| JP62008440 | DISCHARGE LAMP |
| JP56028454 | FLUORESCENT LAMP ELECTRODE |
| JP57138763 | ELECTRIC DISCHARGE LAMP |
MONTGERMONT, Aude (57 bis, rue de Paris, Compiegne, F-60200, FR)
ZHANG, Jingwei (38 rue des Ruelles, Massy, Massy, F-91300, FR)
DURON, Didier (233 boulevard Jean Jaurès, Bâtiment 3, Boulogne Billancourt, F-92100, FR)
AUDAY, Guillaume (Les Villates, Bussiere-Saint-Georges, F-23600, FR)
MONTGERMONT, Aude (57 bis, rue de Paris, Compiegne, F-60200, FR)
ZHANG, Jingwei (38 rue des Ruelles, Massy, Massy, F-91300, FR)
DURON, Didier (233 boulevard Jean Jaurès, Bâtiment 3, Boulogne Billancourt, F-92100, FR)
REVENDICATIONS
1. Structure lumineuse et/ou UV pour ultraviolet (1000 à 7000) plane ou sensiblement plane comportant : - des première et deuxième parois diélectriques (2, 2', 3, 3') avec des faces principales planes en regard délimitant un espace interne (10) comprenant une source lumineuse et/ou d'UV (6, 7, 71, 6'), - des première et deuxième électrodes (4, 4', 5, 5') pour la source lumineuse et/ou UV, générant des lignes de champ électrique avec au moins une composante perpendiculaire aux première et deuxième électrodes, les première et deuxième électrodes étant respectivement associées aux première et deuxième parois (2,2', 3,3'), la première électrode (4, 4', 5, 5') étant alimentée ou susceptible d'être alimentée par un signal électromagnétique haute fréquence de fréquence f 0 , caractérisée en ce qu'elle comporte, en recouvrement extérieur de la première électrode, un système de sécurité électrique qui comprend un conducteur électrique (41 à 46, 102) dit de protection, séparé de la première électrode par un diélectrique (14, 14'), dit intercalaire, qui est sensiblement plan et de capacité C donnée, ledit conducteur de protection étant relié ou susceptible d'être relié à une alimentation électrique avec un potentiel V et/ou avec une fréquence f ajustés de sorte que la valeur pic du courant de fuite extérieur est inférieure ou égale à 2 mA, si f est nulle, ou inférieure ou égale à 0,7 mA, si f est non nulle, et en ce que le diélectrique intercalaire et/ou le conducteur de protection et/ou l'une des électrodes est choisi de sorte que la puissance consommée P d aux bornes du diélectrique intercalaire soit inférieure ou égale à 0,35 fois la puissance P fournie par l'alimentation électrique au moins à une température de surface de la structure choisie entre 25°C et 60 0 C, P d étant donnée par la formule suivante : P^ = 2ltf 0 CU sin(δ ) dans laquelle δ est l'angle de pertes du diélectrique intercalaire, U est la tension aux bornes du diélectrique intercalaire.
2. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon la revendication 1 caractérisée en ce que P d est inférieure ou égale à 0,25P pour ladite 5
température de surface et de préférence pour une gamme de températures de surface entre 30 0 C et 60 0 C.
3. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que le diélectrique intercalaire présente une valeur de tanδ inférieure ou égale à 0,06 pour la fréquence f 0 entre 1 et 100 kHz et à ladite température de surface et de préférence pour une gamme de températures entre 30 0 C et 60 0 C et/ou en ce que le diélectrique intercalaire présente une permittivité relative ε r inférieure ou égale à 4,5 pour la fréquence f 0 entre 1 et 100 kHz à ladite température de surface et de préférence pour une gamme de températures entre 30 0 C et 60 0 C.
4. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'au moins l'une des électrodes et/ou le conducteur électrique de protection (41 à 46, 102) est une couche continue ou discontinue, notamment en bandes, ou est une grille (42) ou des fils parallèles entre eux.
5. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le diélectrique intercalaire (14, 14') comprend l'un des éléments suivants: - une feuille de verre formant éventuellement l'une des parois, et choisie parmi un verre silicosodocalcique avec moins de 0,05% de Fe III ou de Fe 2 O 3 ,, un verre borosilicate, une silice ou un quartz,
- un film de polymère choisi parmi un polyéthylène téréphtalate, un polyvinyl butyral, un polyuréthane, un polyéthylène, un polyéthylène naphtalate, un polychlorure de vinyle, un polyméthacrylate de méthyle, ces matériaux ayant une épaisseur minimale de 5 mm en configuration pleine surface, un éthylène-vinyl acétate, ayant une épaisseur minimale de 3 mm en configuration pleine surface, ou un polycarbonate notamment ayant une épaisseur minimale de 2 mm en configuration pleine surface, de l'air, d'épaisseur minimale 1 mm, ou un gaz neutre notamment l'azote, notamment d'épaisseur minimale de 2 mm,
- ou un empilement de plusieurs desdits éléments notamment: - au moins deux films de polymère avec de préférence des épaisseurs inférieures aux épaisseurs minimales, notamment un éthylène-vinyl acétate et un polycarbonate,
- un gaz et au moins l'un desdits films de polymère tel que le polycarbonate et l'éthylène-vinyl acétate, avec de préférence une épaisseur inférieure à l'épaisseur minimale,
- ou un gaz et ladite feuille de verre avec de préférence une épaisseur inférieure à l'épaisseur minimale,
- ou au moins un film de polymère et/ou une feuille de verre avec des ouvertures ou sous forme discontinue, notamment en bandes, avec de préférence une épaisseur inférieure à l'épaisseur minimale.
6. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que le diélectrique intercalaire (14, 14') est sensiblement ou globalement transparent dans le visible et/ou I 'UV.
7. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'au moins l'une des électrodes et/ou le conducteur électrique (41 à 46, 102) est sensiblement ou globalement transparent dans le visible et/ou l'UV. 8. Structure lumineuse et/ou UV (1000, 3000 à 7000) selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que les première et deuxième électrodes (4, 5, 4', 5') sont au moins partiellement dans les première et deuxième parois ou sur les faces principales externes (21, 31) des parois, les parois étant des feuilles de verre (2, 2', 3, 3'). 9. Structure lumineuse et/ou UV (2000 à 5000) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que le potentiel V est à une masse.
