WO2008145907A2 - Lampe plane uv a decharge et utilisations - Google Patents

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WO2008145907A2
WO2008145907A2 PCT/FR2008/050693 FR2008050693W WO2008145907A2 WO 2008145907 A2 WO2008145907 A2 WO 2008145907A2 FR 2008050693 W FR2008050693 W FR 2008050693W WO 2008145907 A2 WO2008145907 A2 WO 2008145907A2
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electrode
lamp
radiation
wall
dielectric
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PCT/FR2008/050693
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WO2008145907A3 (fr
Inventor
Laurent Joulaud
Guillaume Auday
Didier Duron
Jingwei Zhang
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/305—Flat vessels or containers

Definitions

  • the present invention relates to the field of UV flat lamps (UV for ultraviolet) and in particular relates to flat UV discharge lamps and uses of such UV lamps.
  • Conventional UV lamps are formed by fluorescent UV tubes filled with mercury and arranged side by side to form an emitting surface.
  • JP2004152534 discloses a UV flat lamp with first and second planar walls, maintained substantially parallel and sealed together delimiting an internal space filled with a mixture of argon and mercury emitting said UV radiation.
  • the first wall is made of quartz and the second wall is made of dielectric material such as a glass.
  • Two electrodes each consisting of a strip, are respectively disposed on the main outer face of the first wall and on the main internal face of the second wall and at opposite edges.
  • the first electrode is further disposed on either side of a hole passing through the first wall.
  • a glass tube wraps around the hole to form an airtight cap.
  • the discharge is not homogeneous and this lamp is of complex structure and manufacture.
  • the object of the invention is to provide a plane UV lamp with satisfactory optical performance, in particular a homogeneous discharge and of simple design and / or manufacture.
  • the invention proposes a plane lamp transmitting a radiation in the ultraviolet, said UV, comprising:
  • the UV lamp according to the invention is dielectric barrier with a single dielectric thickness namely the first wall.
  • the UV lamp according to the invention can take dimensions of the order of those currently achieved with fluorescent tubes, or greater, for example of at least 1 m 2 .
  • the lamp must be hermetic, the peripheral sealing can be done in different ways:
  • sealing gasket polymeric, silicone type, or mineral, glass frit type
  • peripheral frame bonded to the walls (by gluing or any other means, for example a film based on glass frit), for example made of glass.
  • the frame may optionally be used as a spacer, replace one or more spacers.
  • the transmission factor of the UV lamp according to the invention around the peak of said UV radiation may be greater than or equal to 50%, even more preferably greater than or equal to 70%, and even greater than or equal to 80%.
  • the first electrode can be associated with the outer face of the dielectric wall in different ways: it can be directly deposited on the outer face or be on a dielectric carrier element, which is assembled to the wall so that the electrode is pressed against his outer face.
  • This dielectric carrier element which is preferably thin, may be a plastic film, in particular a lamination interlayer with a counter-glass for mechanical protection, or a dielectric sheet, for example glued by a resin or an inorganic seal, preferably at the periphery for passing through. UV where appropriate.
  • Suitable plastics are, for example: polyurethane (PU) used as a flexible agent, ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA) or polyvinyl butyral (PVB), these plastics serving as laminating interlayer, for example with a thickness between 0.2 mm and 1.1 mm, in particular between 0.3 and 0.7 mm, optionally carrying the first electrode (preferably if this side is non-emitter, therefore a monodirectional UV lamp), - the rigid polyurethane, the polycarbonates, acrylates such as polymethyl methacrylate (PMMA), optionally carrying the first electrode, (preferably if this side is a non-emitter, therefore a monodirectional UV lamp).
  • PU polyurethane
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • PVB polyvinyl butyral
  • PE polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • any added dielectric element is chosen to transmit said UV radiation if it is disposed on one emitter side of the UV lamp.
  • the first and / or second electrode may be discontinuous by forming discrete (spaced apart) electrode regions and / or by being a layer with non-insulating layer areas.
  • the UV radiation can be transmitted by one side, (preferably the first wall). In this case, it may be preferable to choose a reflecting electrode for the non-emitter side.
  • the UV radiation may be bidirectional, of the same intensity or intensity distinct from both sides of the lamp.
  • the first electrode is not covered by a dielectric (including a dielectric (film etc) covering the surface.
  • a discontinuous protective layer for example dielectric
  • a functional sub-layer for example dielectric, barrier, hooking, etc.
  • a functional sub-layer may be provided under the electrode layer, and preferably discontinuous and in a manner analogous to the electrode layer.
  • the first and / or second electrode may cover substantially the entire area inscribed in the inner space, for example being a full layer
  • It may be in particular a very thin layer of gold, for example of the order of 10 nm, or of alkali metals such as potassium, rubidium, cesium, lithium or potassium, for example from 0.1 to 1 ⁇ m. or be an alloy for example with 25% sodium and 75% potassium.
  • alkali metals such as potassium, rubidium, cesium, lithium or potassium, for example from 0.1 to 1 ⁇ m. or be an alloy for example with 25% sodium and 75% potassium.
  • the electrode material (first and / or second electrode) is not necessarily sufficiently transparent to UV.
  • fluorine-doped tin oxide SnO 2 : F
  • antimony doped or alloyed zinc oxide with at least one of the following elements: aluminum, gallium, indium, boron, tin, (for example ZnO: Al, ZnO: Ga, ZnO: In, ZnO: B, ZnSnO),
  • indium oxide doped or alloyed in particular with zinc (IZO), gallium and zinc (IGZO), tin (ITO), the conductive oxides are for example deposited under vacuum,
  • the first and / or second electrode layer may be deposited by any known deposition means, such as liquid deposits, vacuum deposition (especially magnetron sputtering, evaporation), pyrolysis (powder or gaseous route) or by screen printing, by ink jet by scraping or more generally by printing.
  • deposition means such as liquid deposits, vacuum deposition (especially magnetron sputtering, evaporation), pyrolysis (powder or gaseous route) or by screen printing, by ink jet by scraping or more generally by printing.
