FR2884043A1 - RADIOFREQUENCY-POWERED LIGHT SOURCE FOR PROCESSING SUBSTANCES AND METHOD FOR USING SAME - Google Patents
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Abstract
La source (S) lumineuse comporte au moins une enceinte (1) à plasma ayant une paroi transparente (2) à la lumière (L) et contenant un gaz à basse pression. L'enceinte (1) est disposée de manière annulaire autour d'un canal (3) d'amenée de la substance destinée à être irradiée. La source (S) comporte un générateur radiofréquence (9) créant, par l'intermédiaire d'au moins une antenne (4), une onde radiofréquence dans l'enceinte (1). La source (S) comporte au moins un aimant permanent (6) permettant de créer un champ magnétique statique de manière à provoquer à l'intérieur de l'enceinte (1) une résonance cyclotronique d'électrons. La source (S) comporte une cavité à micro-ondes constituée par une cage (5) de résonance annulaire opaque à l'onde radiofréquence et enveloppant complètement l'enceinte (1) à plasma. L'antenne (4) est entièrement disposée à l'intérieur de la cage (5) de résonance. La source (S) lumineuse peut comporter des moyens de fixation rapide pour raccorder la source (S) lumineuse à un point de distribution d'un réseau de fluide.The light source (S) comprises at least one plasma enclosure (1) having a transparent wall (2) to the light (L) and containing a low pressure gas. The enclosure (1) is arranged annularly around a channel (3) for supplying the substance intended to be irradiated. The source (S) comprises a radiofrequency generator (9) creating, via at least one antenna (4), a radiofrequency wave in the enclosure (1). The source (S) comprises at least one permanent magnet (6) for creating a static magnetic field so as to cause inside the chamber (1) a cyclotron resonance of electrons. The source (S) comprises a microwave cavity constituted by an annular resonance cage (5) opaque to the radiofrequency wave and completely enveloping the plasma enclosure (1). The antenna (4) is entirely arranged inside the resonance cage (5). The light source (S) may comprise fast fixing means for connecting the light source (S) to a distribution point of a fluid network.
Description
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Source lumineuse alimentée par radiofréquence pour traitements de substances et procédé d'utilisation d'une telle source Domaine technique de l'invention L'invention concerne une source lumineuse, alimentée par radiofréquence, pour traitements de substances par lumière visible et ultraviolette, comportant au moins une enceinte à plasma ayant une paroi transparente à la lumière et o contenant un gaz à basse pression, l'enceinte étant disposée de manière annulaire autour d'un canal d'amenée de la substance destinée à être irradié, la source comportant un générateur créant, par l'intermédiaire d'au moins une antenne, une onde radiofréquence dans l'enceinte, la source comportant une cavité à microondes pour le couplage électromagnétique entre ledit gaz et l'onde radiofréquence, la source comportant des moyens magnétiques permettant de créer un champ magnétique statique de manière à provoquer à l'intérieur de l'enceinte une résonance cyclotronique d'électrons. FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a light source, powered by radiofrequency, for the treatment of substances by visible and ultraviolet light, comprising at least one embodiment of the invention. a plasma enclosure having a light-transparent wall and containing a low-pressure gas, the enclosure being annularly disposed around a supply channel of the substance to be irradiated, the source comprising a generator generating , via at least one antenna, a radiofrequency wave in the chamber, the source comprising a microwave cavity for the electromagnetic coupling between said gas and the radio frequency wave, the source comprising magnetic means making it possible to create a static magnetic field so as to cause inside the enclosure a cyclotronic resonance of ctrons.
État de la technique Les lampes à basse pression et à haute pression comportant des électrodes présentent des divers problèmes. En effet, la puissance ne peut pas être modulée, la durée de vie est très limitée et les dimensions de la lampe doivent être augmentées pour augmenter le flux de lumière. STATE OF THE ART Low pressure and high pressure lamps with electrodes present various problems. Indeed, the power can not be modulated, the life is very limited and the dimensions of the lamp must be increased to increase the light flow.