10. Structure lumineuse et/ou UV (1000) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que les électrodes (4, 5) sont disposées sur les faces principales externes (21, 31) des parois et le système de protection électrique comprend un autre diélectrique (16), dit couvrant, situé au- dessus du conducteur électrique (41), et le potentiel V est inférieur ou égal à 400 V, de préférence inférieur ou égal à 220 V et/ou la fréquence f est inférieure ou égale à 100 Hz, de préférence inférieure ou égale à 60 Hz. 7
11. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 3000, 6000, 7000) selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que la deuxième électrode (5) est reliée électriquement audit conducteur électrique de protection.
12. Structure lumineuse et/ou UV (4000) selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que la deuxième électrode (5) étant alimentée ou susceptible d'être alimentée par un signal électromagnétique haute fréquence (V-), et la structure lumineuse comporte un autre système de sécurité électrique (44') associé à ladite deuxième électrode et en ce que le diélectrique intercalaire est dédoublé c'est-à-dire composé de deux parties (14, 14') chacune en recouvrement extérieur d'une électrode distincte (4, 5), la puissance P d correspondant alors à la somme des puissances aux bornes des deux parties.
13. Structure lumineuse et/ou UV (5000) selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisée en ce que le système de protection électrique fait partie d'un dispositif électrocommandable, de préférence à propriétés optiques variables.
14. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisée en ce que l'espace interne comprend un gaz plasmagène émettant dans le visible et/ou l'UV (6') et éventuellement un luminophore (6, 7) émettant dans le visible.
15. Structure lumineuse et/ou UV (6000) selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisée en ce qu'elle comprend un matériau réfléchissant un rayonnement visible et/ou UV (82), couvrant partiellement ou entièrement une face principale interne ou externe d'une des parois (2'), par exemple en alumine (82) ou en aluminium et formant notamment l'une des électrodes.
16. Structure lumineuse et/ou UV (1000 à 7000) selon l'une des revendications 1 à 15 caractérisée en ce que la structure choisie lumineuse forme un élément décoratif ou architectural, un élément à fonction d'affichage, tels que des luminaires notamment plans, des parois lumineuses notamment suspendues, des dalles lumineuses, un rétroéclairage d'écrans d'affichage, une fenêtre éclairante de bâtiment ou de moyens de locomotion notamment une fenêtre de train, un hublot de cabine de bateau ou d'avions, un toit, une vitre latérale une lunette arrière ou de pare-brise de véhicules industriels, un vitrage, une cloison interne entre des pièces ou entre deux compartiments de moyens de locomotion terrestres, aériens ou maritimes, un vitrine, un mobilier urbain, une façade de meuble, ou en ce que la structure choisie UV sert pour l'esthétique, comme lampe à bronzer, le biomédical, l'électronique ou pour l'alimentaire, pour la décontamination d'eau du robinet, d'eau potable de piscine, d'air, le séchage UV, la polymérisation. |
STRUCTURE LUMINEUSE ET/OU UV SENSIBLEMENT PLANE
L'invention se rapporte au domaine des structures lumineuses et/ou UV et plus particulièrement concerne une structure lumineuse (sensiblement) plane avec des première et deuxième parois diélectriques en regard délimitant un espace interne comprenant une source lumineuse et/ou UV, des première et deuxième électrodes pour la source lumineuse ou UV générant des lignes de champ électrique avec au moins une composante perpendiculaire aux première et deuxième électrodes, la première électrode au moins étant alimentée ou susceptible d'être alimentée par un signal électromagnétique haute fréquence.
Parmi les structures lumineuses planes connues figurent les lampes planes utilisables en tant que luminaire décoratif ou architectural ou servant pour le rétro éclairage d'écrans à cristaux liquides. Ces lampes planes sont typiquement 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 WO2004/015739A2 divulgue ainsi une lampe plane à décharge qui comprend :
- deux parois sous forme de feuilles de verre maintenues parallèles entre elles et délimitant un espace interne rempli de gaz, et dont les faces tournées vers l'espace interne sont revêtues d'un matériau photoluminescent excité par le gaz plasmagène,
- deux électrodes sous forme de couche uniforme recouvrant respectivement les deux parois à l'extérieur de l'espace interne, ces électrodes générant ainsi des lignes de champ électrique avec au moins une composante perpendiculaire aux électrodes,
- deux feuilles de verre assemblées aux parois par l'intermédiaire de films plastiques intercalaires.
Pour alimenter ce type de lampe plane, au moins l'une des électrodes est à un potentiel VO typiquement de l'ordre du kV et à haute fréquence,
typiquement de l'ordre de 1 à 100 kHz, et par exemple avec une puissance d'environ 100 W.
La demanderesse a constaté que la capacité d'isolation de l'ensemble verre de feuilletage et film plastique n'était pas satisfaisante. La demanderesse a constaté en particulier un problème de sécurité de cette lampe plane de l'art antérieur dès que l'on approche un corps bon conducteur, notamment métallique, du verre feuilleté en relation avec l'électrode alimentée en haute fréquence.
Aussi, la présente invention a pour objet de proposer une structure lumineuse, plane ou sensiblement plane, à alimentation haute fréquence et à champ électrique à composante verticale, qui soit sécurisée tout en évitant d'augmenter considérablement la puissance consommée dans la structure.
A cet effet, la présente invention propose une structure lumineuse ou UV pour ultraviolet - ayant des première et deuxième parois diélectriques avec des faces principales planes en regard délimitant un espace interne comprenant une source lumineuse et/ou UV,
- avec des première et deuxième électrodes pour la source lumineuse, générant des lignes de champ électrique avec au moins une composante perpendiculaire aux première et deuxième électrodes, les électrodes étant respectivement associées aux première et deuxième parois, la première électrode au moins étant alimentée ou susceptible d'être alimentée par un signal électromagnétique haute fréquence de fréquence f 0 . Cette structure lumineuse ou UV selon l'invention comporte en outre, en recouvrement extérieur de la première électrode, un système de sécurité électrique qui comprend un conducteur électrique dit de protection, séparé de la première électrode par un diélectrique , dit intercalaire, qui est sensiblement plan et de capacité C donnée, ledit conducteur de protection étant relié ou susceptible d'être relié à une alimentation électrique avec un potentiel V et/ou avec une fréquence f ajustés de sorte que le courant de fuite extérieur, en valeur pic, est inférieur ou égal à 2 mA si f est nulle, ou inférieur ou égal à 0,7 mA, si f est non nulle.
Le diélectrique intercalaire et/ou le conducteur de protection et/ou l'une des électrodes est/sont choisi(s) de sorte que la puissance consommée P d aux
bornes du diélectrique intercalaire soit inférieure ou égale à 0,35 fois la puissance P fournie par l'alimentation électrique, au moins à une température de surface de la structure choisie entre 25°C et 60 0 C.