  • An electrode material (first electrode and / or second electrode) relatively opaque to said UV radiation is for example based on metal particles or conductive oxides, for example those already mentioned). It is possible to choose nanoparticles, therefore of nanometric size, (for example with a nanometric maximum dimension, and / or a nanoscale D50), especially of size between 10 and 500 nm, or even less than 100 nm, to facilitate the deposition formation of ends. reasons (for a sufficient overall transmission, for example), in particular by screen printing. As (nano) metal particles (sphere, flake or "flake” ...), it is possible to choose in particular (nano) particles based on Ag, Au, Al, Pd, Pt, Cr, Cu, Ni.
  • the (nano) particles are preferably in a binder.
  • the resistivity is adjusted for the concentration of (nano) particles in a binder.
  • the binder can be optionally organic, for example acrylic resins, epoxy, polyurethane, or be developed by sol-gel (mineral, or inorganic organic hybrid ).
  • the (nano) particles can be deposited from a dispersion in a solvent (alcohol, ketone, water, glycol, etc.).
  • a solvent alcohol, ketone, water, glycol, etc.
  • Commercial products based on particles that can be used to form the first and / or second electrode are the products sold by Sumitomo Metal Mining Co. Ltd.
  • the desired resistivity is adjusted according to the formulation.
  • Particles are also available from “Cabot Corporation of USA” (eg Product No. AG-IJ-G-100-Sl), or “Harima Chemicals, Inc.” from Japan (NP series).
  • the particles and / or the binder are essentially mineral.
  • first electrode and / or the second electrode especially if a bidirectional radiation is desired.
  • a screen printing paste in particular:
  • a paste loaded with (nano) particles (as already mentioned, preferably with silver and / or gold): a conductive enamel (a silver-glass frit), an ink, a paste conductive organic (polymer matrix), PSS-PEDOT (from Bayer, Agfa) and polyaniline,
  • the first electrode and / or the second electrode is essentially mineral.
  • the arrangement of the first electrode and / or the second electrode can be obtained directly by deposition (s) of electroconductive material (s) in order to reduce manufacturing costs. This avoids poststructures, for example dry and / or wet etchings, often using lithography processes (exposure of a resin to radiation and development).
  • This direct network arrangement can be obtained directly by one or more appropriate deposition methods, preferably a liquid deposit, by printing, in particular planar or rotary, for example by using an ink pad, or by ink jet ( with a suitable nozzle), by screen printing ("screen or silk printing” in English), by simple scraping.
  • the first and / or second electrode may be discontinuous.
  • the first and / or second electrode can thus be mainly in the form of a series of equidistant strips (or lines), which can be connected by a particularly peripheral band for a common power supply.
  • the strips may be linear, or be of more complex shapes, non-linear, for example bent, V-shaped, corrugated, zigzag.
  • the first and second electrodes may for example be in the form of interpenetrated combs with a constant gap between adjacent teeth.
  • the strips may be linear and substantially parallel, having a width 11 and spaced apart by a distance dl, the ratio 11 to d1 being between 10% and 50%, to allow a global UV transmission of at least 50%, the ratio ll / dl can also be adjusted according to the transmission of the associated wall.
  • first and / or second electrode may be at least two sets of crossed strips (or lines), for example organized in fabric, canvas, grid. For example, for all series of bands, the same band size and spacing between adjacent bands is chosen.
  • each band can be full or open structure.
  • the solid strips may in particular be formed from contiguous conducting wires (parallel or braided, etc.) or a ribbon (made of copper, to be glued, etc.) or from a coating deposited by any known means of the invention.
  • skilled in the art such as liquid deposits, vacuum deposits
  • Each open-structure band may also be formed of one or more series of conductive patterns forming a network.
  • the pattern is particularly geometric, elongated or not (square, round, etc.).
  • Each series of patterns may be defined by equidistant patterns, with a given pitch said pi between adjacent patterns and a width called 12 patterns. Two sets of patterns can be crossed. This network can be organized in particular as a grid, as a fabric, a canvas. These patterns are for example metal such as tungsten, copper or nickel. Each open-structure strip may be based on conductive wires and / or conductive tracks.
  • the ratio of width 12 to pitch pi may preferably be less than or equal to 50%, preferably less than or equal to 10%, even more preferably less than or equal to 1%.
  • the pitch pi may be between 5 ⁇ m and 2 cm, preferably between 50 ⁇ m and 1.5 cm, even more preferably 100 ⁇ m and 1 cm, and the width 12 may be between 1 ⁇ m and 1 mm, preferably between 10 and 50 microns.
  • a network of conductive tracks in a grid, etc.
  • a pitch pi of between 100 ⁇ m and 1 mm, or even 300 ⁇ m, and a width 12 of 5 ⁇ m at 200 ⁇ m, in particular less than or equal to at 50 microns or even between 10 and 20 microns.
  • a network of conducting son may have a pitch pi between 1 and 10 mm, especially 3 mm, and a width 12 between 10 and 50 microns, especially between 20 and 30 microns.
  • wires may be integrated at least partly in the associated dielectric wall, or alternatively for the second electrode at least partially integrated in a lamination interlayer, in particular PVB or PU.
  • the second electrode may protrude from the internal space, by at least one edge or even on the edge of the second wall. It is thus possible to connect an electric cable for example in a groove between the seal and the edges of the walls or on the edge.
  • first and second dielectric walls may be of identical materials or at least close expansion coefficient.
  • the material transmitting said UV radiation from the first and / or second dielectric wall may be preferably selected from quartz, silica, magnesium (MgF 2 ) or calcium fluoride (CaF 2 ), borosilicate glass, silicosodocalcic glass in particular with less than 0.05% of Fe 2 O 3 .
  • thicknesses of 3 mm As an example for thicknesses of 3 mm:
  • magnesium or calcium fluorides transmit more than 80% or even 90% over the entire range of UVs, ie UVA (between 315 and 380 nm), UVB (between 280 and 315 nm) ), UVC (between 200 and 280 nm), or VUV (between about 10 and 200 nm),
  • quartz and certain high purity silicas transmit more than 80% or even 90% over the entire range of UVA, UVB and UVC,
  • Borosilicate glass like Schott borofloat, transmits more than 70% over the entire range of UVA, - Silicone-calcium glasses with less than 0.05% Fe III or
  • Fe 2 Cb notably Saint-Gobain's Diamant glass, Pilkington's Optiwhite glass and Schott's B270 glass, transmit more than 70% or even 80% over the entire range of UVA.
  • a soda-lime glass such as Planilux® glass sold by Saint-Gobain, has a transmission greater than 80% beyond 360 nm which may be sufficient for certain embodiments and applications.
