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LAMPE PLANE A DECHARGE
L'invention se rapporte au domaine des lampes planes et plus
particulièrement concerne une lampe plane à décharge transmettant
dans l'UV et/ou le visible.
On connaît divers types de lampes planes à décharge.
Dans le domaine des lampes UV, on connaît par le document
US20004/0227469 une lampe UV comportant une feuille métallique
formant une cathode et porteuse d'un diélectrique de type alumine
discontinue d'épaisseur inférieure à 1 mm, lequel est recouvert par une
anode discontinue en molybdène ou autre réfractaire d'épaisseur entre
0,1 et 1 mm.
Les discontinuités ont des diamètres de quelques fractions de
mm à 1 cm pour que le rayonnement UV soit émis par le plasma confiné
entre les électrodes. Cette lampe UV est insérée dans une chambre de
décharge remplie de xénon et sert pour la décontamination de liquides.
Cette lampe UV présente l'avantage d'être alimentée par une
tension continue ou alternative et fournit une densité de puissance
satisfaisante. Toutefois, cette lampe UV est fragile, de durée de vie et
d'usage limités.
Par ailleurs, dans le domaine des lampes pour l'éclairage, on
connaît des lampes planes constituées de deux feuilles de verre
maintenues avec un faible écartement l'une par rapport à l'autre,
généralement inférieur à quelques millimètres, et scellées
hermétiquement de manière à renfermer un gaz sous pression réduite
dans lequel une décharge électrique produit un rayonnement
généralement dans le domaine ultraviolet qui excite un matériau
photoluminescent qui émet alors de la lumière visible.
Le document W02006/090086 divulgue une lampe plane à
décharge qui comprend :
- des première et deuxième parois sous forme de feuilles de
verre maintenues parallèles entre elles et délimitant un espace
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interne rempli de gaz, et dont les faces tournées vers l'espace
interne sont chacune revêtues d'un matériau luminophore,
- des première et deuxième électrodes sous forme de couches
uniformes transparentes recouvrant les faces internes des
première et deuxième parois sous les luminophores,
- un conducteur pour la sécurité électrique sous forme d'une
couche uniforme transparente recouvrant la face externe de la
première paroi.
Pour alimenter cette lampe plane, la première électrode est à un
potentiel VO de l'ordre de 500 à 700V et la deuxième électrode comme
le conducteur sont à la masse.
Dans cette lampe, les luminophores sont constamment
bombardés par le plasma, ce qui la fragilise. En outre, les électrodes
sont nécessairement transparentes pour un éclairage par les deux
faces.
Aussi, la présente invention a pour objet de proposer une lampe
plane à décharge transmettant dans l'ultraviolet (UV) et/ou le visible,
qui soit performante, avec une durée de vie augmentée et une
sécurisation électrique à moindre coût, tout en restant robuste et simple
d'utilisation.
A cet effet, la présente invention propose une lampe plane à
décharge transmettant dans l'UV et/ou le visible comportant :
- des première et deuxième parois diélectriques, notamment
verrières, en regard maintenues parallèles (par un ou des
espaceurs, par un cadre périphérique...) et scellées en
périphérie, notamment par au moins un joint de scellement,
délimitant ainsi un espace interne rempli de gaz plasmagène et
comprenant une source de lumière UV et/ou visible,
- des première et deuxième électrodes dans des plans distincts
parallèles aux première et deuxième parois,
la première électrode étant à un potentiel VO plus élevé que le
potentiel V1 de la deuxième électrode,
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la première électrode étant agencée dans l'espace interne,
espacée de la première paroi diélectrique par le gaz (par un ou
des espaceurs, par un cadre périphérique...), et plus proche de
la première paroi diélectrique que la deuxième électrode,
les première et deuxième électrodes étant séparées par un
isolant électrique plan, notamment parallèle aux parois, avec
au moins une face principale, dite trouée, dotée des trous
débouchants,
l'une au moins des première et deuxième électrodes étant en
contact avec la face principale trouée et présentant des
discontinuités au moins dans le prolongement des trous.
La lampe plane à décharge selon l'invention réunit de nombreux
atouts :
- une forte efficacité lumineuse du fait des micro-décharges
localisées dans les trous de l'isolant électrique, ce qui favorise
l'excitation du gaz plasmagène et donc la production d'UV (UV
excitateur d'une source de lumière ou d'autre(s) UV, ou
formant la source directe d'une lampe UV),
- une absence de bombardement direct par le plasma des
luminophores (émettant dans le visible et/ou l'UV)
éventuellement présents, notamment sur la face interne en
regard des trous débouchants,
- un vaste choix possible pour les électrodes (opaque ou
transparente, en couche, en fils, en plaque...) que le
rayonnement soit émis via l'une et/ou les deux parois,
- une sécurité électrique plus facilement assurée car la première
électrode est interne et espacée de la première paroi par un
gaz isolant (le gaz plasmagène) par exemple de hauteur de
0,5 mm à quelques mm.
La première électrode est protégée par les deux parois. La lampe
est compacte, facilement transportable et manipulable et s'utilise
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directement dans de nombreuses applications UV ou d'éclairage,
notamment sans recourir à une chambre de décharge additionnelle.
La lampe doit être hermétique, le scellement périphérique peut
être fait de différentes manières :
- par (au moins) un joint de scellement (polymérique, type
silicone, ou encore minéral, type fritte de verre),
- par (au moins) 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.
Un cadre peut éventuellement servir d'espaceur, remplacer un
ou des espaceurs ponctuels.
L'isolant peut être un simple diélectrique percé, ou être un
empilement de diélectriques (isolant feuilleté composite par exemple).
L'électrode avec les discontinuités peut être sur la face principale
trouée, posée ou fixée pour tout moyen (adhésif etc) sur cette face
principale ou intégrée partiellement à cette face. Plus simplement, elle
peut être déposée sur la face principale, notamment sous forme d'une
couche discontinue.
Pour de meilleures tenues mécanique, thermique et au plasma,
et pour éviter toute pollution, l'isolant électrique peut être de préférence
(essentiellement) minéral (céramique, vitrocéramique, verrier etc).
Encore plus préférentiellement, il peut comprendre (voire consister en)
une feuille verrière, par exemple en verre notamment
silicosodocalcique, les première et deuxième électrodes étant sur les
faces principales opposées de l'isolant électrique.
Plus précisément, dans une première conception de l'invention,
l'isolant électrique comporte, de préférence consiste en, la feuille
minérale espacée des première et deuxième parois diélectriques, les
première et deuxième électrodes étant sur les faces principales de la
feuille.