P d est donnée par la formule suivante : P d = 2Ty 0 CU Sin(δ ) dans laquelle δ est l'angle de pertes du diélectrique intercalaire, U est la tension aux bornes du diélectrique intercalaire.
Dans la structure de l'art antérieur, le courant de fuite est élevé car il est proportionnel au rapport surface active de la première électrode/surface du corps métallique, à la haute fréquence, à un potentiel élevé et à la puissance consommée par la lampe.
Dans la structure selon l'invention, le courant de fuite est limité par un ajustement de la fréquence f et/ou du potentiel V du conducteur électrique pour permettre de sécuriser la structure lumineuse ou UV.
Le potentiel V, la fréquence f ou le produit V.f à appliquer au conducteur électrique selon l'invention sont d'autant plus limités que le rapport des surfaces est grand et généralement que la taille de la lampe est importante.
Pour la mesure du courant de fuite, on choisira un corps métallique de préférence de surface égale à celle de la première électrode (condition la plus drastique). Pour une surface d'objet métallique inférieure à celle de l'électrode, le courant est réduit proportionnellement.
La puissance peut être de préférence de l'ordre de 100 W, si V est une tension alternative, ou même jusqu'à 1 kW, si V est une tension continue voire nulle.
La structure peut être de taille supérieure ou égale à 0,1 m 2 . Le diélectrique entre la première électrode et le conducteur électrique de protection est un intercalaire capacitif introduisant une capacité C en parallèle à la capacité C donnée de la lampe avant la décharge, C étant définie par le ou les diélectriques entre les deux électrodes (gaz, paroi(s) diélectrique(s) ....). L'intercalaire influe sur l'alimentation de la lampe et donc ses performances. Il consomme notamment de l'énergie variant en outre avec la température de la lampe. Aussi, il est nécessaire de limiter P d , de préférence en réduisant le produit C.sinδ.
De préférence Pd peut être inférieure ou égale à 0,25P voire 0,15P pour ladite température de surface voire pour une gamme de températures de
surface entre 30 0 C et 60 0 C, encore plus préférentiel lement entre 20 et 80 0 C, voire entre - 10 0 C et 100 0 C (conditions extrêmes d'utilisation).
L'intercalaire capacitif défini par son angle de pertes δ et introduisant une capacité C proportionnelle à la permittivité relative ε r . Pour limiter le produit C.sinδ, le diélectrique intercalaire peut être choisi avec des propriétés électriques adaptées c'est-à-dire une valeur tanδ limitée et/ou une permittivité relative ε r limitée et de préférence constante(s) avec la température. Pour ce faire, on peut choisir de manière avantageuse :
- une valeur de tanδ inférieure ou égale à 0,06 voire 0,03 pour une fréquence f 0 entre 1 et 100 kHz et à ladite température de surface, voire pour une gamme de températures de surface entre 30 0 C et 60 0 C, encore plus préférentiellement entre 20 0 C et 80 0 C, voire entre 0 0 C et 100 0 C.
- et/ou une permittivité relative ε r inférieure ou égale à 4,5 voire 4 ou même 3,5 pour une fréquence f 0 entre 1 et 100 kHz à ladite température de surface, voire pour une gamme de températures de surface entre 30 0 C et 60 0 C, encore plus préférentiellement entre 20 0 C et 80 0 C, voire entre 0 0 C et 100 0 C.
En effet, lorsque la température de la structure augmente, la puissance P d augmente également car l'angle de pertes δ grandit. Il est ainsi avantageux d'utiliser un diélectrique intercalaire évoluant peu, d'un point de vue électrique, avec la température surtout entre 30 0 C et 80 0 C.
Pour réduire la capacité C, on peut aussi, de manière alternative et de préférence cumulative aux choix des paramètres électriques précités: - diminuer la surface du conducteur électrique de protection et/ou de l'une ou des électrodes, en choisissant par exemple une grille ou des fils conducteurs parallèles entre eux ou des pistes parallèles ou organisées en grille ou encore tout autre réseau conducteur, et/ou diminuer la surface du diélectrique intercalaire, ou tout particulièrement la ou les surfaces en vis-à-vis du conducteur électrique de protection, des électrodes, du diélectrique intercalaire, et/ou éventuellement augmenter l'épaisseur du diélectrique intercalaire. Le diélectrique peut présenter d'autres propriétés avantageuses :
- des propriétés thermo-mécaniques satisfaisantes (feuilletage possible, bonne tenue en température...),
- des propriétés optiques satisfaisantes (transparence...),
- une faible densité (pour limiter le poids total de la structure), - un coût raisonnable.
De préférence, le diélectrique peut comprendre ou être constitué de l'un des éléments suivants:
- un élément verrier, telle qu'une feuille de verre qui peut être l'une des parois, qui peut être au choix : - un verre silicosodocalcique épais, d'épaisseur minimale de 7 mm environ en configuration pleine surface,
- un verre silicosodocalcique avec moins de 0,05% de Fe III ou de Fe 2 O 3, , notamment à partir de 6 mm d'épaisseur en configuration pleine surface, - un verre borosilicate, notamment à partir de 5 mm d'épaisseur en configuration pleine surface,
- une silice ou un quartz notamment à partir de 3 mm d'épaisseur en configuration pleine surface,
- un film en matériau polymère, par exemple : - un polyéthylène téréphtalate (PET), un polyvinyl butyral (PVB), un polyuréthane (PU), du polyéthylène (PE), du polyéthylène naphtalate (PEN) ou du polychlorure de vinyle (PVC), des acrylates comme le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ces matériaux ayant une épaisseur minimale de 5 mm en configuration pleine surface (c'est-à-dire recouvrant sensiblement entièrement la face principale associée, par exemple au moins 80% de cette face),
- ou, tout particulièrement, un éthylène-vinyl acétate (EVA), ayant une épaisseur minimale de 3 mm en configuration pleine surface, ou un polycarbonate (PC), ayant notamment une épaisseur minimale de 2 mm en configuration pleine surface,
- un gaz tel que de l'air, d'épaisseur minimale 1 mm, ou un gaz neutre d'épaisseur minimale de 2 mm tel que l'argon ou le xénon de préférence à pression élevée pour être difficilement ionisable, ou encore tel que de l'azote,
Le diélectrique intercalaire peut être composite. Il peut comprendre ou être constitué d'un empilement de plusieurs des éléments précités avec de préférence des épaisseurs inférieures aux épaisseurs minimales éventuellement proposées, tout particulièrement : - au moins deux desdits films de polymère notamment un EVA et un
PC,
- un gaz et au moins un film de polymère, notamment l'EVA et/ou le PC,
- un gaz et ladite feuille de verre de préférence plus mince par exemple d'épaisseur inférieure ou égale à 4 ou 3 mm pour un silicosodocalcique,
On peut aussi envisager de réaliser un diélectrique intercalaire avec des ouvertures (par exemple des trous traversants) ou étant même sous forme discontinue, notamment une pluralité de bandes de préférence parallèles, équidistantes et régulièrement réparties ou de tronçons de tout autre forme. Il peu s'agir de l'une des feuilles de verre précitées et/ou de l'un ou les films de polymères précités (PVB, PU, PET, EVA, PEN, PVC, PC, PMMA etc) avec une épaisseur de préférence inférieure à l'épaisseur minimale éventuellement proposée. L'invention s'applique à toute structure lumineuse et/ou UV alimentée en haute fréquence et avec un champ E à composante verticale (au moins deux électrodes non coplanaires), de préférence tout type de source lumineuse à décharge c'est-à-dire avec un gaz plasmagène émettant dans le visible et/ou l'UV, ou avec un luminophore dans le visible excité par un gaz plasmagène.