  • the gas pressure in the internal space can be of the order of 0.05 to 1 bar.
  • the dielectric walls can be of any shape: the contour of the walls can be polygonal, concave or convex, in particular square or rectangular, or curved, in particular round or oval.
  • the dielectric walls may be slightly curved according to the same radius of curvature, and are preferably kept at a constant distance a spacer (for example peripheral frame) or spacers (punctually etc.) at the periphery or preferably distributed (evenly, uniformly) in the internal space.
  • a spacer for example peripheral frame
  • spacers punctually etc.
  • it is glass beads.
  • These spacers which may be described as punctual when their dimensions are considerably smaller than the dimensions of the glass walls, may affect various shapes, including spherical, spherical bi-truncated faces parallel, cylindrical, but also parallelepiped polygonal section, including in cross, as described in WO 99/56302.
  • the spacing between the two dielectric walls can be fixed by the spacers to a value of the order of 0.3 to 5 mm.
  • a technique for depositing spacers in vacuum insulating glass units is known from FR-A-2 787 133. According to this method, dots of glue, in particular screen-printed enamel, of a diameter less than or equal to the diameter of the spacers are deposited on a glass plate, the spacers are rolled on the glass plate of preferably inclined so that a single spacer is glued on each point of glue. The second glass plate is then applied to the spacers and the peripheral seal is deposited.
  • the spacers are made of a non-conductive material to not participate in discharges or short circuit.
  • they are made of glass, in particular of soda-lime type.
  • the UV lamp can be produced by first producing a sealed enclosure where the intermediate air gap is at atmospheric pressure, then evacuating and introducing the plasma gas to the desired pressure.
  • one of the walls comprises at least one hole pierced in its thickness obstructed by a sealing means.
  • the UV lamp may have a total thickness less than or equal to 30 mm, preferably less than or equal to 20 mm.
  • the walls are sealed by a peripheral sealing gasket which is inorganic, for example based on glass frit.
  • UV radiation at 250 nm is emitted by phosphors after excitation by VUV radiation of less than 200 nm.
  • Mention may be made of materials doped with Pr or Pb such as: LaPO 4 : Pr, CaSO 4 : Pb, etc.
  • Gadolinium-doped materials such as YBO 3 : Gd, YB 2 O 5 : Gd, LaP 3 O 9 : Gd, NaGdSiO 4 , YAI 3 (BO 3 ) 4 : Gd, YPO 4 may be mentioned.
  • UVA-emitting phosphors from UVB or UVC radiation for example produced by mercury or preferably gas (s) such as rare and / or halogenated gases (Hg, Xe / Br, Xe / I, Xe / F, Cl 2 , ...)
  • gas (s) such as rare and / or halogenated gases
  • gas (s) such as rare and / or halogenated gases
  • Hg, Xe / Br, Xe / I, Xe / F, Cl 2 , ...) -
  • YPO 4 Ce
  • UV radiation above 300 nm, in particular between 318 nm and 380 nm, is emitted by phosphors after excitation, e
  • the gas may consist of a gas or a mixture of gases chosen from rare gases and / or halogens.
  • the level of halogen may be chosen less than 10%, for example 4%.
  • Halogenated compounds can also be used.
  • Rare gases and halogens have the advantage of being insensitive to climatic conditions.
  • Table 1 below indicates the radiation peaks of the UV-emitting gases and / or exciters of the phosphors.
  • the gas chosen is one or more rare gases, in particular xenon.
  • the UV lamp as described above can be used both in the industrial field for example for aesthetics, biomedical, electronics or food than in the domestic field, for example for the decontamination of tap water, pool drinking water, air, UV drying, polymerization.
  • the UV lamp as described above can be used:
  • photochemical activation processes for example for a polymerization, in particular of adhesives, or a crosslinking or for the drying of paper, for the activation of fluorescent material, such as the ethidium bromide used in gel, for nucleic acid or protein analyzes,
  • the lamp serves to promote the formation of vitamin D on the skin.
  • the UV lamp as described above can be used for the disinfection / sterilization of air, water or surfaces by germicidal effect, especially between 250 nm and 260 nm.
  • the UV lamp as described above is used in particular for the treatment of surfaces, in particular before deposition of active layers for electronics, computer, optics, semiconductors, ...
  • the lamp can be integrated for example in household appliances such as refrigerator, kitchen tablet.
  • the UV lamp can take dimensions of the order of those currently achieved with fluorescent tubes, or greater, for example of at least 1 m 2 .
  • FIG. 1 schematically shows a side sectional view of a UV flat discharge lamp in one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a flat UV 1 discharge lamp comprising first and second plates 2, 3, for example rectangular, each having an outer face 21, 31 and an inner face 22, 32.
  • the lamp 1 emits UV radiation bidirectionally by its outer faces 31, 32.
  • the surface of each plate 2, 3 is for example of the order of Im 2 or even beyond and their thickness of 3 mm.
  • the plates 2, 3 are associated with facing their internal faces 22, 32 and are assembled via a sintering frit 8, for example a glass frit thermal expansion coefficient neighbor that of the plates 2 , 3.
  • the plates are assembled by an adhesive for example silicone or by a heat-sealed glass frame. These sealing methods are preferable if plates 2, 3 are chosen with coefficients of expansion that are too distinct.
  • the spacing between the plates is imposed (at a value generally less than 5 mm) by glass spacers 9 arranged between the plates. Here, the spacing is for example 1 to 2 mm.
  • the spacers 9 may have a spherical shape, cylindrical, cubic or other polygonal section, for example cruciform.
  • the spacers may be coated, at least on their side surface exposed to the plasma gas atmosphere, with a UV reflective material.
  • the first plate 2 has near the periphery a hole 13 pierced in its thickness, a few millimeters in diameter, the outer orifice is obstructed by a sealing pad 12, in particular copper welded to the outer face 21.
  • the lamp 1 serves for example as a tanning lamp.
  • the inner face 22 (and possibly the face 32) is coated 6 of phosphor material emitting radiation in the UVA preferably above 350 nm such as YPO 4 : Ce (peak at 357 nm) or (Ba, Sr, Mg) 3 Si 2 0 7 : Pb (peak at 372 nm), or SrB 4 O 7 : Eu (peak at 386 nm).
