV (100 à 200) selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que lorsque les premières bandes et deuxièmes bandes (1,2) sont orientées le long du premier axe, les troisième bandes (3) et éventuelles quatrièmes bandes (4) sont orientées le long du deuxième axe, ou lorsque ~o les premières bandes et deuxièmes bandes sont sensiblement annulaires, autour du premier axe, les troisième bandes et éventuelles quatrièmes bandes sont sensiblement annulaires, autour du deuxième axe.
7. 7. Lampe UV (300 à 400) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la troisième électrode choisie couvrante (3') est réfléchissante aux 15 UV.
8. 8. Lampe UV (300 à 400) selon l'une des revendications 1, 2 ou 7 caractérisée en ce que la troisième électrode est choisie couvrante (3') et le produit espace interélectrode (5) fois écart V1-V2 est égal au produit distance entre première et troisième électrode fois écart 1V3-V11. 20
9. 9. Lampe UV (100 à 300) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que les bandes (1, 2, 3) du tube le plus externe (20) sont de largeurs supérieures ou égales à 0,5 cm.
10. 10. Lampe UV (100 à 400) selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que les premier et deuxième tubes (10, 20) sont coaxiaux. 25
11. 11. Lampe UV (200) selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que les premières et/ou deuxièmes bandes (1, 2) et/ou les troisièmes électrodes (3) et/ou les éventuelles quatrièmes bandes (4) sont chacune sous forme de réseau(x) de motifs conducteurs essentiellement allongés.
12. 12. Lampe UV (400) selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce 30 que les premières et deuxièmes bandes (1, 2) sont du côté de l'espace de décharge et revêtues d'une couche diélectrique de protection (8) et/ou la troisième électrode est du côté de l'espace de décharge et revêtue d'une couche diélectrique de protection.
13. 13. Lampe UV (300) selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce que les première et deuxième électrodes (1, 2), et/ou la troisième électrode et l'éventuelle quatrième électrode est du côté opposé à l'espace de décharge et sont intégrées au moins partiellement dans le tube associé ou couvertes ou intégrées au moins partiellement dans un élément diélectrique additionnel.
14. 14. Lampe UV (300) selon la revendication 13 caractérisée en ce que l'élément diélectrique additionnel est un film plastique (7) transmettant l'UV.
15. 15. Lampe UV (100 à 400) selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisée en io ce que la tension périodique (V1 à V4) est sinusoïdale, en arches de sinusoïde, et/ou impulsionnelle avec un rapport cyclique de préférence supérieur ou égal à 5%.
16. 16. Lampe UV (100) selon l'une des revendications 1 à 15 caractérisée en ce que la ou les électrodes du tube le plus externe sont reliées au secteur ou à 15 la masse.
17. 17. Lampe UV (400) selon l'une des revendications 1 à 16 caractérisée en ce que le premier tube (10) est en un matériau transmettant ledit rayonnement ultraviolet, le premier tube est le plus interne, l'espace dit central (40) du tube interne, à l'opposé de l'espace de décharge (30), est ouvert, notamment pour 20 la circulation d'un fluide (41) à traiter.
18. 18. Lampe UV (300) selon l'une des revendications 1 à 16 caractérisée en ce que la lampe est en rotation autour d'un axe fixe et en contact ou proche avec un élément souple (50) à traiter et défilant.
19. 19. Lampe UV (100 à 400) selon l'une des revendications 1 à 17 caractérisée en 25 ce que la lampe est au moins l'un des produits suivants : une lampe à bronzer, un stérilisateur de surfaces, d'air ou d'eau.
20. 20. Appareil électroménager incorporant la lampe UV définie selon l'une des revendications précédentes.
21. 21. Utilisation de la lampe UV selon l'une des revendications 1 à 19 dans le 30 domaine de l'alimentaire, 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, pour le traitement de gaz, de graisse.