La structure peut être une lampe (UV) à éclairage monodirectionnel et/ou bidirectionnel, une lampe pour la décoration, pour un rétroéclairage d'écrans d'affichage (à cristaux liquides, télévision, moniteur..).
Un éclairage monodirectionnel est utile par exemple pour des dalles éclairantes ou pour le rétroéclairage d'écran LCD.
En outre, la structure lumineuse dans le visible peut faire partie intégrante d'un double vitrage en remplacement d'un des verres du double vitrage ou en étant associée, par exemple incorporée, au double vitrage.
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 au(x) rayonnement(s) visible(s) et/ou dans l'UV (par exemple sous forme d'un arrangement de motifs absorbants ou réfléchissants répartis pour laisser passer entre eux suffisamment la lumière et/ou l'UV émis). Dans le domaine du visible, l'invention vise par exemple la réalisation d'éléments architecturaux ou décoratifs éclairants et/ou à fonction d'affichage (éléments signalétiques, logo ou marque lumineux), tels que des luminaires notamment plans, des parois lumineuses notamment suspendues, des dalles lumineuses... La structure choisie lumineuse forme une fenêtre éclairante de bâtiment ou de moyens de locomotion notamment une fenêtre de train, un hublot de cabine de bateau ou d'avions, un toit, une vitre latérale une lunette arrière ou de pare-brise de véhicules industriels, un vitrage, une cloison interne entre des pièces ou entre deux compartiments de moyens de locomotion terrestres, aériens ou maritimes, un vitrine, un mobilier urbain, une façade de meuble.
Un matériau diélectrique transmettant un rayonnement UV (matériau pour l'une ou les parois et/ou le diélectrique intercalaire et/ou le diélectrique couvrant) peut être choisi de préférence parmi le quartz, la silice, le fluorure de magnésium (MgF 2 ) ou de calcium (CaF 2 ), un verre borosilicate, un verre avec moins de 0,05% de Fe 2 θ3.
A titre d'exemples pour des épaisseurs de 3 mm :
- les fluorures de magnésium ou de calcium transmettent à plus de 80% voire 90% sur toute la gamme des UVs c'est-à-dire les UVA (entre 315 et 380 nm), les UVB (entre 280 et 315 nm), les UVC
(entre 200 et 280 nm), ou les VUV (entre environ 10 et 200 nm),
- le quartz et certaines silices haute pureté transmettent à plus de 80% voire 90% sur toute la gamme des UVA, UVB et UVC,
- le verre borosilicate, comme le borofloat de Schott, transmet à plus de 70% sur toute la gamme des UVA,
- les verres silicosodocalcique avec moins de 0,05% de Fe III ou de Fe 2 û 3 , notamment le verre Diamant de Saint-Gobain, le verre Optiwhite de Pilkington, le verre B270 de Schott, transmettent à plus de 70% voire 80% sur toute la gamme des UVA.
Toutefois, un verre silicosodocalcique, tel que le verre Planilux vendu par la société Saint-Gobain Glass, présente une transmission supérieure à 80% au delà de 360 nm ce qui peut suffire pour certaines réalisations et certaines applications.
Dans la structure de lampe plane selon l'invention, la pression de gaz dans l'espace interne peut être de l'ordre de 0,05 à 1 bar. On utilise un gaz ou un mélange de gaz, par exemple un gaz émettant de manière efficace ledit rayonnement UV notamment le xénon, ou le mercure ou les halogènes et un gaz facilement ionisable susceptible de constituer un plasma (gaz plasmagène) comme un gaz rare tel que le néon, le xénon ou l'argon ou encore l'hélium, ou les halogènes, ou encore l'air ou l'azote.
Le taux d'halogène (en mélange avec un ou des gaz rares) est choisi inférieur à 10% par exemple 4%. On peut aussi utiliser des composés 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 particulièrement efficaces.
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 UV 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 0,1 voire 1 m 2 .
De préférence, le facteur de transmission de la lampe selon l'invention autour du pic dudit rayonnement visible ou UV est supérieur ou égal à 50%,
encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 70%, et même supérieur ou égal à 80%.
Dans une configuration de lampe UV avec une seule face d'un élément transmettant les UV, l'autre paroi peut être opaque, par exemple une vitrocéramique, voire être un diélectrique non verrier, de préférence avec un coefficient de dilatation voisin.
La structure peut comprendre un matériau réfléchissant le rayonnement UV ou visible couvrant partiellement ou entièrement une face interne ou externe d'une des parois, par exemple en aluminium ou en alumine. L'une des électrodes peut être en ledit matériau réfléchissant. Ce matériau peut aussi protéger d'un rayonnement UV tout matériau polymère présent dans la structure, évitant ainsi son vieillissement, son jaunissement.
Lorsque les électrodes sont sur les faces principales internes, le diélectrique intercalaire peut comprendre ou être l'une des parois. Les première et deuxième électrodes peuvent être alternativement au moins partiellement dans les première et deuxième parois ou sur leurs faces principales externes, ceci tout particulièrement pour une structure avec des parois en verre silicosodocalcique classique. On conserve ainsi un plus large choix pour le diélectrique intercalaire. Pour le montage, on placera la première électrode de préférence du côté le moins accessible, par exemple côté sol pour une dalle.
Le conducteur électrique de protection peut être une couche continue ou, notamment pour diminuer C, être une couche discontinue (en bandes par exemple) ou être une grille ou des fils. Dans un mode de réalisation, le potentiel V est à la masse.
Ainsi la structure est parfaitement isolée, le conducteur électrique de protection faisant office de blindage : le courant de fuite est nul.