  • a soda-lime glass such as the Planilux sold by the Saint-Gobain company is chosen which ensures a UVA transmission around 350 nm greater than 80% at low cost. Its coefficient of expansion is about 90 10 -8 K -1 .
  • phosphors and a borosilicate glass can be chosen to transmit UVA at around 300-330 nm. It is also possible to choose a gadolinium-based phosphor and a borosilicate glass (for example with an expansion coefficient of about 32 ⁇ 10 -8 K -1 ) or a silicodio-calcium glass with less than 0.05% Fe 2 O 3 . a rare gas such as xenon alone or mixed with argon and / or neon.
  • the lamp 1 emits in the UVC, for a germicidal effect is then chosen a phosphor such as LaPO 4 : Pr or CaSO 4 : Pb and for the walls, silica or quartz and a rare gas such as xenon, preferably alone or mixed with argon and / or neon.
  • a phosphor such as LaPO 4 : Pr or CaSO 4 : Pb
  • silica or quartz silica or quartz and a rare gas such as xenon, preferably alone or mixed with argon and / or neon.
  • Each electrode 4, 5 is in the form of at least two crossed series of strips 41, 51, for example solid strips respectively disposed on the outer face 21 and inner face 32.
  • Each electrode can thus be organized as a grid, a fabric, a Web.
  • each band 41, 51 is of width 11 and with an interband spacing d1.
  • the width ratio of the strips 11 is adjusted to the width of the interband space d1 accordingly to increase the overall UV transmission.
  • a ratio of width 11 to width d1 of the interband space of the order of 20% or less is chosen, for example the width 11 is equal to 4 mm and the width d1 of the interband space is equal to 2. cm.
  • the electrode material is, for example, silver deposited preferably by screen printing or else deposited in a thin layer by sputtering, or even copper etched by photolithography.
  • Planilux glasses can also be chosen for the walls, each having a fluorine-doped tin oxide layer which is etched to form the electrodes 4, 5 with a width equal to 1 mm and a gap equal to 5 mm. to obtain an overall transmission of about 85% from 360 nm, while maintaining a very satisfactory homogeneity.
  • each strip has an open structure and may be formed of a network of conductive patterns, for example geometric (square, round, etc.), to further increase the overall UV transmission.
  • Each of the electrodes 4, 5 is fed via a flexible foil 11, 11 'or alternatively via a soldered wire.
  • the electrode 4 is at a VO potential of the order of 1100 V and of frequency between 10 and 100 kHz, for example 40 kHz.
  • the electrode 5 is grounded.
  • the electrodes 4 and 5 are fed, for example, signals in phase opposition, for example respectively at 550 V and -550 V.
  • the electrode 4 may be in electrical connection with a current supply band 61 (commonly called "bus bar”) which covers the strips 41 at the periphery of at least one longitudinal edge of the wall 2 and on which is welded the foil 11 delivering the high frequency signal.
  • a current supply band 61 commonly called "bus bar”
  • the electrode 5 may be in electrical connection with a current supply strip 62 (commonly called "bus bar”) which covers the strips 51 at the periphery of at least one longitudinal edge of the wall 2 and on which is welded the foil 11 'to the mass.
  • a current supply strip 62 commonly called "bus bar”
  • This band can be in silver enamel screen-printed or be deposited by inkjet.
  • the second electrode 5 protrudes from the internal space 10, here by the longitudinal edge or on the edge of the second wall. It is thus possible to connect an electric cable for example in a groove between the seal and the edges of the walls or on the edge.

Abstract

L'invention concerne une lampe plane (1) transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet, dit UV, comprenant des première et deuxième parois diélectriques planes (2, 3) en regard, maintenues sensiblement parallèles et scellées entre elles, délimitant un espace interne (10) rempli de gaz émetteur dudit rayonnement UV (7) et/ou susceptible d'exciter un matériau luminophore (6) émettant dudit rayonnement UV, ledit matériau luminophore étant disposé sur une face principale interne (22, 32) de la première et/ou de la deuxième paroi, la première et/ou la deuxième paroi diélectrique étant en un matériau transmettant ledit rayonnement UV, des électrodes constituées d'une première électrode (4) intégrée à la première paroi ou sur la face principale externe de la première paroi, et d'une deuxième électrode (5) sur la face principale interne de la deuxième paroi, à des potentiels distincts, la première électrode et/ou la deuxième électrode étant à base d'un matériau transmettant ledit rayonnement UV ou arrangé pour une transmission globale suffisante audit UV, les première et deuxième électrodes s'étendant sur des surfaces de dimensions au moins sensiblement égales à la surface des parois dans l'espace interne. L'invention concerne aussi ses utilisations.

Description

LAMPE PLANE UV A DECHARGE ET UTILISATIONS
La présente invention concerne le domaine des lampes planes UV (UV pour ultraviolet) et en particulier a trait aux lampes planes UV à décharge et aux utilisations de telles lampes UV.
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 UV émis est difficile à obtenir pour des grandes surfaces. Enfin, de telles lampes sont lourdes et encombrantes.
Le document JP2004152534 décrit une lampe plane UV avec des première et deuxième parois planes, maintenues sensiblement parallèles et scellées entre elles délimitant un espace interne rempli d'un mélange d'argon et de mercure émetteur dudit rayonnement UV. La première paroi est en quartz et la deuxième paroi est en matériau diélectrique tel qu'un verre.
Deux électrodes, chacune constituée d'une bande, sont respectivement disposées sur la face externe principale de la première paroi et sur la face interne principale de la deuxième paroi et à des bords opposés. Pour améliorer les performances optiques, la première électrode est en outre disposée de part et d'autre d'un trou traversant la première paroi. Et un tube de verre vient envelopper le trou pour former ainsi un bouchon hermétique.
La décharge n'est pas homogène et cette lampe est de structure et de fabrication complexes.
L'invention a pour objet de fournir une lampe UV plane, avec des performances optiques satisfaisantes, notamment une décharge homogène et de conception et/ou de fabrication simples.