Le document JP7263160 décrit une source de lumière comportant une alimentation micro-ondes et une cavité contenant des tubes sans électrodes. La source de lumière comporte, de plus, des aimants permanents assemblés de manière à former un U, les tubes étant disposés de manière symétrique par rapport aux aimants permanents assemblés sous forme de U. Le document US3911318 décrit une méthode et un appareil pour produire un rayonnement électromagnétique UV et visible de haute puissance. L'appareil est alimenté par un générateur créant un champ micro-onde ou radiofréquence à l'intérieur d'une enceinte à plasma en silice permettant au rayonnement UV de s'échapper. La pression de gaz dans l'enceinte est suffisante pour soutenir l'excitation d'un plasma par micro-onde. L'appareil comporte des bobines de Helmholz créant à l'intérieur de l'enceinte un champ magnétique statique. La radiofréquence est supérieure ou égale à la fréquence de résonance cyclotronique d'électrons. JP7263160 discloses a light source having a microwave power supply and a cavity containing electrodeless tubes. The light source further comprises permanent magnets assembled to form a U, the tubes being arranged symmetrically with respect to the U-shaped permanent magnets. US3911318 discloses a method and apparatus for producing a UV and visible electromagnetic radiation of high power. The device is powered by a generator creating a microwave or radiofrequency field inside a silica plasma enclosure allowing the UV radiation to escape. The gas pressure in the chamber is sufficient to support the excitation of a plasma by microwave. The apparatus comprises Helmholz coils creating inside the enclosure a static magnetic field. The radio frequency is greater than or equal to the cyclotron resonance frequency of electrons.
Dans un premier mode de réalisation de l'appareil du document US3911318, le générateur et deux bobines de Helmholz sont disposés par rapport à l'enceinte de manière à permettre une émission de lumière vers l'extérieur. Un écran à mailles servant de guide d'onde permet de confiner le rayonnement radiofréquence, tandis que la lumière peut être émise vers l'extérieur de l'appareil. L'écran à mailles peut être formé sur une face intérieure d'un bouclier constitué d'un matériau transmettant la lumière. In a first embodiment of the apparatus of US3911318, the generator and two Helmholz coils are arranged with respect to the enclosure so as to allow light emission to the outside. A mesh screen serves as a waveguide to confine radiofrequency radiation, while light can be emitted to the outside of the device. The mesh screen may be formed on an inner face of a shield made of a light-transmitting material.
Le document US3911318 décrit également un appareil pour applications photochimiques comportant une enceinte annulaire à plasma. Une substance destinée à être irradiée passe à l'intérieur de l'enceinte annulaire et est, ainsi, entourée par le plasma émettant le rayonnement ultraviolet. L'enceinte est disposée à l'intérieur d'une chambre à micro-ondes. La substance destinée à être irradiée est amenée par un tube entrant et sortant dans la chambre à micro-ondes par des entrée et sortie transparentes aux micro-ondes. Afin de limiter les fuites de micro-ondes par ces entrée et sortie, des tuyaux métalliques entourent le tube de la substance destinée à être irradiée. Cependant, même si la longueur des tuyaux est nettement supérieure à leur diamètre, les fuites de rayonnement micro-onde peuvent dépasser les limites acceptables au niveau de la sécurité de personnes. US3911318 also discloses an apparatus for photochemical applications comprising a plasma annular enclosure. A substance intended to be irradiated passes inside the annular enclosure and is thus surrounded by the plasma emitting the ultraviolet radiation. The enclosure is disposed within a microwave chamber. The substance to be irradiated is fed through a tube entering and exiting into the microwave chamber by microwaveable input and output. In order to limit microwave leakage through these inlets and outlets, metal pipes surround the tube with the substance to be irradiated. However, even if the length of the pipes is significantly greater than their diameter, the microwave radiation leaks can exceed the acceptable limits in terms of the safety of people.
La puissance micro-onde est injectée dans la chambre à micro-ondes à deux extrémités de la chambre. L'appareil comporte quatre bobines de Helmholz. Les parois extérieures de l'enceinte annulaire peuvent comporter, sur leur surface externe, un revêtement réfléchissant la lumière UV. Le revêtement peut o également être disposé sur la surface interne de la chambre à micro-ondes. L'appareil pour applications photochimiques décrit dans le document US3911318 est encombrant et présente des risques pour les personnes. The microwave power is injected into the microwave chamber at two ends of the chamber. The apparatus comprises four coils of Helmholz. The outer walls of the annular enclosure may comprise, on their outer surface, a coating reflecting the UV light. The coating may also be disposed on the inner surface of the microwave chamber. The apparatus for photochemical applications described in US3911318 is bulky and presents risks for people.