De préférence, la deuxième électrode peut être reliée à une masse et plus préférentiellement, le conducteur électrique de protection et la deuxième électrode sont reliés éventuellement à un même point du circuit d'alimentation de la source lumineuse ou UV.
Dans ce dernier mode de réalisation, le conducteur électrique de protection est par exemple une couche déposée sur le diélectrique intercalaire
(éventuellement l'une des parois si les électrodes sont internes), pour une compacité optimale et une simplicité de fabrication ; cette couche peut être
protégée des rayures par un film et/ou par un contre verre de feuilletage ce qui permet aussi d'éviter l'arrachement du conducteur.
Si les électrodes sont externes, le conducteur électrique de protection peut être aussi une couche déposée sur une face interne ou externe d'un substrat diélectrique extérieur additionnel par exemple un contre verre de feuilletage pour une solidité renforcée.
Si les électrodes sont sur les faces principales internes, une feuille de verre armé peut inclure le conducteur électrique de protection, sous forme de grille. Une telle structure reste compacte et solide. En variante, le potentiel V peut aussi être continu, par exemple égal à
12 V, 24 V, 48 V, et en particulier sans limite de valeurs si l'on place un isolant de type verre dessus.
Dans un mode de réalisation, les électrodes sont disposées sur les faces externes et le système de protection électrique comprend un autre diélectrique qui est couvrant (autre que l'air) et situé au-dessus du conducteur électrique de protection, et le potentiel V est inférieur ou égal à 400 V, de préférence inférieur ou égal à 220 V, encore plus préférablement inférieur ou égal à 110 V et/ou la fréquence f est inférieure ou égale à 100 Hz, de préférence inférieure ou égale à 60 et encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 50 Hz. La deuxième électrode est en outre à un potentiel et une fréquence sensiblement identiques pour faciliter la réalisation.
Le potentiel V est de préférence inférieur ou égal à 220 V et la fréquence f est de préférence inférieure ou égale à 50 Hz.
Ce diélectrique couvrant peut comprendre une feuille de verre de préférence d'épaisseur inférieure ou égale à 4 mm, pour éviter une surépaisseur et/ou un surpoids et en outre pour des raisons de coût.
Naturellement, plus l'épaisseur du diélectrique couvrant est faible, plus le potentiel V et/ou la fréquence f sont à limiter.
La deuxième électrode pouvant aussi être alimentée ou étant susceptible d'être alimentée par un signal haute fréquence, la structure lumineuse peut de préférence comporter un autre système de sécurité électrique, par exemple similaire au système de sécurité électrique décrit précédemment. Dans cette configuration, le diélectrique intercalaire est dédoublé, c'est-à-dire composé de deux parties chacune en recouvrement
extérieur d'une électrode distincte. La puissance consommée P d correspond alors la somme des puissances aux bornes des deux parties.
Les deux parties intercalaires peuvent être de préférence similaires ou identiques (matériaux, épaisseurs, forme), notamment les éléments précités (feuille de verre, film de polymère, gaz, ou leurs combinaisons).
En outre, le système de protection électrique peut faire partie d'un dispositif électrocommandable, de préférence à propriétés optiques variables, tel qu'un dispositif électrochrome ou un dispositif à surface réfléchissante ou transparente commutable. Par ailleurs, l'une ou les électrodes (et/ou le ou les conducteurs électriques de protection) peuvent être à base d'un matériau transmettant un rayonnement UV.
Un matériau électroconducteur transmettant un rayonnement UV peut être une couche très mince d'or, par exemple de l'ordre de 10 nm, ou de métaux alcalins tels que potassium, rubidium, césium, lithium ou potassium par exemple de 0,1 à 1 μm, ou encore être en un alliage par exemple avec
25% sodium et 75% de potassium.
Les électrodes (et/ou le ou les conducteurs électriques de protection) peuvent être sous forme de couches. Les électrodes peuvent recouvrir tout ou partie des faces internes ou externes en regard des parois. Il est possible de ne munir que certaines aires de la surface d'une ou des parois afin de créer sur une même surface des zones lumineuses prédéfinies.
Ces couches peuvent être constituées de tout matériau conducteur susceptible d'être mis sous forme d'un élément plan qui laisse passer la lumière ou l'UV, notamment qui peut être déposé en couche mince sur du verre ou sur un film de matière plastique tel que du PET. On peut préférer former un revêtement à partir d'un oxyde métallique conducteur ou présentant des lacunes électroniques, tel que l'oxyde d'étain dopé au fluor ou l'oxyde mixte d'indium et d'étain. Les électrodes peuvent être des bandes linéaires, ou être de formes plus complexes, non linéaires, par exemple coudées, en V, ondulées, en zigzag, l'espacement entre électrodes étant maintenu sensiblement constant.
Les électrodes en bandes peuvent être pleines notamment formées à partir de fils conducteurs jointifs (parallèles ou en tresse, etc) ou d'un ruban (en cuivre, à coller..) ou à partir d'un revêtement déposé par tous moyens
connus de l'homme du métier tels que des dépôts par voie liquide, dépôts sous vide (pulvérisation magnétron, évaporation), par pyrolyse (voie poudre ou gazeuse) ou par sérigraphie.
Pour former des bandes, en particulier, il est possible d'employer des systèmes de masquage pour obtenir directement la répartition recherchée, ou encore, de graver un revêtement uniforme par ablation laser, par gravure chimique ou mécanique.
Par exemple, les couches peuvent être sous forme d'un réseau de bandes parallèles pleines ou organisées en grille, de largeur de bande comprise entre 3 et 15 mm, et un espace non conducteur entre deux bandes voisines, de largeur supérieure à la largeur des bandes. Ces bandes peuvent être décalées de 180° de façon à éviter le vis-à-vis entre deux bandes conductrices opposées des deux parois. Cela permet avantageusement de réduire la capacité effective des parois, favorisant l'alimentation de la structure et son efficacité en lumen/W.
Les électrodes (et/ou le ou les conducteurs électriques de protection) peuvent être sous forme de grilles de fils par exemple incorporées au moins partiellement dans les parois respectives ou dans des diélectriques extérieurs.
Les électrodes peuvent être enfin sous forme de fils parallèles par exemple incorporés au moins partiellement dans les parois ou dans des diélectriques extérieurs.
Comme matériau d'électrode non transparent on peut utiliser par exemple un matériau métallique comme du tungstène, du cuivre ou du nickel. L'une ou les électrodes (et/ou le ou les conducteurs électriques de protection) peuvent être adaptées pour permettre une transmission globale audit rayonnement UV ou visible (si le matériau est absorbant ou réfléchissant aux UV et/ou à la lumière).