A cet effet, l'invention propose une lampe plane transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet, dit UV, comprenant :
- des première et deuxième parois diélectriques planes en regard, maintenues sensiblement parallèles et scellées entre elles, délimitant un espace interne rempli de gaz émetteur dudit rayonnement UV et/ou susceptible d'exciter un matériau luminophore émettant ledit rayonnement UV, ledit matériau luminophore étant disposé sur une face principale interne de la première et/ou de la deuxième paroi, les faces internes des parois se faisant face, la première et/ou la deuxième paroi diélectrique étant en un matériau transmettant ledit rayonnement UV, - des électrodes constituées d'une première électrode intégrée à la première paroi ou sur la face principale externe de la première paroi, et d'une deuxième électrode sur la face principale interne de la deuxième paroi, les première et deuxième électrodes étant à des potentiels distincts, donnant ainsi une décharge perpendiculaire aux parois, la première électrode et/ou la deuxième électrode étant à base d'un matériau transmettant ledit rayonnement UV ou arrangé pour une transmission globale suffisante audit UV, les première et deuxième électrodes s'étendant sur des surfaces de dimensions au moins sensiblement égales à la surface des parois dans l'espace interne.
Avec cette configuration d'électrodes, l'homogénéité de la décharge est assurée et la distance entre les électrodes est faible, ce qui permet d'allumer la lampe UV selon l'invention avec une tension de décharge relativement basse. Les performances optiques sont satisfaisantes. La lampe UV selon l'invention est à barrière diélectrique avec une seule épaisseur de diélectrique à savoir la première paroi.
La lampe UV selon l'invention 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. La lampe doit être hermétique, le scellement périphérique peut être fait de différentes manières :
- par un joint de scellement (polymérique, type silicone, ou encore minéral, type fritte de verre),
- par un cadre périphérique lié aux parois (par collage ou tout autre moyen par exemple un film à base de fritte de verre), par exemple en verre.
Le cadre peut éventuellement servir d'espaceur, remplacer un ou des espaceurs ponctuels.
De préférence, le facteur de transmission de la lampe UV selon l'invention autour du pic dudit rayonnement UV peut être supérieur ou égal à 50%, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 70%, et même supérieur ou égal à 80%.
La première électrode peut être associée à la face externe de la paroi diélectrique en jeu de différentes manières : elle peut être directement déposée sur la face externe ou être sur un élément porteur diélectrique, lequel est assemblé à la paroi de sorte que l'électrode soit plaquée contre sa face externe.
Cet élément porteur diélectrique, de préférence mince, peut être un film plastique, notamment un intercalaire de feuilletage avec un contre verre pour une protection mécanique, ou une feuille diélectrique par exemple collée par une résine ou un joint minéral de préférence en périphérie pour laisser passer l'UV le cas échéant.
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, éventuellement porteur de la première électrode (de préférence si ce côté est non émetteur, donc une lampe UV monodirectionnelle), - le polyuréthane rigide, les polycarbonates, des acrylates comme le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), éventuellement porteur de la première électrode, (de préférence si ce côté est non émetteur, donc une lampe UV monodirectionnelle).
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 μm, et pouvant porter la première électrode.
Le cas échéant, on veille naturellement à la compatibilité entre différents plastiques utilisés, notamment à leur bonne adhérence.
Naturellement, tout élément diélectrique rajouté est choisi transmettant ledit rayonnement UV s'il est disposé d'un côté émetteur de la lampe UV.
La première et/ou la deuxième électrode peut être discontinue en formant des zones d'électrodes discontinues (espacées entre elles) et/ou en en étant une couche avec des zones sans couche isolantes. On peut former un réseau unidimensionnel ou bidimensionnel de zones d'électrodes (rangée(s) de lignes, de bandes, de grille ...).
Le rayonnement UV peut être transmis par un seul côté, (de préférence la première paroi). Dans ce cas, on peut préférer choisir une électrode réfléchissante pour le coté non émetteur.
De préférence, le rayonnement UV peut être bidirectionnel, de même intensité ou d'intensité distincte des deux côtés de la lampe.
Pour gagner en compacité, en temps de fabrication et/ou en transmission UV, la première électrode n'est pas couverte par un diélectrique (notamment par un diélectrique (film etc) couvrant la surface.
On peut éventuellement prévoir une surcouche de protection discontinue (par exemple diélectrique), superposée à la couche.
On peut éventuellement prévoir une sous-couche fonctionnelle (par exemple diélectrique, barrière, d'accrochage ...) sous la couche d'électrode, et de préférence discontinue et de manière analogue à la couche d'électrode.
Avec un matériau d'électrode transmettant ledit rayonnement UV, la première et/ou la deuxième électrode peut couvrir sensiblement toute la surface inscrite dans l'espace interne, par exemple être une couche pleine
II peut s'agir notamment d'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 μm, ou encore être en un alliage par exemple avec 25% sodium et 75% de potassium.
On peut aussi naturellement augmenter la transmission par des discontinuités de couche. .Le matériau d'électrode (première et/ou deuxième électrode) n'est pas nécessairement suffisamment transparent aux UV.
- de l'oxyde d'étain dopé fluor (SnO2: F), ou à l'antimoine, de l'oxyde de zinc dopé ou allié avec au moins l'un des éléments suivants : de l'aluminium, du gallium, de l'indium, du bore, de l'étain, (par exemple ZnO : Al, ZnO :Ga, ZnO : In, ZnO : B, ZnSnO),
- de l'oxyde d'indium dopé ou allié notamment avec le zinc (IZO), le gallium et le zinc (IGZO), l'étain (ITO), les oxydes conducteurs sont par exemple déposés sous vide,
- un métal : de l'argent, du cuivre ou de l'aluminium, de l'or molybdène, tungstène, titane, nickel, chrome, platine La couche formant première et/ou deuxième électrode peut être déposée par tout moyen connu de dépôt, tels que des dépôts par voie liquide, dépôts sous vide (pulvérisation notamment magnétron, évaporation), par pyrolyse (voie poudre ou gazeuse) ou par sérigraphie, par jet d'encre par raclage ou plus généralement par impression.
Un matériau d'électrode (première électrode et/ou deuxième électrode) relativement opaque audit rayonnement UV est par exemple à base des particules métalliques ou d'oxydes conducteurs, par exemple ceux déjà cités). On peut choisir des nanoparticules, donc de taille nanométrique, (par exemple avec une dimension maximale nanométrique, et/ou un D50 nanométrique), notamment de taille entre 10 et 500 nm, voire inférieure à 100 nm, pour faciliter le dépôt formation de fins motifs (pour une transmission globale suffisante par exemple), notamment par sérigraphie. Comme (nano)particules métalliques (sphère, paillette ou « flake »...), on peut choisir notamment des (nano)particules à base d'Ag, Au, Al, Pd, Pt, Cr, Cu, Ni.