Par ailleurs, il existe d'autres sources lumineuses classiques à haute pression 15 qui présentent l'inconvénient de chauffer les substances irradiées. On the other hand, there are other conventional high pressure light sources which have the disadvantage of heating the irradiated substances.
Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, en particulier, de réaliser une source lumineuse pour traitements de substances, en particulier photochimiques et/ou photobiologiques, compacte et sécurisée. De plus, l'invention a pour but d'augmenter l'efficacité énergétique de la source lumineuse et, notamment pour la stérilisation de l'eau, d'augmenter l'efficacité de stérilisation, tout en améliorant sa compacité. OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to overcome these disadvantages and, in particular, to provide a light source for the treatment of substances, in particular photochemical and / or photobiological, compact and secure. In addition, the object of the invention is to increase the energy efficiency of the light source and, especially for the sterilization of water, to increase the sterilization efficiency, while improving its compactness.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la cavité à microondes est constituée par une cage de résonance annulaire opaque à l'onde radiofréquence et enveloppant complètement l'enceinte à plasma, l'antenne étant entièrement disposée à l'intérieur de la cage de résonance, lesdits moyens magnétiques étant constitués par au moins un aimant permanent. According to the invention, this object is achieved by the fact that the microwave cavity is constituted by an annular resonance cage opaque to the radiofrequency wave and completely enveloping the plasma chamber, the antenna being entirely arranged inside. of the resonance cage, said magnetic means being constituted by at least one permanent magnet.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la source lumineuse comporte des moyens de fixation rapide pour raccorder la source lumineuse à un point de distribution d'un réseau de fluide. According to a particular embodiment of the invention, the light source comprises fast fixing means for connecting the light source to a distribution point of a fluid network.
Le générateur radiofréquence peut être disposé à distance de la cage de résonance et relié à la cage de résonance par l'intermédiaire d'un câble coaxial o de transmission radiofréquence. The radiofrequency generator can be placed at a distance from the resonance chamber and connected to the resonance chamber via a coaxial cable o of radiofrequency transmission.
Selon un développement de l'invention, la source lumineuse comporte une pluralité d'enceintes disposées autour du canal d'amenée. According to a development of the invention, the light source comprises a plurality of speakers arranged around the supply channel.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la cage de résonance et l'enceinte sont formées par un récipient unique étanche et opaque à l'onde radiofréquence, le récipient comportant une paroi transparente à la lumière disposée en regard du canal d'amenée et des parois extérieures réfléchissantes et opaques à la lumière. According to a preferred embodiment, the resonance chamber and the enclosure are formed by a single sealed container that is opaque to the radiofrequency wave, the receptacle having a wall transparent to the light arranged opposite the supply channel and the walls. reflecting and opaque to the light.
Selon un autre développement de l'invention, la source lumineuse comporte des moyens d'asservissement de la puissance radiofréquence et/ou de la pression du gaz et/ou de la température de la source à une intensité lumineuse de consigne. According to another development of the invention, the light source comprises means for controlling the radiofrequency power and / or the pressure of the gas and / or the temperature of the source at a target light intensity.
De plus, la source lumineuse peut comporter des moyens de modulation de la puissance de l'onde radiofréquence dans l'enceinte. In addition, the light source may comprise means for modulating the power of the radiofrequency wave in the enclosure.
L'invention a également pour but un procédé d'utilisation d'au moins une source lumineuse, présentant un spectre de lumière et une intensité prédéterminées, le spectre étant contrôlé par la puissance maximale de l'onde radiofréquence dans l'enceinte et l'intensité est contrôlée par la puissance moyenne temporelle de l'onde radiofréquence dans l'enceinte. The invention also aims at a method of using at least one light source, having a predetermined light spectrum and intensity, the spectrum being controlled by the maximum power of the radiofrequency wave in the chamber and the Intensity is controlled by the average temporal power of the radio frequency wave in the enclosure.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: Les figures 1 et 2 représentent en coupe, respectivement selon l'axe B-B et selon l'axe A-A, un mode de réalisation particulier de la source lumineuse selon l'invention. Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of non-limiting example and represented in the accompanying drawings, in which: FIGS. 1 and 2 show in section, respectively along the axis BB and along the axis AA, a particular embodiment of the light source according to the invention.
Les figures 3 et 4 représentent en coupe, respectivement selon l'axe B-B et selon l'axe A-A, un autre mode de réalisation particulier de la source lumineuse 20 selon l'invention. Figures 3 and 4 show in section, respectively along the axis B-B and along the axis A-A, another particular embodiment of the light source 20 according to the invention.