De préférence, la feuille minérale peut être à égale distance des
première et deuxième parois diélectriques.
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Des premiers trous peuvent être aveugles, ne débouchant alors
que sur les discontinuités de la première électrode (respectivement de
la deuxième électrode). La deuxième électrode (respectivement la
première électrode) peut alors être indifféremment continue ou
5 discontinue.
Des deuxièmes trous éventuels, en regard ou décalés des
premiers trous, peuvent être aveugles et débouchant sur les
discontinuités de la première électrode (respectivement de la deuxième
électrode).
Avec des trous aveugles, l'électrode associée à la face opposée à
la face trouée est protégée du bombardement par le plasma.
Dans le cas de trous aveugles, la barrière diélectrique entre les
électrodes est d'épaisseur correspondant à l'épaisseur restante
d'isolant, de préférence faible.
Les trous peuvent être traversants. La lampe n'est alors plus à
barrière diélectrique et VO peut être encore abaissé. Dans cette
hypothèse, les première et deuxième électrodes peuvent présenter
chacune de préférence des discontinuités au moins dans le
prolongement des trous traversants. Elles ne subissent qu'un
bombardement tangentiel (donc d'intensité limitée) par les côtés.
De manière avantageuse, la feuille minérale peut être mince par
exemple afin d'augmenter la hauteur de l'espace entre la feuille et
chaque paroi pour plus de sécurité électrique ou afin de diminuer la
hauteur totale de la lampe pour plus de compacité.
L'épaisseur de cette feuille minérale - voire l'épaisseur totale de
l'isolant électrique choisi composite - peut être par exemple inférieure
ou égale à 5 mm, notamment entre 0,5 et 2 mm.
La feuille minérale peut être avantageusement maintenue à des
distances constantes de chacune des parois diélectriques par un
espaceur (par exemple un cadre périphérique) ou de préférence par des
espaceurs diélectriques, dans l'espace interne. Les espaceurs sont
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disposés de part et d'autre de la feuille, en périphérie ou de préférence
répartis (régulièrement, uniformément) dans l'espace interne.
Ces espaceurs ne sont pas conducteurs pour ne pas participer
aux décharges ou faire de court-circuit. De préférence, ils sont
majoritairement verriers, par exemple en verre silicosodocalcique.
Les espaceurs peuvent avoir une forme sphérique, cylindrique,
cubique ou une autre section polygonale par exemple cruciforme. Ces
espaceurs peuvent être répartis régulièrement et sur toute la surface de
l'isolant électrique.
Les espaceurs peuvent aussi être allongés, et par exemple de
section rectangulaire; et disposés en périphérie. De chaque coté, de la
feuille les espaceurs peuvent former par exemple un cadre périphérique
associé de préférence à un espaceur central ou à des espaceurs croisés
et centrés.
Les espaceurs peuvent être revêtus d'un luminophore identique
ou différent du luminophore émetteur de lumière et/ou d'UV.
Le ou les espaceurs peuvent être collés par un film de préférence
minéral comme une fritte de verre, de quelque centaines de pm ou
moins encore d'épaisseur.
De manière avantageuse, en relation avec cette première
conception, l'isolant peut être scellé avec les première et deuxième
parois diélectriques en périphérie, par exemple deux joints périphérique
de part et d'autre de l'isolant de préférence en matière
(essentiellement) minérale (fritte de verre etc).
En variante on choisit deux cadres périphériques (en verre etc)
par exemple thermoscellés ou encore collés par un film de préférence
minéral comme une fritte de verre, de quelque centaines de pm ou
moins encore d'épaisseur.
Et, de préférence, l'isolant est une feuille minérale de dimensions
sensiblement identiques aux dimensions des première et deuxième
parois diélectriques.
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Avec ce double scellement, on peut prévoir de préférence que
l'alimentation électrique de chaque électrode, notamment en couche, se
fait simplement par mise en liaison électrique de chaque électrode avec
une zone électroconductrice périphérique d'alimentation électrique, sur
la face interne principale en jeu de l'isolant. Cette zone
électroconductrice périphérique peut être (entièrement ou
partiellement) à l'extérieur de l'espace interne, voire déborder sur la
tranche de l'isolant. Cette zone, par exemple formant une bande dite
bus bar , (en émail à l'argent etc) est elle-même reliée, par exemple
par brasure à un moyen d'alimentation.
Le ou les scellements (les joints de scellement les cadres
périphériques) peuvent être en retrait par rapport aux tranches des
parois, par exemple, de 0,5 à quelques mm.
La première électrode et/ou la deuxième électrode, notamment
une couche, peut être dépassante sur un bord de la lampe, à l'extérieur
de l'espace interne (donc au delà du scellement) et être reliée à un
moyen d'alimentation électrique directement, en particulier si le
matériau d'électrode est à base d'argent ou via cette zone
électroconductrice périphérique décrite.
Dans une deuxième conception de l'invention, la deuxième
électrode, l'isolant électrique et la première électrode sont sur la face
interne de la deuxième paroi diélectrique, posés ou solidaires (collés par
exemple par une fritte de verre, sous forme de couches déposées...).
La deuxième électrode, l'isolant électrique et la première
électrode peuvent former un empilement de couches.
Avec un empilement de trois couches, les trous et discontinuités
peuvent être réalisés de préférence par laser.
L'isolant électrique peut être par exemple une couche en silice,
alumine, mica etc.
Le scellement périphérique (joint de scellement périphérique ou
cadre périphérique) peut être en retrait par rapport aux tranches des
parois, par exemple de 0,5 à quelques mm.
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La deuxième électrode, notamment en couche déposée sur la
face interne de la deuxième paroi, peut déborder vers un bord de la
lampe, à l'extérieur de l'espace interne (donc au delà du scellement)
pour faciliter l'alimentation électrique.
La deuxième électrode peut être reliée, sur un bord de la lampe,
directement à un câble d'alimentation électrique en particulier si le
matériau d'électrode est à base d'argent. La deuxième électrode peut
aussi être en liaison électrique avec une zone électroconductrice
périphérique d'alimentation électrique sur la face interne de la
deuxième paroi et à l'extérieur de l'espace interne (entièrement ou
partiellement). Cette zone électroconductrice périphérique, par exemple
formant une bande dite bus bar , (en émail à l'argent etc) est elle-
même reliée, par exemple par brasure à un câble d'alimentation.
L'isolant électrique peut aussi être une feuille minérale avec sur
ses faces principales la première électrode, en couche déposée, voire la
deuxième électrode.
La deuxième électrode peut aussi être partiellement intégrée
dans la face interne de l'isolant, notamment sous forme de fils
conducteurs.