Les (nano)particules sont de préférence dans un liant. On ajuste la résistivité pour la concentration des (nano)particules dans un liant. Le liant peut être éventuellement organique, par exemple des résines acryliques, époxy, polyuréthane, ou être élaboré par voie sol-gel (minéral, ou hybride organique inorganique...).
Les (nano)particules peuvent être déposées à partir d'une dispersion dans un solvant (alcool, cétone, eau, glycol...). Des produits commerciaux à base de particules pouvant être utilisés pour former la première et/ou la deuxième électrode sont les produits vendus par la compagnie Sumitomo Métal Mining Co. Ltd suivants :
- X100®, X100®D particules d'ITO dispersées dans un liant résine (optionnel) et avec solvant cétone, - X500® particules d'ITO dispersées dans un solvant alcool,
- CKR® particules d'argent revêtu d'or, dans un solvant alcool,
- CKRF® particules d'or et d'argent agglomérées.
La résistivité souhaitée est ajustée en fonction de la formulation. Des particules sont aussi disponibles par « Cabot Corporation of USA » (e.g. Produit No. AG-IJ-G-IOO-Sl), ou « Harima Chemicals, Inc. » du Japon (séries NP).
De préférence, les particules et/ou le liant sont essentiellement minérales.
Pour la première électrode et/ou la deuxième électrode (notamment si un rayonnement bidirectionnel est souhaité) on peut choisir :
- une pâte de sérigraphie, notamment :
- une pâte chargée de (nano)particules (telle que déjà citées, de préférence à l'argent et/ou à l'or) : un émail conducteur (une fritte de verre fondue à l'argent), une encre, une pâte organique conductrice (à matrice polymère), un PSS-PEDOT (de Bayer, Agfa) et un polyaniline,
- une couche sol-gel avec des (nano)particules conductrices (métalliques) précipitant après impression,
- une encre conductrice chargée de (nano)particules (telle que déjà citées, de préférence à l'argent et/ou à l'or) déposée par jet d'encre, par exemple l'encre décrite dans le document US 20070283848 De préférence, la première électrode et/ou la deuxième électrode est essentiellement minérale.
L'arrangement de la première électrode et/ou de la deuxième électrode peut être obtenu directement par dépôt(s) de matériau(x) électroconducteur(s) afin de réduire les coûts de fabrications. On évite ainsi des poststructurations, par exemple des gravures sèches et/ou humides, faisant souvent appel aux procédés de lithographies (exposition d'une résine à un rayonnement et développement). Cet arrangement direct en réseau peut être obtenu directement par une ou plusieurs méthodes de dépôts appropriées, de préférence un dépôt par voie liquide, par impression, notamment plane ou rotative, par exemple en utilisant un tampon encreur, ou encore par jet d'encre (avec une buse appropriée), par sérigraphie (« screen or silk printing » en anglais), par simple raclage.
Par sérigraphie, on choisit une toile synthétique, en soie, en polyester, ou métallique avec une largeur de mailles et une finesse de maille adaptées.
Aussi, dans cette configuration, la première et/ou la deuxième électrode peuvent être discontinues. La première et/ou la deuxième électrode peut être ainsi principalement sous forme d'une série de bandes (ou lignes) équidistantes, lesquelles pouvant être reliées par une bande notamment périphérique pour une alimentation électrique commune. Les bandes peuvent être linéaires, ou être de formes plus complexes, non linéaires, par exemple coudées, en V, ondulées, en zigzag.
La première et la deuxième électrode peuvent être par exemple sous forme de peignes interpénétrés avec un écart constant entre dents adjacentes.
Les bandes peuvent être linéaires et sensiblement parallèles, présentant une largeur 11 et étant espacées d'une distance dl, le rapport 11 sur dl pouvant être compris entre 10% et 50%, pour permettre une transmission globale UV d'au moins 50%, le rapport ll/dl pouvant aussi être ajusté en fonction de la transmission de la paroi associée.
Plus largement, la première et/ou la deuxième électrode peut être au moins deux séries de bandes (ou lignes) croisées, par exemple organisées en tissu, toile, grille. Par exemple, on choisit pour toutes les séries de bandes, la même taille de bande et d'espacement entre bandes adjacentes.
Par ailleurs, chaque bande peut être pleine ou de structure ouverte.
Les bandes pleines peuvent être 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.
Chaque bande à structure ouverte peut aussi être formée d'une ou plusieurs séries de motifs conducteurs, formant un réseau. Le motif est notamment géométrique, allongé ou non (carré, rond, etc).
Chaque série de motifs peut être définie par des motifs équidistants, avec un pas donné dit pi entre motifs adjacents et une largeur dite 12 de motifs. 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. Chaque bande à structure ouverte peut être à base de fils conducteurs et/ou de pistes conductrices.
Aussi, on peut obtenir une transmission globale aux UV en adaptant le rapport 11 sur dl de la ou des série de bandes en fonction de la transmission souhaitée et/ou en adaptant, en fonction de la transmission souhaitée, la largeur 12 et/ou le pas pi de bandes à structure ouverte.
Ainsi, le rapport largeur 12 sur pas pi peut être de préférence inférieur ou égal à 50% de préférence inférieur ou égal à 10%, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 1%. Par exemple, le pas pi peut être compris entre 5 μm et 2 cm, de préférence entre 50 μm et 1,5 cm, encore plus préférentiellement 100 μm et 1 cm, et la largeur 12 peut être entre 1 μm et 1 mm, de préférence entre 10 et 50 μm.
A titre d'exemple, on peut utiliser un réseau de pistes conductrices (en grille, etc) avec un pas pi entre 100 μm et 1 mm, voire 300 μm, et une largeur 12 de 5 μm à 200 μm, notamment inférieur ou égal à 50 μm voire entre 10 à 20 μm.
Un réseau de fils conducteurs peut avoir un pas pi entre 1 et 10 mm, notamment 3 mm, et une largeur 12 entre 10 et 50 μm, notamment entre 20 et 30 μm.