Les figures 5 et 6 représentent en coupe, respectivement selon l'axe B-B et selon l'axe A-A, un troisième mode de réalisation particulier de la source lumineuse selon l'invention. Figures 5 and 6 show in section, respectively along the axis B-B and along the axis A-A, a third particular embodiment of the light source according to the invention.
La figure 7 illustre, en vue de côté, l'utilisation d'un mode de réalisation 25 particulier de la source lumineuse selon l'invention. Figure 7 illustrates, in side view, the use of a particular embodiment of the light source according to the invention.
Les figures 8 et 9 illustrent, en coupe, deux variantes de la figure 1. Figures 8 and 9 illustrate, in section, two variants of Figure 1.
Les figures 10 et 11 illustrent, en coupe, deux variantes de la figure 2. Figures 10 and 11 illustrate, in section, two variants of Figure 2.
La figure 12 illustre schématiquement un mode de réalisation particulier d'un système comportant trois sources lumineuses selon l'invention. FIG. 12 schematically illustrates a particular embodiment of a system comprising three light sources according to the invention.
La figure 13 représente, en fonction du temps, trois modes de réalisation particuliers de la puissance radiofréquence alimentant la source lumineuse selon l'invention. FIG. 13 represents, as a function of time, three particular embodiments of the radiofrequency power supplying the light source according to the invention.
Description de modes particuliers de réalisation Description of particular embodiments
Les figures 1 et 2 représentent une source S lumineuse, alimentée par radiofréquence, pour traitements de substances par lumière L visible et ultraviolette. La source S lumineuse peut, par exemple, servir de purificateur, de réacteur chimique, pour la production d'ozone et pour la désinfection ou la stérilisation de l'eau ou de l'air. Le terme radiofréquence s'applique aux ondes électromagnétiques ayant une fréquence inférieure à 3000GHz et, en particulier, aux micro-ondes. FIGS. 1 and 2 show a radiofrequency-fed source S for the treatment of substances by visible and ultraviolet light L. The light source S may, for example, serve as a purifier, a chemical reactor, for the production of ozone and for the disinfection or sterilization of water or air. The term radio frequency applies to electromagnetic waves having a frequency below 3000 GHz and, in particular, to microwaves.
La source S lumineuse comporte une enceinte 1 à plasma contenant un gaz quelconque à basse pression, typiquement comprise entre 10-4 et 10mbar, et ayant une paroi transparente 2 à la lumière L. L'enceinte 1 est disposée de manière annulaire autour d'un canal 3 d'amenée de la substance destinée à être irradiée. La source S comporte un générateur radiofréquence 9 relié a une antenne 4 et créant, par l'intermédiaire de l'antenne 4, une onde radiofréquence dans l'enceinte 1. La source S comporte une cavité à micro-ondes pour le couplage électromagnétique entre ledit gaz et l'onde radiofréquence. La cavité à micro-ondes est constituée par une cage 5 de résonance annulaire opaque à l'onde radiofréquence. La cage 5 enveloppe complètement l'enceinte 1 à plasma. La cage 5 constitue un blindage de la radiofréquence. The light source S comprises a plasma chamber 1 containing any low-pressure gas, typically between 10-4 and 10mbar, and having a transparent wall 2 to the light L. The chamber 1 is arranged annularly around a channel 3 for supplying the substance intended to be irradiated. The source S comprises a radiofrequency generator 9 connected to an antenna 4 and creating, via the antenna 4, a radiofrequency wave in the enclosure 1. The source S has a microwave cavity for the electromagnetic coupling between said gas and the radio frequency wave. The microwave cavity is constituted by an annular resonance cage 5 opaque to the radiofrequency wave. The cage 5 completely envelops the plasma chamber 1. The cage 5 constitutes a shielding of the radio frequency.
L'enceinte 1 et la cage 5 peuvent, par exemple, chacune avoir une forme torique, le tore de l'enceinte 1 étant complètement enveloppé par le tore de la cage 5. The enclosure 1 and the cage 5 may, for example, each have a toroidal shape, the torus of the enclosure 1 being completely enveloped by the torus of the cage 5.