Dans cette deuxième conception, la première électrode peut être
maintenue à une distance constante de la première paroi diélectrique
par un ou des espaceurs au moins en majorité diélectriques,
notamment verriers, comme ceux déjà décrits pour la première
conception ou par le cadre périphérique pour le scellement.
L'isolant électrique peut avoir des trous aveugles ou traversants
comme ceux décrits pour la première conception.
Pour l'amenée de courant vers la première électrode, d'autres
alternatives sont possibles dans ces deux dernières conceptions, en
particulier lorsque l'on prévoit un seul joint de scellement périphérique
ou un seul cadre périphérique, scellant directement les parois
diélectriques entre elles.
Aussi la lampe peut comprendre
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- au moins un espaceur électroconducteur disposé en bordure et
sur la première électrode (contact mécanique, par pression, ou
contact via une colle conductrice, une brasure etc), par
exemple des espaceurs électroconducteurs dans leur masse ou
d'espaceurs verriers revêtus d'un matériau électroconducteur,
- et/ou au moins un élément électroconducteur, par exemple
métallique, en bordure et sur la première électrode notamment
choisi parmi l'un ou les moyens suivants : patte métallique
éventuellement élastique, (ressort, ...), fil, plot en pâte
conductrice type émail, une brasure notamment en alliage
étain-argent.
Le ou les espaceurs, tout comme le ou les éléments
électroconducteurs, peuvent être en contact électrique avec une zone
électroconductrice périphérique d'alimentation électrique sur la face
interne de la première paroi diélectrique, par exemple une bande dite
bus bar notamment en émail à l'argent de préférence sérigraphié,
Cette zone électroconductrice périphérique de préférence sort de
l'espace interne et est raccordée à un moyen d'alimentation électrique
(câble, fil, clinquant etc).
Pour la première conception, on peut prévoir des moyens
identiques (espaceur et/ou élément électroconducteur) pour
l'alimentation électrique de la deuxième électrode.
Si le scellement est en un matériau suffisamment conducteur, on
rajoute de préférence un isolant électrique entre le scellement et la
première ou la deuxième paroi.
La première électrode peut être alimentée par un signal
périodique typiquement à haute fréquence de l'ordre de 1 à 100 kHz, de
préférence supérieure ou égale à 40 kHz.
Le signal peut être alternatif, sinusoïdal, impulsionnel, en
créneau (carré..).
La première électrode peut aussi être alimentée en continu
lorsque les trous sont traversants. Plus précisément, dans la première
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conception de l'invention avec les électrodes internes discontinues,
espacées des parois par du gaz et avec des trous traversants, VO est
égal à la tension de décharge continue et V1 est à la masse. Un
blindage électromagnétique n'est pas nécessaire et il n'y a pas de
5 courant de fuite généré en approchant le corps métallique d'une des
parois diélectriques.
Dans la première conception de l'invention avec les électrodes
internes et espacées des parois par du gaz, on peut, comme deuxième
option d'alimentation, choisir une alimentation en alternatif, avec VO
10 égal à la moitié de la tension de décharge, par exemple VO entre 250 et
500 V (typiquement tension crête), et V1 égal à la moitié de la tension
de décharge Vd en négatif, par exemple V1 entre -250 et -500 V. On
peut aussi faire une répartition dissymétrique, la somme (en valeur
absolue) étant égale à VO.
Il n'est pas nécessaire d'ajouter des conducteurs électriques à la
masse ou au secteur sur les deux faces externes pour la sécurité
électrique afin de limiter le courant de fuite généré approchant le corps
métallique d'une des parois diélectriques. En effet, le plasma reste
confiné dans les trous. La tension entre ce corps métallique et
l'électrode en jeu est bien inférieure à la tension de décharge pour
générer un plasma dans cet espace. Aussi, même en approchant ce
corps métallique, il n'y a pas de risque pour l'utilisateur car le gaz dans
l'espace entre l'électrode en jeu et la paroi en regard est et reste isolant
électrique.
On peut toutefois prévoir de tels conducteurs à la masse pour
répondre à des normes de compatibilité électromagnétique. Il peut
s'agir de conducteurs transparents si nécessaire.
On peut aussi, comme troisième option d'alimentation, choisir
une alimentation en alternatif, avec VO supérieur ou égal à la tension de
décharge Vd et inférieur à la tension de décharge nécessaire pour créer
une décharge entre la première électrode, le gaz, le verre et un
conducteur électrique qui serait rapporté. V1 est alors choisi égal à la
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masse ou à une tension alternative inférieure ou égale à 400 V
(typiquement tension crête), notamment inférieure ou égale à 220 V, à
une fréquence f inférieure ou égale à 100 Hz, de préférence inférieure
ou égale à 60 Hz, par exemple au secteur (220V, 50 Hz).
A nouveau, il n'est pas nécessaire d'ajouter un conducteur
électrique à la masse ou au secteur sur la face externe de la première
paroi pour la sécurité électrique.
Dans la deuxième conception de l'invention, on préfère choisir la
troisième option d'alimentation, car la deuxième électrode est sur la
face interne de la deuxième paroi.
Dans une troisième conception préférée de l'invention, l'isolant
électrique comporte, de préférence consiste en, la deuxième paroi
diélectrique avec des trous aveugles sur sa face interne, la première
électrode sur la face interne de la deuxième paroi étant discontinue et
la deuxième électrode étant intégrée à la deuxième paroi ou à
l'extérieur de l'espace interne.
Les première et deuxième parois diélectriques peuvent être
maintenues à une distance constante par un cadre périphérique, et/ou
par un ou des espaceurs diélectriques et/ou conducteurs, notamment
comme ceux déjà décrits.
Le scellement périphérique (joint ou cadre) peut être en retrait
par rapport aux tranches des parois, par exemple, de 0,5 à quelques
mm.
La première électrode, notamment une couche, peut être
dépassante sur un bord de la lampe, à l'extérieur de l'espace interne
(au-delà du scellement).
La première électrode peut être reliée à un câble d'alimentation
électrique directement, en particulier si le matériau d'électrode est à
base d'argent. La première électrode peut aussi être en liaison
électrique avec une zone électroconductrice périphérique d'alimentation
électrique sur la face interne de la deuxième paroi et à l'extérieur de
l'espace interne (entièrement ou partiellement). Cette zone
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électroconductrice périphérique, par exemple formant une bande dite
bus bar , (en émail à l'argent etc) est elle-même reliée, par exemple
par brasure à un câble d'alimentation.