Les électrodes (et/ou le ou les conducteurs électriques de protection) peuvent être des bandes 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 ou visible d'au moins 50% du côté des électrodes, le rapport ll/dl pouvant aussi être ajusté en fonction de la transmission de la paroi associée.
Les électrodes (et/ou le ou les conducteurs électriques de protection) peuvent aussi chacune être sous forme d'un réseau de motifs conducteurs
essentiellement allongés tels que de lignes conductrices (assimilées à des bandes très fines) ou de fils conducteurs proprement dits, ces motifs pouvant être sensiblement rectilignes ou ondulés, en zigzag, etc. Ce réseau peut être défini par un pas donné dit pi (pas minimal en cas de pluralité de pas) entre motifs et une largeur dite 12 de motifs (maximale en cas de pluralité de largeurs). Deux séries de motifs peuvent être croisées. Ce réseau peut être notamment organisé comme une grille, comme un tissu, une toile etc.
Aussi, on peut obtenir une transparence globale aux UV ou dans le visible en adaptant le rapport 11 sur dl en fonction de la transparence souhaitée comme déjà décrit et/ou en utilisant le réseau des motifs conducteurs et en adaptant, en fonction de la transparence souhaitée, la largeur 12 et/ou le pas pi .
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'exemples, on peut utiliser un réseau conducteur (en grille etc) sur un verre ou encore sur une feuille plastique par exemple de type PET avec un pas pi entre 100 μm et 300 μm, et une largeur 12 de 10 à 20 μm ou encore un réseau de fils conducteurs intégrés au moins en partie dans un intercalaire de feuilletage, avec 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.
Il peut être en outre avantageux d'incorporer dans la structure 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 (utilisant 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), à fonction bas-émissive (par exemple en oxyde de métal dopé comme SnO2 : F ou oxyde d'indium dopé à l'étain ITO ou une ou plusieurs couches d'argent), anti-buée (à l'aide d'une couche hydrophile), anti-salissures (revêtement photocatalytique comprenant
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du TiO 2 au moins partiellement cristallisé sous forme anatase), ou encore un empilement anti-reflet du type par exemple Si 3 N 4 ZSiO 2 ZSi 3 N 4 ZSiO 2 .
Le conducteur électrique de protection sous forme de couche peut d'ailleurs avoir une fonction bas-émissive ou de contrôle solaire. Le système de protection électrique, avec ou sans son alimentation électrique, et la partie de la structure formant lampe plane avec ou sans son alimentation électrique peuvent former un ensemble monolithique, voir même être intégré c'est-à-dire avoir un élément en commun etZou l'alimentation électrique commune. Le système de protection électrique et la partie de la structure formant lampe plane (UV) peuvent aussi être fournis séparément, être vendus en kit et être prêts à être assemblés.
D'autres détails et caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'une lampe plane et sécurisée conformément à l'invention ;
- les figures 2 à 7 représentent des vues schématiques en coupe d'autres formes de réalisation de lampes planes dans le visible ou l'UV et sécurisées conformément à l'invention ;
- les figures 8 à 10 montrent respectivement l'évolution de Pd, de tanδ et de la permittivité électrique ε r en fonction de la température de surface de la structure.
On précise que par un souci de clarté les différents éléments des objets représentés ne sont pas nécessairement reproduits à l'échelle.
La figure 1 représente une lampe plane 1000 constituée d'une partie 1 formée par deux substrats faits de feuilles de verre 2, 3 par exemple environ
4 mm d'épaisseur, présentant une face principale externe 21, 31 ou première face, à laquelle est associé un revêtement conducteur de préférence continu et homogène 4, 5 constituant une électrode, et une face principale interne 22,
32, ou deuxième face, qui porte un revêtement de matériau photoluminescent
6, 7 par exemple transparent par exemple sous forme des particules luminophores dispersées dans une matrice inorganique par exemple à base de silicate de lithium. Les feuilles 2, 3 sont associées avec mise en regard de leurs deuxièmes
faces 22,32 portant le matériau photoluminescent 6, 7 et sont assemblées par l'intermédiaire d'une fritte de scellage 8, l'écartement entre les feuilles de verre étant imposé (à une valeur généralement inférieure à 5 mm) par des espaceurs 9 en verre disposés entre les feuilles. Ici, l'écartement est de l'ordre de 0,3 à 5 mm, par exemple de 0,4 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 luminophore identique ou différent du luminophore 6, 7.
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 mélange avec du néon ou de l'hélium.
Chaque électrode est directement déposée sur la face externe 21, 31 du substrat 2, 3. Chaque électrode 4, 5 est par exemple une couche d'oxyde d'étain dopée fluor.
En variante, chaque électrode peut être associée au substrat de différentes manières : elle peut être déposée sur la face externe ou interne d'un élément porteur isolant électrique, cet élément porteur étant assemblé au substrat de sorte que le revêtement soit plaqué contre la face externe 21, 31 du substrat. Cet élément peut par exemple être un film plastique de type EVA ou PVB ou plusieurs films plastiques par exemple PET, PVB et PU.
Chaque électrode peut être aussi sous forme de grille métallique intégrée dans un film de matière plastique ou même dans le substrat formant alors un verre armé ou encore sous forme de fils parallèles entre eux.
Chaque électrode peut aussi être prise en sandwich entre un premier isolant électrique et un second isolant électrique, l'ensemble étant assemblé au substrat 2,3. L'électrode peut par exemple être intercalée entre deux feuilles de matière plastique. Une autre combinaison d'isolants électriques est la suivante : une feuille de PVB est pris comme premier isolant électrique qui servira à coller le second isolant électrique et porteur de l'électrode tel qu'une feuille de PET, l'électrode étant entre la feuille de PVB et la feuille de PET.
L'électrode 4 est reliée à une source d'alimentation électrique haute fréquence de fréquence fO par exemple égale à 40 kHz par un clinquant souple
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lia. L'électrode 4 est à un potentiel VO de l'ordre de 1 kV et à la fréquence fO. Plus l'épaisseur du substrat 2, 3 est faible (plus généralement l'épaisseur de diélectrique(s) séparant les électrodes), par exemple abaissée à 2 ou 1 mm, moins la tension VO doit être élevée, donc les conditions sur V, f pour garantir l'isolation sont plus souples.
L'électrode 5, alimentée par un clinquant souple 11b, est à un potentiel Vl de l'ordre de 220 V, et une fréquence fi de 50 Hz.