Ces fils peuvent être intégrés au moins en partie dans la paroi diélectrique associée, ou alternativement pour la deuxième électrode au moins en partie intégrés dans un intercalaire de feuilletage, notamment PVB ou PU.
Pour faciliter l'alimentation électrique, la deuxième électrode peut dépasser de l'espace interne, par au moins un bord voire sur la tranche de la deuxième paroi. On peut ainsi raccorder un câble électrique par exemple dans une gorge entre le scellement et les bords des parois ou sur la tranche.
Pour plus de simplicité et pour faciliter le scellement, les première et deuxième parois diélectriques peuvent être en matériaux identiques ou au moins de coefficient de dilatation proche.
Le matériau transmettant ledit rayonnement UV de la première et/ou de la deuxième paroi diélectrique peut être choisi de préférence parmi le quartz, la silice, le fluorure de magnésium (MgF2) ou de calcium (CaF2), un verre borosilicate, un verre silicosodocalcique notamment avec moins de 0,05% de Fe2O3. A titre d'exemple 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 de 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 silicosodocalciques avec moins de 0,05% de Fe III ou de
Fe2Cb, 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. 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.
Les parois diélectriques peuvent être de toute forme : le contour des parois peut être polygonal, concave ou convexe, notamment carré ou rectangulaire, ou courbe, notamment rond ou ovale.
Les parois diélectriques peuvent être légèrement bombées selon un même rayon de courbure, et sont de préférence maintenues à distance constante un espaceur (par exemple cadre périphérique) ou des espaceurs (ponctuels etc) en périphérie ou de préférence répartis (régulièrement, uniformément) dans l'espace interne. Par exemple il s'agit de billes de verre. Ces espaceurs, que l'on peut qualifier de ponctuels lorsque leurs dimensions sont considérablement inférieures aux dimensions des parois verrières, peuvent affecter des formes diverses, notamment sphériques, sphériques bi- tronquées à faces parallèles, cylindrique, mais aussi parallélépipédiques à section polygonale, notamment en croix, telles que décrites dans le document WO 99/56302.
L'écartement entre les deux parois diélectriques 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, 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 des espaceurs d'un matériau transparent ou réfléchissant les UV ou avec un matériau luminophore identique ou différent de celui utilisé pour le(s) paroi(s) verrier(s).
Suivant une réalisation, la lampe UV 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, l'une des parois comporte au moins un trou percé dans son épaisseur obstrué par un moyen de scellement.
La lampe UV peut avoir une épaisseur totale inférieure ou égale à 30 mm, préférentiellement inférieure ou égale à 20 mm.
De préférence les parois sont scellées par un joint de scellement périphérique qui est minéral, par exemple à base de fritte de verre.
On peut choisir le(s) revêtement(s) luminophore(s) en fonction du ou des UV que l'on souhaite produire. II existe notamment des luminophores émettant dans les UVC à partir d'un rayonnement VUV par exemple produit par un ou des gaz rares (Ar, Kr etc). Par exemple, un rayonnement UV à 250 nm est émis par des luminophores après excitation par un rayonnement VUV inférieur à 200 nm. On peut citer les matériaux dopés au Pr ou Pb tels que : LaPO4: Pr, CaSO4 : Pb, etc.
Il existe aussi des luminophores émettant dans les UVA ou proche UVB également 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 LaMgB5Oi0:Gd, Pr, le LaB3O8:Gd, Pr, le (CaZn)3(PO4)2:TI. II existe en outre des luminophores émettant dans les UVA à partir d'un rayonnement UVB ou UVC par exemple produit par du mercure ou de préférence un (des) gaz comme les gaz rares et/ou halogènes (Hg, Xe/Br, Xe/I, Xe/F, Cl2, ...)- On peut citer par exemple le LaPO4:Ce, le (Mg,Ba)AluOi9:Ce, le BaSi2O5: Pb, le YPO4:Ce, le (Ba,Sr,Mg)3Si207: 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.
Ainsi, le gaz peut consister en un gaz ou un mélange de gaz choisi parmi les gaz rares et/ou les halogènes. Le taux d'halogène (en mélange avec un ou des gaz rares) peut être choisi inférieur à 10% par exemple 4%. On peut aussi utiliser des composés halogènes. 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 et/ou excitateurs des luminophores.
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Tableau 1
Encore plus préférentiellement, on choisira comme gaz un ou des gaz rares, notamment le xénon. La lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée tant dans le domaine industriel par exemple pour l'esthétique, le biomédical, 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 l'UVA voire dans l'UVB, la lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée :
- comme lampe à bronzer (notamment 99,3% dans l'UVA et 0,7% dans l'UVB selon les normes en vigueur), - pour les traitements dermatologiques (notamment, un rayonnement dans l'UVA à 308 nm),
- 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. 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, 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, l'informatique, l'optique, les semi-conducteurs, ... La lampe peut être intégrée par exemple dans un équipement électroménager tel que réfrigérateur, tablette de cuisine.
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. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention apparaissent à la lecture de l'exemple de la lampe plane UV illustrée par la figure 1 qui représente schématiquement une vue de coupe latérale d'une lampe plane UV à décharge dans un mode de réalisation de l'invention.
On précise que pour 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 comportant des première et deuxième plaques 2, 3, par exemple rectangulaires, présentant chacune une face externe 21, 31 et une face interne 22, 32. La lampe 1 émet un rayonnement UV bidirectionnel par ses faces externes 31, 32. La surface de chaque plaque 2, 3 est par exemple de l'ordre de Im2 voire au-delà et leur épaisseur de 3 mm.
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 2, 3.
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. L'écartement entre les plaques 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 première plaque 2 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 21.
Dans l'espace 10 entre les plaques 2, 3 règne une pression réduite de 200 mbar d'un mélange de xénon et d'indium 7 pour émettre un rayonnement excitateur dans l'UVC.
La lampe 1 sert par exemple de lampe à bronzer. La face interne 22 (et éventuellement la face 32) porte un revêtement 6 de matériau luminophore émettant un rayonnement dans l'UVA de préférence au-delà de 350 nm tel que le YPO4:Ce (pic à 357 nm) ou le (Ba,Sr,Mg)3Si207: Pb (pic à 372 nm), ou le SrB4O7: Eu (pic à 386 nm).
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.