L'isolant électrique peut être composite par exemple formé de la
deuxième paroi diélectrique et de(s) film(s) plastique(s) sur sa face
externe porteur de la deuxième électrode, notamment un (des) film(s)
intercalaire(s) de feuilletage avec un contre verre ou un plastique
adapté.
On peut aussi choisir la troisième option d'alimentation décrite
précédemment.
La source de lumière peut comprendre le gaz plasmagène et/ou
un gaz additionnel et/ou au moins une couche de luminophore excitée
par le(s) gaz dans l'espace interne et déposé sur au moins l'une des
faces internes des parois.
Comme gaz émettant dans le visible, notamment pour une
lumière tamisée, on peut citer des gaz rares : hélium, néon, argon,
krypton, xénon, ou d'autres (air, oxygène, azote, hydrogène, chlore,
méthane, éthylène, ammoniac... et les mélanges).
Comme gaz émettant dans l'UV, on peut utiliser un gaz ou un
mélange de gaz, par exemple un gaz émettant de manière efficace ledit
rayonnement UV notamment le xénon, ou le mercure ou les halogènes
et un gaz facilement ionisable susceptible de constituer un plasma (gaz
plasmagène) comme un gaz rare tel que le néon, le xénon ou l'argon ou
encore l'hélium, ou les halogènes, ou encore l'air ou l'azote. Des
exemples sont décrits dans la demande FR 2889886 incorporée ici par
référence.
Le luminophore peut être opaque ou transparent notamment
comme décrit dans la demande FR2867897 incorporée ici par référence.
La couche de luminophore peut être continue ou discontinue,
notamment dans le visible, par exemple pour former des zones
d'éclairage et des zones sombres.
On peut choisir le(s) revêtement(s) luminophore(s) en fonction du
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ou des UV que l'on souhaite produire.
Il 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 YB205:Gd ; le
LaP3O9: Gd ; le NaGdSiO4 ; le YA13(BO3)4: Gd ; le YPO4: Gd ; le YAIO3: Gd ;
le SrB4O7:Gd ; le LaPO4:Gd ; le LaMgB5O10:Gd, Pr ; le LaB3O$:Gd, Pr ; le
(CaZn)3(PO4)2:T1.
Il 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, CIZ ...). On peut citer par exemple le
LaPO4:Ce ; le (Mg,Ba)A111019:Ce ; le BaSiZO5:Pb ; le YPO4:Ce ; le
(Ba,Sr,Mg)3SiZO7: 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.
La première électrode et/ou la deuxième électrode peut être
protégée(s) du bombardement par un diélectrique, notamment en
couche, tel qu'un oxyde, un nitrure, notamment une silice, un nitrure de
silicium, un sulfate de baryum BaSO4, un oxyde de manganèse, une
alumine.
La première électrode, comme la deuxième électrode (ou tout
autre conducteur rajouté), peut être une couche (monocouche ou
multicouche) en tout matériau électroconducteur, notamment :
- un métal : argent, cuivre, molybdène, tungstène, aluminium,
titane, nickel, chrome, platine, or,
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- une multicouche transparente comprenant une fine couche
métallique fonctionnelle pur allié, dopé (argent...) entre deux
couches diélectriques en oxyde métallique simple ou mixte
et/ou dopé (oxyde de zinc, ITO, IZO...), en nitrures
métalliques (métal au sens large, le silicium étant inclus, par
exemple du Si3N4),
- un oxyde métallique conducteur notamment transparent et/ou
présentant des lacunes électroniques, tel que l'oxyde d'étain
dopé au fluor 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
AI, 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),
- un émail conducteur, de préférence à l'argent, type une fritte
de verre fondue à l'argent,
- une encre conductrice, notamment une encre chargée de
(nano)particules métalliques, par exemple une encre à l'argent
sérigraphiable telle que l'encre TEC PA 030TM de InkTec Nano
Silver Paste Inks.
Cette couche peut être déposée par tout moyen connu de dépôt,
tels que des dépôts par voie liquide, dépôts sous vide (pulvérisation
magnétron, évaporation), par pyrolyse (voie poudre ou gazeuse) ou par
sérigraphie, par jet d'encre, par raclage ou plus généralement par
impression.
Cette couche peut être d'épaisseur inférieure à 50 pm, encore
plus préférentiellement inférieure à 20 pm voire 1 pm. Il peut s'agir
notamment d'une couche mince, par exemple d'épaisseur inférieure à
50 nm, déposée sous vide.
Un matériau d'électrode (première électrode et/ou deuxième
électrode) est par exemple à base des particules métalliques ou
d'oxydes conducteurs, par exemple ceux déjà cités,
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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
5 (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, AI, Pd, Pt, Cr, Cu, Ni.
10 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...).
15 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 Metal 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
USA (e.g. Produit No. AG-IJ-G-100-S1), ou Harima Chemicals,
Inc. au Japon (séries NP).
De préférence, les (nano)particules et/ou le liant sont
essentiellement minérales.
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Pour la première électrode et/ou pour la deuxième électrode 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 par exemple), une encre, une
pâte organique conductrice (à matrice polymère), un PSS-
PEDOT (par exemple 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.
Un arrangement pour une transparence globale (UV et/ou
visible) de la première électrode et/ou de la deuxième électrode (et
d'éventuels conducteurs de sécurité) peut être obtenu directement par
dépôt(s) discontinus de matériau(x) électroconducteur(s) relativement
opaques (tels que ceux déjà cités) 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
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polyester, ou métallique avec une largeur de mailles et une finesse de
maille adaptées.
Typiquement, pour un arrangement en grille de pistes
conductrices, (première et/ou deuxième électrode voire éventuel(s)
conducteur(s) de sécurité), la largeur des pistes peut être entre 5 pm et
200 pm, le pas entre pistes entre 100 pm et 1 mm. On préfère un
rapport largeur sur pas inférieur ou égal à 50%, encore plus
préférentiellement inférieur ou égal à 10%, pour une transmission
globale aux UV et/ou visible suffisante.
La première électrode peut être à base de fils conducteurs. Les
fils conducteurs sont notamment métalliques (par exemple tungstène,
cuivre ...) et/ou minces (par exemple de section entre 10 pm et 2 mm).
Les fils conducteurs sont rapportés sur la face principale de
l'isolant par tout moyen adhésif adapté (tenue en température etc). Ces
fils peuvent être intégrés partiellement à la face principale.
En dehors des éventuelles discontinuités prolongeant les trous de
l'isolant, la première électrode peut être continue ou peut être
discontinue.
Ainsi, la première électrode peut être à base de pistes ou de fils
conducteurs. Elle peut être sous forme d'une série de bandes ou de
lignes, notamment équidistantes et/ou parallèles, voire d'au moins deux
séries croisées de bandes ou lignes.