Au-dessus de cette électrode 4, on place un diélectrique intercalaire 14 et un conducteur électrique de protection 41 alimenté électriquement par un clinquant souple l ie et relié à l'électrode 5.
Ce conducteur de protection 41 est par exemple sous forme d'une couche d'oxyde d'étain dopée fluor déposée entièrement sur la face interne d'une feuille de verre 16 par exemple de 3,85 mm d'épaisseur ou alternativement sur un support plastique épais. Pour une surface d'électrode 4 de 0,2 m 2 et une puissance de 100 W, le courant de fuite mesuré en disposant un objet métallique continu de même surface sur la feuille de verre 16 de 3,85 mm d'épaisseur est d'environ 0,6 mA (valeur pic).
Le diélectrique 14 est un intercalaire de feuilletage capacitif par exemple au moins un film polymère par exemple identique au film 15 agencé contre l'électrode 5 et décrit plus loin. Pour une température de surface de 30 0 C, à la fréquence f 0 de 40 kHz, une surface d'électrode 4 de 0,2 m 2 et une puissance
P de 100 W, la puissance P d vaut
- environ 35 W si le film 14 est un PVB, un PU ou un PET de 5 mm d'épaisseur pour limiter la capacité C,
- environ 18 W si le film 14 est un EVA de 3,8 mm d'épaisseur,
- environ 13 W si le film 14 est un PC associé à un EVA (pour une meilleure adhésion du PC) respectivement d'épaisseur 4 mm et 1,6 mm, - environ 11 W si le film 14 est remplacé par de l'air de 4 mm (en utilisant alors un ou des espaceurs et/ou un scellement périphérique), ou environ 5 W par de l'air de 2 mm d'épaisseur (2 mm d'air équivalant à 9 mm de PVB) et du verre de 3,15 mm. Dans ces conditions, la permittivité électrique ε r vaut : - environ 4 si le film 14 est le PVB de 5 mm d'épaisseur,
- environ 3,5 si le film 14 est l'EVA de 3,8 mm d'épaisseur, Dans ces conditions tan δ vaut :
- environ 0,06 si le film 14 est un PVB d'au moins 5 mm d'épaisseur pour limiter la capacité C, - environ 0,018 si le film 14 est l'EVA de 3,8 mm d'épaisseur,
- environ 0,008 si le film 14 est le PC associé à l'EVA respectivement d'épaisseur 4 mm et 1,6 mm,
- environ 0,005 si le film 14 est remplacé par de l'air de 4 mm (2 mm d'air équivalant à 9 mm de PVB), ou environ 0,012 par de l'air de 2 mm d'épaisseur et du verre de 3,15 mm.
La tension U aux bornes du diélectrique intercalaire 14 est égale à VO- Vl.
Du côté de la face externe 31, on place une résine appropriée ou un film plastique transparent 15, par exemple en PVB, ou EVA de 1,5 mm d'épaisseur qui sert d'intercalaire de feuilletage avec un substrat verrier par exemple une feuille de verre 17 de 3,15 mm d'épaisseur ou alternativement un support plastique rigide et épais.
Pour une surface d'électrode 5 de 0, 2 m 2 et une puissance de 100 W, le courant de fuite mesuré en disposant un objet métallique continu de même surface sur la feuille de verre 17 d'épaisseur 3,15 mm est d'environ 0,65 mA (valeur pic).
Si l'objet métallique est de surface inférieure, le courant de fuite en est réduit proportionnellement.
Dans une première variante relative à la sécurisation, Vl est à une masse prévue dans un point du circuit de l'alimentation électrique de la lampe auquel cas le courant de fuite est nul.
Dans une deuxième variante relative à la sécurisation, l'électrode 5 et le conducteur électrique de protection 41 ne sont pas reliés. Par exemple le conducteur 41 reste à Vl tandis que la deuxième électrode est reliée au secteur soit 220 V et 50 Hz ou à une masse.
Dans la forme de réalisation de la figure 2, la structure 2000 de la lampe reprend fondamentalement la structure de la figure 1 mis à part :
- le conducteur électrique de protection 42 qui est une grille dans un verre armé 161, l'épaisseur du verre au-dessus de l'électrode étant
par exemple de 3 mm environ,
- l'agencement de l'électrode 5, laquelle est disposée sur un film par exemple en PET associé à un film de PVB ou EVA, pour assembler le verre 17 de 3,85 mm d'épaisseur, - le matériau photoluminescent 61, 71 opaque disposé uniquement en bordure pour un éclairage différencié.
L'électrode 5 et le conducteur 42 sont en outre reliés à la masse. Le diélectrique intercalaire 14 comprend un gaz tel que de l'air ou de l'azote 141 de 2 mm d'épaisseur (entre un scellement périphérique 8') et les 3 mm du verre. La tension U aux bornes du diélectrique intercalaire 14 est égale à VO.
Dans la forme de réalisation de la figure 3, la structure 3000 de la lampe reprend fondamentalement la structure de la figure 1 mis à part :
- la disposition du conducteur électrique de protection 43, recouvrant le diélectrique intercalaire 14, ce conducteur 43 pouvant en outre aussi être protégé par un film adhésif par exemple par un polyuréthane et un polycarbonate,
- le diélectrique 14 comprend une feuille d'EVA 142 de 1,6 mm sous une feuille de PC 143 de 4 mm, - l'absence d'un contre verre de feuilletage et d'un film plastique intercalaire au-dessus de l'électrode 5.
L'électrode 5 et le conducteur électrique 43 étant reliés à une masse, le conducteur électrique 43 est un blindage. La tension U aux bornes du diélectrique intercalaire 14 est égale à VO.
Dans la forme de réalisation de la figure 4, la structure 4000 de la lampe reprend fondamentalement la structure de la figure 1 mis à part l'électrode 4 qui est à un potentiel V+ de l'ordre de 300 V et l'électrode 5 qui est à un potentiel de signe opposé V- de l'ordre de 700 V, pour une fréquence fO de 50 KHz. Aussi on utilise deux conducteurs électriques de protection 44, 44', sous forme de couches électroconductrices continues et transparentes. Les deux conducteurs électriques de protection 44, 44' sont reliés à une masse du circuit de l'alimentation de la lampe pour éviter tout courant de fuite.
Le diélectrique intercalaire est alors en deux parties 14, 14' par exemple sous forme de feuilles de PVB par exemple de 2,5 mm d'épaisseur chacune ou
des autres variantes de films déjà précitées. La puissance consommée P d correspond à la somme des puissances aux bornes des deux parties 14, 14'. Les tensions U aux bornes des deux parties 14, 14' du diélectrique intercalaire sont égales à V+ et à -V-.