L'antenne 4 est entièrement disposée à l'intérieur de la cage 5 de résonance. Ainsi, le canal 3 d'amenée et l'environnement de la source S lumineuse sont complètement blindés par la cage 5 contre l'onde radiofréquence. Sur les figures 1 et 2, le canal 3 d'amenée est, par exemple, constitué par un tube inséré dans l'évidemment central de la cage 5 de résonance annulaire. The antenna 4 is fully disposed within the resonance cage 5. Thus, the supply channel 3 and the environment of the light source S are completely shielded by the cage 5 against the radio frequency wave. In FIGS. 1 and 2, the feed channel 3 is, for example, constituted by a tube inserted into the central recess of the annular resonance cage 5.
Sur les figures 1 et 2, la source comporte quatre aimants permanents 6 permettant de créer un champ magnétique statique, de manière à provoquer à l'intérieur de l'enceinte 1 une résonance cyclotronique d'électrons. In Figures 1 and 2, the source comprises four permanent magnets 6 for creating a static magnetic field, so as to cause inside the chamber 1 a cyclotron resonance of electrons.
Le blindage du canal 3 d'amenée contre l'onde radiofréquence permet de protéger l'utilisateur de la source S lumineuse, les personnes proche de la source S et l'environnement de la source S de manière générale. De plus, le blindage permet d'éviter l'interaction de la substance destinée à être irradiée avec l'onde radiofréquence. En particulier, l'interaction de l'onde radiofréquence avec un liquide comme l'eau, par exemple, est à proscrire pour éviter les pertes de l'onde radiofréquence et pour optimiser l'efficacité de l'onde radiofréquence à l'intérieur de la cage 5 de résonance. En effet, l'eau absorbe fortement les micro-ondes, ce qui augmente la température de l'eau. Ainsi, l'interaction de l'onde radiofréquence avec l'eau peut avoir un deuxième effet gênant, notamment lorsque le but du traitement UV est la stérilisation de l'eau. En effet, l'échauffement de l'eau favorise la contamination de l'eau. Cet effet négatif est alors également éliminé par la source S blindée selon l'invention. The shielding of the supply channel 3 against the radiofrequency wave makes it possible to protect the user from the luminous source S, the persons close to the source S and the environment of the source S in a general manner. In addition, the shielding makes it possible to avoid the interaction of the substance intended to be irradiated with the radiofrequency wave. In particular, the interaction of the radiofrequency wave with a liquid such as water, for example, is to be avoided in order to avoid the losses of the radiofrequency wave and to optimize the efficiency of the radiofrequency wave inside the radio frequency wave. the resonance cage 5. Indeed, the water strongly absorbs the microwaves, which increases the temperature of the water. Thus, the interaction of the radiofrequency wave with the water can have a second annoying effect, especially when the purpose of the UV treatment is the sterilization of the water. Indeed, the heating of the water favors the contamination of the water. This negative effect is then also eliminated by the shielded source S according to the invention.
La source S lumineuse permet également de traiter des substances chauffées, par exemple de l'eau ayant une température supérieure à 40 C, ce qui n'est pas possible avec les sources lumineuses classiques à basse pression, qui ne fonctionnent qu'à basse température. Grâce au principe de fonctionnement par résonance cyclotronique d'électrons, la source lumineuse permet d'effectuer un allumage instantané, par exemple au cours d'une milliseconde. Ceci est notamment crucial pour une utilisation noncontinue comme, par exemple, pour la stérilisation de l'eau à la demande, où la source doit, en principe, être allumée uniquement lorsqu'un robinet est ouvert. En effet, les sources lumineuses o classiques à basse pression doivent être allumées en permanence du fait du temps d'allumage important et des limitations de durée de vie induites par les ré- allumages. The light source S also makes it possible to treat heated substances, for example water having a temperature greater than 40 C, which is not possible with conventional low-pressure light sources, which only operate at low temperatures. . Thanks to the cyclotron resonance principle of electrons, the light source allows an instantaneous ignition, for example during a millisecond. This is particularly crucial for continuous use such as, for example, for on-demand water sterilization, where the source must, in principle, be turned on only when a tap is open. Indeed, conventional light sources o low pressure must be lit continuously because of the significant ignition time and life limitations induced by the re-ignitions.
Comme représenté aux figures 3 et 4, les aimants permanents 6 peuvent également être disposés à l'intérieur de l'enceinte 1. Sur les figures 3 et 4, le canal 3 d'amenée est, par exemple, constitué par un tube solidaire de l'évidement central de la cage 5 de résonance annulaire. As shown in FIGS. 3 and 4, the permanent magnets 6 can also be disposed inside the enclosure 1. In FIGS. 3 and 4, the feed channel 3 is, for example, constituted by a tube integral with the central recess of the annular resonance cage 5.