Ainsi la première électrode peut être organisée en grille, tissu ou
toile, notamment obtenue par sérigraphie, par jet d'encre.
La deuxième électrode peut être dans l'espace interne
- espacée de la deuxième paroi, sur la face interne ou
partiellement intégrée à la face interne de l'isolant électrique,
- sur la face interne (posée ou solidaire) de la deuxième paroi
formant l'isolant électrique,
- incorporée dans la deuxième paroi (par exemple une grille,
armature, formant l'isolant électrique).
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Si nécessaire, elle peut être protégée comme la première
électrode.
La deuxième électrode peut enfin être à l'extérieur de l'espace
interne, de préférence en contact avec la face externe :
- posé voire solidaire sur la face externe (déposée, collé etc),
- portée ou intégrée sur un diélectrique extérieur (film
intercalaire ou plastique rigide), par exemple un polyuréthane
rigide, les polycarbonates, des acrylates comme le
polyméthacrylate de méthyle (PMMA). 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 pm.
Comme déjà décrit, en dehors des éventuelles discontinuités
prolongeant les trous de l'isolant, la deuxième électrode peut être
continue ou peut être discontinue.
Ainsi, la deuxième électrode peut être à base de pistes
conductrices ou de fils conducteurs. Elle peut être sous forme d'une
série de bandes ou de lignes, notamment équidistantes et/ou parallèles,
voire d'au moins deux séries croisées de bandes ou lignes.
Ainsi la deuxième électrode peut être organisée en grille, tissu
ou toile, notamment obtenue par sérigraphie, par jet d'encre.
La deuxième électrode, notamment incorporée dans la deuxième
paroi ou à l'extérieur de la deuxième paroi, peut être en matériau
électroconducteur réfléchissant la lumière visible et/ou UV ou
transmettant la lumière visible et/ou UV ou apte à une transmission
globale de la lumière visible et/ou UV (si le matériau est absorbant ou
réfléchissant aux UV) pour son arrangement, comme déjà indiqué.
Les trous débouchants peuvent être de toute forme, notamment
géométrique : rectangulaire, rond, carré, être allongé ou non.
On peut ainsi former des rainures ou des rangées de trous
ponctuels , parallèles, en quinconce etc. Les rainures ou rangées,
par exemple parallèles au bord de l'isolant, peuvent être espacées de
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0,1 mm à 3 cm. Et au sein d'une rangée, les trous peuvent être espacés
de 0,1 mm à 3 cm.
Les trous présentent de préférence une section transversale
droite ou conique, une largeur de 0,1 à 5 mm, une profondeur d'au
moins 0,1 mm.
Naturellement, pour maximiser le nombre de microdécharges, on
peut pratiquer un grand nombre de trous et les première et deuxième
électrodes, peuvent s'étendre sur des surfaces de dimensions au moins
sensiblement égales à la surface des parois inscrite dans l'espace
interne.
Le rayonnement visible et/ou UV peut être de préférence
bidirectionnel (émission du rayonnement par les faces principales des
deux parois).
Naturellement la première électrode et/ou la deuxième électrode
peuvent être discontinues, par exemple sous forme de bandes
espacées, les zones d'électrodes étant toutes au potentiel respectif
donné, notamment alimentées en commun via au moins un `bus bar'.
De préférence, le facteur de transmission de la lampe selon
l'invention autour du pic de rayonnement UV et/ou visible est supérieur
ou égal à 50%, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à
70% et même supérieur ou égal à 80%.
Les parois diélectriques transmettant le visible peuvent être des
feuilles de verre, notamment en verre silicosodocalcique.
Les parois diélectriques transmettant l'UV peuvent être choisies
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 Fe203.
A titre d'exemples pour des épaisseurs de 3 mm :
- les fluorures de magnésium ou de calcium transmettent à plus
de 80% voire 90% sur toute la gamme des UVs, c'est-à-dire
les UVA (entre 315 et 380 nm), les UVB (entre 280 et 315
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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
5 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 Fe203, notamment le verre Diamant de Saint-Gobain, le
10 verre Optiwhite de Pilkington, le verre B270 de Schott,
transmettent à plus de 70% voire 80% sur toute la gamme des
UVA.
Toutefois, un verre silicosodocalcique, tel que le verre Planilux
vendu par la société Saint-Gobain, présente une transmission
15 supérieure à 80% au delà de 360 nm ce qui peut suffire pour certaines
réalisations et certaines applications.
Des verres suffisamment transparents aux UV sont décrits dans
la demande FR 2889886 incorporée ici par référence.
Les parois diélectriques peuvent être de toute forme : le contour
20 des parois peut être polygonal, concave ou convexe, notamment carré
ou rectangulaire, ou courbe, de rayon de courbure constant ou variable,
notamment rond ou ovale.
Pour une protection mécanique, un isolant électrique
supplémentaire peut être aussi une autre paroi diélectrique, notamment
verrière, qui est feuilletée à au moins l'une des parois verrières
constituant la lampe, par l'intermédiaire d'un film plastique intercalaire
ou autre matériau, notamment résine, susceptible de faire adhérer
entre eux les deux substrats.
Comme film plastique intercalaire, on peut citer un élément en
matériau polymère, par exemple en polyéthylène téréphtalate (PET), en
polyvinyl butyral (PVB), en éthylène-vinyl acétate (EVA), en
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polyuréthane (PU) par exemple avec une épaisseur entre 0,2 mm et 1,1
mm, notamment entre 0,3 et 0,7 mm.
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,
avantageusement de l'ordre de 0,05 à 0,6 bar. Le gaz utilisé est un gaz
ionisable susceptible de constituer un plasma ( gaz plasmagène ),
notamment le xénon, le néon, purs ou en mélange.
L'invention s'applique à toute lampe pour tout type de source
lumineuse (gaz plasmagène, luminophore, etc ...), de toute taille.
Les utilisations d'une lampe plane peuvent être diverses : lampe à
éclairage monodirectionnel et/ou bidirectionnel, lampe pour la
décoration, rétroéclairage d'écrans.
L'invention vise par exemple la réalisation d'éléments
architecturaux ou décoratifs éclairants et/ou à fonction d'affichage
(éléments signalétiques, type panneaux d'issue de secours, et/ou avec
logo ou marque lumineuse), tels que des luminaires, des parois
lumineuses notamment suspendues, des dalles lumineuses...
Le panneau lumineux selon l'invention peut aussi être destiné au
bâtiment, au véhicule de transport, à l'éclairage routier, au mobilier
urbain, domestique, à l'électronique.