Dans la forme de réalisation de la figure 5, la structure 5000 de la lampe reprend fondamentalement la structure de la figure 1.
L'électrode 5 est à un potentiel VO de l'ordre de 1 kV, et une haute fréquence fO de 40 à 50 kHz. L'électrode 4 est à un potentiel Vref de l'ordre de 220 V, et une fréquence f de 50 Hz et est feuilletée par un intercalaire de feuilletage 140.
Au-dessus de l'électrode 5, est assemblé un miroir électrochimique réversible 100 qui sécurise la structure.
Ce miroir électrochimique réversible comportant successivement : - un diélectrique intercalaire 14 formé d'un EVA 144 et d'un PC 101,
- une première électrode 102,
- des premiers sites de nucléation 103, par exemple en platine,
- un électrolyte 104, par exemple mélange d'Agi et de LiBr dans un solvant gamma-butyrolactone, - des deuxièmes sites de nucléation 105, par exemple en platine,
- une deuxième électrode 106, un substrat transparent, de préférence une feuille de verre 107, ou en variante un substrat plastique transparent ou tout substrat composite, souple ou rigide, - optionnellement une couche basse émissive ou de contrôle solaire
108.
Les premiers sites de nucléation 103 sont rapprochés les uns des autres tandis que les deuxièmes sites de nucléation 105 sont éloignés les uns des autres. Des atomes M+ d'un matériau métallique, de préférence de l'argent, sont susceptibles de former par électrodéposition une surface réfléchissante 109 ou semi réfléchissante (état intermédiaire) sur les premiers sites 103, ou une surface sensiblement transparente (non représentée), sous forme d'îlots conducteurs, sur les deuxièmes sites 105.
On prévoit des moyens de réglage (non représentés) du niveau de réflexion de la surface réfléchissante, en ajustant la tension, en mesurant la
quantité de courant ou par des mesures de résistance électrique.
L'électrode 102 ou 106 étant reliée à une masse (non représentée), le courant de fuite du côté de l'électrode 5 est donc nul. La tension U aux bornes du diélectrique intercalaire 14 est égale à VO-Vref.
Dans la forme de réalisation de la figure 6, la structure 6000 de la lampe reprend en partie la structure de la figure 1 sauf qu'il s'agit d'une lampe
UV 6000 avec une seule face émettrice depuis la face 31 (symbolisé par la flèche épaisse) avec comme source UV un gaz plasmagène 6' dans l'espace interne 10.
Les parois 2',3' étant choisies transparentes à l'UV, on place un réflecteur UV 82 telle que l'alumine sur la face interne de la paroi 2'.
L'électrode 5' est sous forme de bandes (ou de fils et/ou d'un grille) pour laisser passer le rayonnement UV, et, n'étant pas recouverte, est reliée à la masse comme le conducteur de protection 45. La tension U aux bornes du diélectrique intercalaire 14 est égale à VO.
Dans la forme de réalisation de la figure 7, la structure 7000 de la lampe reprend en partie la structure de la figure 1 sauf qu'il s'agit d'une lampe UV avec deux faces émettrices (symbolisé par les deux flèches épaisses) ayant un gaz plasmagène 6' dans l'espace interne 10 comme source UV.
Les parois 2',3' sont choisies transparentes à l'UV comme le diélectrique couvrant 162. Le conducteur de protection 46 et les électrodes 4', 5' sont par exemple sous forme de bandes (ou de fils et/ou de grille) pour laisser passer le rayonnement UV et le diélectrique intercalaire 14 est de l'azote avec un scellement périphérique 8'. La tension U aux bornes du diélectrique intercalaire 14 est égale à VO.
L'électrode 5', n'étant pas recouverte, est reliée à la masse comme le conducteur de protection 46.
Les figures 8 à 10 montrent respectivement :
- l'évolution de P d (courbes 810 à 850) en fonction de la température de surface de la structure 1000,
- l'évolution de tanδ (courbes 910 à 950) en fonction de la température de surface de la structure 1000,
- et l'évolution de la permittivité électrique ε r (courbes 1010 à 1040) en fonction de la température de surface de la structure 1000, ceci pour les diélectriques intercalaires suivants :
- un PVB de 5 mm d'épaisseur (courbes 810, 910, 1010) - un EVA de 3,8 mm d'épaisseur (courbes 820, 920, 1020)
- un PC seul (courbe 1030) ou associé à un EVA respectivement d'épaisseur 4 mm et 1,6 mm (courbes 830, 930)
- de l'air seul de 4 mm (courbes 840, 940, 1040)
- de l'air de 2 mm d'épaisseur et du verre de 3,15 mm (courbes 850, 950).
On observe que l'EVA a un meilleur comportement que le PVB, notamment au-delà de 30 0 C où la puissance consommée P d se situe entre 10 et 20 W pour 100 W.
La combinaison EVA et PC, encore plus avantageuse, permet d'obtenir une puissance Pd limitée (entre 10 et 17 W pour 100 W) et relativement constante avec la température.
D'un point de vue électrique, l'air et la combinaison air et verre sont également avantageux de par la faible puissance consommée P d (inférieure à 5 W pour 100 W) et leur grande stabilité avec la température. Même si l'angle de pertes de la combinaison air+verre est relativement important, la puissance consommée à ses bornes est faible car la valeur de capacité est la plus faible des isolants testés.
Les exemples qui viennent d'être décrits ne limitent nullement l'invention. Toutes les dissymétries et variantes d'assemblage sont possibles tant pour les électrodes (choix du matériau, de la forme, choix d'agencement sur du verre ou sur du plastique, etc) que pour le ou les conducteurs électriques de protection (choix du matériau, de la forme, choix d'agencement sur du verre ou sur du plastique, etc) ou pour le ou les diélectriques intercalaires (choix des matériau(x), choix d'épaisseur(s), de la forme, notamment continue pleine surface ou trouée ou encore discontinue, ...).
La structure lumineuse 1000 à 5000 peut faire partie intégrante d'un double vitrage par exemple en remplaçant l'un des verres du double vitrage. Dans cette configuration, le conducteur électrique peut être en outre sur le verre restant du double vitrage.
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 des motifs géométriques (lignes, plots, ronds, carrés ou toute autre forme) et les espacements entre motifs et/ou les tailles de motifs peuvent être variables. 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 planes ou bombées, de préférence maintenues à distance constante. Les parois peuvent être des substrats verriers, à effet optique, notamment colorées, décorées, structurées, diffusantes....
La structure peut être scellée par voie minérale (fritte de verre par exemple), à l'aide d'un matériau sensiblement transparent (verre ...) ou avec une colle (silicone).