Naturellement, on peut choisir d'autres luminophores et un verre borosilicate pour transmettre un UVA vers 300-330 nm. On peut aussi choisir un luminophore à base de gadolinium et 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 une autre variante, la lampe 1 émet dans l'UVC, pour un effet germicide on choisit alors un luminophore comme le LaPO4: Pr ou le CaSO4 : Pb et pour les parois, de la silice ou du quartz ainsi qu'un gaz rare comme le xénon de préférence seul ou en mélange avec l'argon et/ou le néon.
Chaque électrode 4, 5 est sous forme d'au moins deux séries croisées de bandes 41, 51, bandes par exemple pleines, respectivement disposées sur la face externe 21 et interne 32. Chaque électrode peut être ainsi organisée comme une grille, un tissu, une toile.
De préférence chaque bande 41, 51 est de largeur 11 et avec un espacement interbandes dl.
Si le matériau d'électrode est relativement opaque aux UV, on adapte alors le rapport largeur des bandes 11 sur largeur de l'espace interbandes dl en conséquence pour augmenter la transmission globale aux UV.
Par exemple, on choisit un rapport largeur 11 sur largeur dl de l'espace interbandes de l'ordre de 20% ou moins, par exemple la largeur 11 est égale à 4 mm et la largeur dl de l'espace interbandes est égale à 2 cm. Le matériau d'électrode est par exemple de l'argent déposé de préférence par sérigraphie ou encore déposé en couche mince par pulvérisation, ou encore du cuivre gravé par photolithographie.
On peut aussi choisir pour les parois des verres Planilux avec chacun une couche d'oxyde d'étain dopé fluor qui est gravée pour former les électrodes 4, 5 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.
En variante, chaque bande est à structure ouverte et peut être formée d'un réseau de motifs conducteurs, par exemple géométriques (carré, rond,...), pour augmenter encore la transmission globale aux UV.
Chacune des électrodes 4, 5 est alimentée via un clinquant souple 11, 11' ou en variante via un fil soudé. L'électrode 4 est à un potentiel VO de l'ordre de 1100 V et de fréquence entre 10 et 100 kHz, par exemple 40 kHz. L'électrode 5 est à la masse. Alternativement, les électrodes 4 et 5 sont alimentées par exemple des signaux en opposition de phase, par exemple respectivement à 550 V et -550 V.
L'électrode 4 peut être en liaison électrique avec une bande d'amenée de courant 61 (couramment appelée « bus bar ») qui recouvre les bandes 41 en périphérie d'au moins un bord longitudinal de la paroi 2 et sur laquelle est soudé le clinquant 11 délivrant le signal haute fréquence.
L'électrode 5 peut être en liaison électrique avec une bande d'amenée de courant 62 (couramment appelée « bus bar ») qui recouvre les bandes 51 en périphérie d'au moins un bord longitudinal de la paroi 2 et sur laquelle est soudé le clinquant 11' à la masse.
Cette bande peut être en émail à l'argent sérigraphié ou être déposée par jet d'encre.
Pour faciliter l'alimentation électrique, la deuxième électrode 5 dépasse de l'espace interne 10, ici par le bord longitudinal voire sur la tranche de la deuxième paroi. On peut ainsi raccorder un câble électrique par exemple dans une gorge entre le scellement et les bords des parois ou sur la tranche.

Claims

REVENDICATIONS
1. Lampe plane (1) transmettant un rayonnement dans l'ultraviolet, dit UV, comprenant :
- des première et deuxième parois diélectriques planes (2, 3) en regard, maintenues sensiblement parallèles et scellées entre elles, délimitant un espace interne (10) rempli de gaz émetteur dudit rayonnement UV (7) et/ou susceptible d'exciter un matériau luminophore (6) émettant dudit rayonnement UV, ledit matériau luminophore étant disposé sur une face principale interne (22, 32) de la première et/ou de la deuxième paroi, les faces internes (22, 32) des parois étant en regard, la première et/ou la deuxième paroi diélectrique étant en un matériau transmettant ledit rayonnement UV,
- des électrodes constituées d'une première électrode (4) étant intégrée à la première paroi ou sur la face principale externe de la première paroi (2), et d'une deuxième électrode (5) étant sur la face principale interne (32) de la deuxième paroi (3), les première et deuxième électrodes étant à des potentiels distincts, la première électrode et/ou la deuxième électrode étant à base d'un matériau transmettant ledit rayonnement UV ou arrangé pour une transmission globale suffisante audit UV, les première et deuxième électrodes s'étendant sur des surfaces de dimensions au moins sensiblement égales à la surface des parois dans l'espace interne.
2. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rayonnement UV est bidirectionnel.
3. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première électrode (4) n'est pas couverte par un diélectrique par un diélectrique couvrant la surface.
4. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première électrode (4) et/ou la deuxième électrode (5) est discontinue, notamment sous forme d'une série de bandes équidistantes (41, 51), en couche ou en fils conducteurs, ou d'au moins deux séries croisées de bandes, chaque bande présentant une largeur 11 et étant espacée d'une distance dl d'une bande adjacente, et en ce que le rapport 11 sur dl est compris entre 10% et 50%.
5. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première électrode (4) et/ou la deuxième électrode (5) est sous forme de bandes, chacune formée d'une ou plusieurs série de motifs conducteurs, en pistes conductrices et/ou en fils conducteurs, définies par un pas donné dit pi entre motifs et une largeur dite 12 de motifs, le rapport largeur 12 sur pas pi étant inférieur ou égal à 50%.
6. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première électrode (4) et/ou la deuxième électrode (5) est organisée comme une grille.
7. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première électrode et/ou la deuxième électrode, est à base de particules conductrices, notamment à l'argent et/ou à l'or, éventuellement dans un liant.
8. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première électrode et/ou la deuxième électrode, est un émail conducteur ou une encre conductrice, notamment à l'argent et/ou à l'or.
9. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième électrode (5, 51) dépasse de l'espace interne, par au moins un bord.
10. Lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes, 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 silicosodocalcique notamment avec moins de 0,05% de Fe2O3.
11. Utilisation de la lampe UV (1) selon l'une des revendications précédentes dans le domaine de l'esthétique, du biomédical, de l'électronique, pour l'alimentaire.
12. Utilisation de la lampe UV (1) selon l'une des revendications 1 à 10 comme lampe à bronzer, pour le traitement dermatologique, 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.
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