Le panneau lumineux peut en particulier être un plafonnier, un
panneau d'abribus, une paroi d'un présentoir, d'un étalage de bijouterie
ou d'une vitrine, être un élément d'étagère ou de meuble, une façade
d'un meuble, une tablette éclairante de réfrigérateur, être une paroi
d'aquarium, d'une serre. Il peut être aussi un miroir éclairant. Le
panneau lumineux peut servir à l'éclairage d'une paroi de salle de bains
ou d'un plan de travail de cuisine.
On peut aussi penser à équiper la lampe selon l'invention, de
portes vitrées, notamment coulissantes, les cloisons internes entre les
pièces dans un bâtiment, notamment dans des bureaux, ou entre deux
zones/compartiments de moyens de locomotion terrestres, aériens ou
maritimes, ou pour équiper des vitrines ou tout type de contenants.
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Un éclairage monodirectionnel est utile par exemple pour le
rétroéclairage d'écran, notamment à cristaux liquides (LCD).
Naturellement, pour un éclairage bidirectionnel, tous les
éléments orientés plus à l'extérieur que la source lumineuse de la
structure sont, sur une partie commune, sensiblement transparents ou
globalement transparents (par exemple sous forme d'un arrangement
adapté d'un matériau relativement opaques, absorbants et/ou
réfléchissants, laissant passer suffisamment la lumière émise), type
grille par exemple, ou sont translucides.
Dans un mode de réalisation, les électrodes, l'(les) éventuelle(s)
couche(s) de luminophore(s), le ou des éventuels conducteurs de
sécurité ainsi que l'isolant électrique sont en des matériaux
transmettant la lumière visible ou apte à une transmission globale de la
lumière visible par leur arrangement.
La lampe dans le visible peut faire partie d'une fenêtre (imposte
etc), être intégrée dans un double vitrage, constituer une fenêtre
éclairante (sur toute sa surface ou non). La lampe dans le visible peut
ainsi équiper toute fenêtre de bâtiment ou de moyens de locomotion
(fenêtres de train, hublots de cabine de bateau ou d'avion, de toit, de
vitre latérale de véhicules industriels, voire de portions de lunette
arrière ou de pare-brise).
Il peut être en outre avantageux d'incorporer dans la lampe (UV)
un revêtement ayant une fonctionnalité donnée. Il peut s'agir d'un
revêtement à fonction de blocage des rayonnements de longueur d'onde
dans l'infrarouge par exemple pour une compatibilité électromagnétique
à fonction bas-émissive (par exemple en oxyde de métal dopé
comme Sn02 :F ou oxyde d'indium dopé à l'étain ITO) ou de contrôle
solaire pour les applications bâtiment et/ou automobile. Pour ce faire,
on peut aussi utiliser par exemple une ou plusieurs couches d'argent
entourées de couches en diélectrique, ou des couches en nitrures
comme TiN ou ZrN ou en oxydes métalliques ou en acier ou en alliage
Ni-Cr).
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On peut souhaiter une fonction anti-salissures (revêtement
photocatalytique sur les faces externes comprenant du Ti02 au moins
partiellement cristallisé sous forme anatase), ou encore un empilement
anti-reflet du type par exemple S13N4/SIO2/S13N4/SIO2 sur les faces
externes.
La lampe UV telle que décrite précédemment peut être utilisée
tant dans le domaine industriel par exemple pour l'esthétique,
l'électronique ou pour l'alimentaire que dans le domaine domestique,
par exemple pour la décontamination d'eau du robinet, d'eau potable de
piscine, d'air, le séchage UV, la polymérisation.
En choisissant un rayonnement dans 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), notamment
intégrée dans une cabine de bronzage,
- 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.
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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 ...
D'autres détails et caractéristiques de l'invention apparaîtront de
la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins
annexés sur lesquels :
- les figures 1 et 1' représentent respectivement une vue
schématique en coupe latérale d'une lampe plane selon
l'invention et une vue partielle de dessus de l'isolant électrique
porteur des électrodes ;
- les figures 2 et 2' représentent respectivement une vue
schématique en coupe latérale d'une lampe plane dans une
autre forme de réalisation selon l'invention et une vue partielle
de dessus de l'isolant électrique porteur des électrodes,
- les figures 3 et 4 représentent des vues schématiques en
coupe latérale d'autres formes de réalisation de lampes planes
selon 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 est une vue schématique en coupe latérale d'une
lampe plane 1000 constituée d'une partie 1 formée par de première et
deuxième parois faites de feuilles de verre 2, 3 par exemple environ
3 mm d'épaisseur, rectangulaire et en verre silicosodocalcique.
Les première et deuxième feuilles de verre 2, 3 présentant
chacune :
- des faces dites externes 21, 31,
- et des faces dites internes 22, 32 qui portent chacune un
revêtement de matériau photoluminescent 6 par exemple
transparent et par exemple sous forme de particules
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luminophores dispersées dans une matrice inorganique par
exemple à base de silicate de lithium.
Les feuilles de verre 2, 3 sont associées avec mise en regard de
leurs faces internes 22, 32 et sont assemblées par l'intermédiaire d'une
5 fritte de scellage 8 par exemple à environ 1 mm des bords. Le joint de
scellement est en retrait des feuilles par exemple de 1 mm.
Dans un espace dit interne 10 entre les feuilles de verre 2, 3
règne une pression réduite, en général de l'ordre du dixième
d'atmosphère, d'un gaz rare tel que le xénon, éventuellement en
10 mélange avec du néon ou de l'hélium.
Pour sa fabrication, on dépose sur la bande périphérique interne
des deux parois, la fritte de scellement et on scelle à haute
température.
On prélève ensuite au moyen d'une pompe à travers le trou 12,
15 l'atmosphère contenue dans l'enceinte scellée et on la remplace par le
mélange xénon/néon. Lorsque la pression souhaitée de gaz est atteinte,
on présente la pastille de scellement 13 devant l'ouverture du trou 12,
autour de laquelle a été déposé un cordon d'alliage de brasure. On
active une source de chaleur à proximité de la brasure de façon à
20 provoquer le ramollissement de cette dernière, la pastille 13 se plaque
par gravité contre l'orifice du trou et est ainsi brasée sur la paroi 2 en
formant un bouchon hermétique.
L'espace interne 10 renferme une feuille minérale 7, par exemple
de verre silicosodocalcique, d'épaisseur par exemple de l'ordre de
25 1 mm, avec des première et deuxième faces principales 71, 72
comportant respectivement des première et deuxième électrodes 4, 5.
La feuille minérale 7 est de dimensions inférieures à la distance
entre les deux bords opposés de scellement, donc inférieures aux
première et deuxième parois 2, 3.
La feuille minérale 7 est espacée des première et deuxième
parois et maintenue par des premiers espaceurs 9 en verre disposés de
part et d'autre de la feuille et par des deuxièmes espaceurs métalliques
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9' (ou, en variante, en verre métallisé), lesquels sont situés sur les
bordures des première et deuxième électrodes 4, 5 (comme montré en
figure 1'). Les écartements entre la feuille 7 et les parois 2, 3 sont
constants par exemple de 2 mm environ chacun.
Au centre les premiers espaceurs 9 sont par exemple des billes.
En périphérie, les premiers espaceurs 9 (les plus à droite sur la figure
1) peuvent être allongés et rectangulaires tout comme les deuxièmes
espaceurs 9' (l'un d'eux est montré en figure 1').
En variante, on remplace les deuxièmes espaceurs 9' par des
cordons ou des plots de brasure, par exemple à base d'étain et
d'argent.
La feuille minérale 7 présente des trous traversants 73 par
exemple une pluralité de rangées parallèles de trous ronds, chaque
rangée s'étendant sur la quasi-totalité de la longueur de la feuille
minérale 7 (comme montré en figure 1'). La largeur de chaque trou est
par exemple de l'ordre de 1 mm. Dans une rangée, les trous 73 sont
espacés de 3 mm. Et les rangées de trous sont par exemple espacées
de 3 mm.
En variante, on remplace les rangées de trous ronds par des
rainures par exemple longitudinales.
Chaque électrode 4, 5 présente des discontinuités 41, 51 au
moins dans le prolongement des trous traversants 73. Elles peuvent
être plus larges.
Les électrodes 4, 5 sont de préférence sous forme de couches
électroconductrices, par exemple métalliques, notamment de l'argent
sérigraphié ou en couche mince déposée par pulvérisation. Les
discontinuités 41, 51 sont réalisées de préférence au moment du
perçage de la feuille 7 revêtue de deux couches électroconductrices
pleines.
Les électrodes 4, 5 peuvent être choisies transparentes
(matériau transparent ou réparti pour une transmission globale dans le
visible) en particulier lorsque le luminophore est transparent pour
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former une lampe transparente.
Les électrodes peuvent être revêtues d'un isolant électrique de
protection (non montré) par exemple un oxyde, un nitrure, notamment
une silice, un nitrure de silicium, un sulfate de baryum, un oxyde de
manganèse, une alumine. Cet isolant peut recouvrir en outre les trous
73.
Le plasma est confiné dans les trous traversants 73 tandis que le
rayonnement UV produit occupe tout l'espace interne 10 et vient exciter
les luminophores 6 avec un rendement élevé.
En variante, les trous sont aveugles, ils ne débouchent alors que
sur la face 71 ou 72.
Les électrodes 4, 5 sont reliées à une source d'alimentation
électrique alternative (non montrée) par des câbles 11, 11' extérieurs à
l'espace interne.
La première électrode 4 est à un potentiel VO égal à la moitié de
la tension de décharge, par exemple de l'ordre de 800 V voire 600 V, et
une haute fréquence fo par exemple de 40 à 50 kHz.
La deuxième électrode 5 est à un potentiel V1 égal à la moitié de
la tension de décharge en valeur négative, par exemple de l'ordre de -
800 voire - 600 V, et une haute fréquence fo de 40 à 50 kHz.
Pour satisfaire aux normes de compatibilité électromagnétique,
les faces externes 21, 31 peuvent comprendre des conducteurs 60, 60',
reliés par des câbles 11", 11"' à la masse, en matériau pour une
transmission (globale) dans le visible, par exemple des couches minces
déposées directement ou déposées sur un film type PET.
Par exemple ce sont des couches déposées par pulvérisation en
oxyde conducteur transparent. Il peut aussi s'agir d'un réseau de pistes
conductrices (en grille etc) par exemple en cuivre ou toute autre
conducteur photolithographié ou sérigraphié (type émail, notamment à
base de fritte de verre fondue à l'argent, ou d'encre) ou d'encre chargée
de particules conductrices déposée par jet d'encre, ou encore des fils.
En variante, on choisit comme parois, des verres armés, les
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armatures métalliques servant de blindage.
En première variante, l'alimentation est continue, on peut garder
les valeurs données pour VO ou V1. Dans cette variante, le blindage
électromagnétique est inutile.
En deuxième variante, VO est supérieur ou égal à la tension de
décharge, par exemple entre 600 et 800 V, et de préférence inférieur à
la tension de décharge nécessaire pour créer une décharge entre la
première électrode 4, le gaz, la paroi 3 et un conducteur électrique posé
sur la première paroi. V1 est alors choisi égal à la masse ou à une
tension alternative inférieure ou égale à 400 V, notamment inférieure
ou égale à 220 V, à une fréquence f est inférieure ou égale à 100 Hz, de
préférence inférieure ou égale à 60 Hz, par exemple au secteur (220V à
50 Hz).
Dans des zones périphériques des faces internes 22, 32, par
exemple le long de bords longitudinaux, sont prévues des zones
électroconductrices 61, 62, de préférence sous forme de bandes, larges
de quelques mm par exemple.
Ces bandes conductrices 61, 62 s'étendent de part et d'autre du
joint de scellement 8. Ces bandes 61, 62 sont par exemple sous forme
de couches métalliques, de préférence en émail conducteur (argent etc)
et sérigraphiées. Ces bandes conductrices 61, 62 sont en contact
électrique (par pression, brasure, collage conducteur...) avec les
espaceurs conducteurs 9.
Les bandes conductrices 61, 62 en variante peuvent déborder
sur la tranche des parois et les câbles 11, 11' être alors fixés à cet
endroit et non dans la gorge de scellement.
On peut par ailleurs remplacer les espaceurs conducteurs 9' et
les bandes conductrices 61, 62 par des pièces métalliques, chacune
étant coudée dans la partie interne de la lampe et venant à l'extérieur
de la lampe pincer la paroi pour son maintien.
La lampe 1000 éclaire par ses deux faces 21, 31. Pour un
éclairage orienté ou peut prévoir un miroir, par exemple le conducteur
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60 de blindage choisi réfléchissant (en aluminium etc).
Pour une lampe alternative, on peut supprimer les luminophores
et choisir un gaz émetteur de lumière, par exemple colorée, tamisée.
Pour une lampe UV alternative, on choisit la ou les parois en
matériau laissant passer les UV (quartz etc), de même pour les
éventuels conducteurs 60, 60'. On supprime les luminophores, la source
UV étant alors un gaz, ou on les remplace pour émettre dans une
gamme d'UV spécifique.
Les électrodes, les conducteurs ne sont pas nécessairement en
même matériau. Les électrodes ne sont pas nécessairement alimentées
électriquement par les mêmes moyens ni par le même bord.
Dans la forme de réalisation de la figure 2, la structure de la
lampe 1010 reprend fondamentalement la lampe 1000 de la figure 1
mis à part les éléments décrits ci après.
La feuille minérale 7 est de dimensions supérieures à la distance
entre les bords opposés de scellement, de préférence de dimensions
sensiblement identiques aux dimensions des première et deuxième
parois verrières 2, 3.
La feuille minérale 7, de préférence en même matériau que les
parois 2, 3, est scellée avec les première et deuxième parois verrières
2, 3 par deux joints de scellement périphériques 8, 8' de part et d'autre
de la feuille 7 est en retrait par rapport aux tranches des parois et de la
feuille 7.
L'espacement entre la feuille 7 et chaque paroi 2, 3 peut être
réduit, par exemple d'environ 0,5 mm.
Les électrodes 4, 5 s'étendent au delà des joints 8 au moins sur
un bord (ici longitudinal) de la feuille minérale 7. Comme montré en
figure 2, les électrodes 4, 5 sont des pistes conductrices (ou des fils
conducteurs en variante) organisées en grille.
Les espaceurs conducteurs sont supprimés. Les bandes
périphériques d'amenée de courant 61', 62' sont sur les faces
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principales 71, 72, de la feuille 7 et reliées électriquement (ici par
recouvrement, comme montré en figure 2, ou par tout autre moyen)
aux bords extérieurs des électrodes 4, 5. Ces bandes périphériques ne
sont pas nécessaires notamment, si les pistes sont en argent.
5 La feuille 7 comprend une pluralité de rainures par exemple
longitudinales (comme montré en figure 2'). Dans cette configuration,
on préfère que les trous 73' soient traversants pour remplir de gaz tout
l'espace interne au moyen d'un seul trou 12.
Avec des trous aveugles, de préférence sur les deux faces 71 72,
10 on peut aussi prévoir un deuxième trou sur la paroi 3.
On peut conserver l'alimentation décrite pour la figure 1. Les
clinquants 11, 11' sont reliés aux zones périphériques 61', 62'.
Toutes les variantes décrites pour la lampe 1000 peuvent
s'appliquer à la lampe 1010 (matériau et dissymétrie des électrodes ou
15 des conducteurs de blindage, matériau des parois, alimentation
électrique, rajout isolant de protection lampe UV etc).
Dans la forme de réalisation de la figure 3, la structure de la
lampe 2000 reprend fondamentalement la lampe 1000 de la figure 1
20 mis à part les éléments décrits ci après.
La feuille minérale 7 est posée sur la face interne 32 de la
deuxième paroi. On supprime ainsi les espaceurs 9, 9' de la partie
inferieure de la structure 1.
La deuxième électrode 5 déborde à l'extérieur de l'espace interne
25 par l'un de ses bords longitudinaux. Elle est éventuellement recouverte
par la zone périphérique 61 d'amenée de courant. Un luminophore 6'
recouvre la première électrode 4 et éventuellement les parois des trous
traversant 73.
En variante, la feuille minérale 7 est remplacée par une couche
30 minérale par exemple de silice, d'alumine, par exemple de 100 pm.
La distance entre la première paroi 2 est la première électrode 4
peut être par exemple de 0,5 mm.
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VO est supérieur ou égal à la tension de décharge, par exemple
entre 600 et 800 V, et de préférence inférieur à la tension de décharge
nécessaire pour créer une décharge entre la première électrode 4, le
gaz, la paroi 3 et un conducteur électrique posé sur la première paroi.
V1 est alors choisi égal à la masse ou à une tension alternative
inférieure ou égale à 400 V, notamment inférieur ou égal à 220 V, à une
fréquence f est inférieure ou égale à 100 Hz, de préférence inférieure ou
égale à 60 Hz, par exemple au secteur (220V à 50 Hz).
Les conducteurs 60 et 60' sont optionnels.
Toutes les variantes décrites pour la lampe 1000 peuvent
s'appliquer à la lampe 2000 (matériau et dissymétrie des électrodes ou
des conducteurs de blindage, matériau des parois, rajout isolant de
protection, lampe UV etc)
Dans la forme de réalisation de la figure 4, la structure de la
lampe 3000 reprend fondamentalement la lampe de la figure 3 mis à
part les éléments décrits ci après.
La feuille minérale 7 est supprimée. La face interne 32 de la
deuxième paroi 3 présente des trous débouchants 33 non traversants,
par exemple identiques aux trous 73' et porte la première électrode 4
avec des discontinuités 41 dans le prolongement des trous 33. Le
conducteur 60 est optionnel.
La face externe 31 de la deuxième paroi 3 porte la deuxième
électrode 5 par exemple choisie continue et sous forme d'une couche de
préférence transparente.
Pour l'alimentation électrique, on utilise éventuellement des
bandes conductrices périphériques 61, 62 disposées sur les électrodes
dépassantes sur au moins un bord longitudinal des parois 2,3 à
l'extérieur du scellement 8.
En variante, la deuxième électrode 5 est dans la deuxième paroi
3 (type verre armé), ou encore est en contact avec la face externe 32
et sur un élément rapporté associé à la deuxième paroi 3 par exemple
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par collage.
Les exemples qui viennent d'être décrits ne limitent nullement
l'invention.
Toutes les dissymétries et variantes d'assemblage sont possibles
pour les électrodes.
Dans le cas d'une activation par un gaz plasmagène, une
distribution différenciée du photoluminescent dans certaines zones
permet de ne convertir l'énergie du plasma en rayonnements visibles
que dans les zones en question, afin de constituer des zones lumineuses
(elles-mêmes opaques ou transparentes en fonction de la nature du
photoluminescent) et des zones en permanence transparentes
juxtaposées.
La zone lumineuse peut aussi former un réseau de motifs
géométriques (lignes, plots, ronds, carrés ou toute autre forme) et les
espacements entre motifs et/ou les tailles de motifs peuvent être
variables.
Par ailleurs, la source lumineuse peut être un gaz plasmagène.
Les parois peuvent être de toute forme : un contour peut être
polygonal, concave ou convexe, notamment carré ou rectangulaire, ou
courbe, de rayon de courbure constant ou variable, notamment rond ou
ovale.
Les parois peuvent être des substrats verriers, à effet optique,
notamment colorés, décorés, structurés, diffusants....