Comme représenté aux figures 5 et 6, les aimants permanents 6 peuvent également être disposés à l'extérieur de la cage 5 de résonnance. Par ailleurs, un seul aimant permanent 6 suffisamment fort peut être utilisé. As shown in FIGS. 5 and 6, the permanent magnets 6 can also be arranged outside the resonance cage 5. Moreover, only one permanent magnet 6 that is sufficiently strong can be used.
Contrairement aux bobines de Helmholz, le ou les aimants permanents 6 peuvent facilement être disposés à l'intérieur de l'enceinte 1 ou au moins à l'intérieur de la cage 5 de résonance. Contrairement à l'aimant permanent 6, les bobines de Helmholz ne pourraient pas être disposées à l'intérieur de la cage 5 de résonance à cause de l'incompatibilité des bobines et de l'onde radiofréquence. Or, les dimensions minimales de la cage 5 de résonance sont déterminées par la fréquence de résonance. Par exemple, pour une fréquence de résonance de 2, 45 GHz, la cage 5 de résonance doit avoir des dimensions minimales comprises entre 6cm et 10cm. L'utilisation d'un aimant permanent 6, qui peut être intégré à l'intérieur de la cage 5, permet alors de réduire les dimensions de l'ensemble de la source S lumineuse aux dimensions de la cage 5 de résonance, tandis que les bobines de Helmholz s'ajouteraient aux dimensions de la cage 5 de résonance. De plus, les bobines de Helmholz nécessitent des connexions électriques supplémentaires. On améliore, ainsi, la compacité de la source S lumineuse, qui est particulièrement nécessaire pour le cas d'une source lumineuse portable ou pour l'intégration de la source S dans d'autres dispositifs, comme des dispositifs médicaux, par exemple un siège de dentiste. Unlike Helmholz coils, the permanent magnet (s) 6 can easily be placed inside the enclosure 1 or at least inside the resonance cage 5. Unlike the permanent magnet 6, the Helmholz coils could not be placed inside the resonance cage because of the incompatibility of the coils and the radio frequency wave. However, the minimum dimensions of the resonance cage 5 are determined by the resonance frequency. For example, for a resonance frequency of 2.45 GHz, the resonance cage 5 should have minimum dimensions of between 6 cm and 10 cm. The use of a permanent magnet 6, which can be integrated inside the cage 5, then makes it possible to reduce the dimensions of the whole of the light source S to the dimensions of the resonance cage 5, whereas the Helmholz coils would be added to the dimensions of the resonance cage. In addition, Helmholz coils require additional electrical connections. This improves the compactness of the luminous source S, which is particularly necessary for the case of a portable light source or for integrating the source S into other devices, such as medical devices, for example a seat of dentist.
Dans le mode de réalisation particulier représenté à la figure 7, la source lumineuse est utilisée pour la stérilisation d'eau. Pour cette utilisation, la source comporte un dispositif 7 de fixation rapide permettant de raccorder la source S lumineuse à un point de distribution 8 d'un réseau de fluide. Le dispositif 7 de fixation rapide peut être un dispositif de vissage ou d'encliquetage et est, de préférence, un joint flexible adaptable à un robinet quelconque. Sur la figure 7, le générateur radiofréquence 9 de la source S lumineuse est disposé à distance de la cage 5 de résonance et relié à la cage 5 de résonance par l'intermédiaire d'un câble 10 coaxial de transmission radiofréquence. La source S lumineuse selon l'invention permet notamment d'irradier la dernière goutte sortant du robinet, c'est-à-dire de la source S. La source lumineuse représentée à la figure 8 est également destinée à l'utilisation pour la stérilisation d'eau, par exemple dans un mode douche. Sur la figure 8, la source S lumineuse comporte un ensemble de deux parois 11 a et 11 b permettant le blindage de toute lumière L vers l'extérieur de la source S. Les deux parois 11 a et 11 b comportent des orifices 12a et 12b décalés les uns par rapport aux autres, de manière à ce que la lumière L qui traverse les orifices (12b) de l'une des parois (11b) soit bloquée par l'autre des parois (11 a). In the particular embodiment shown in Figure 7, the light source is used for the sterilization of water. For this use, the source comprises a fast fixing device 7 for connecting the light source S to a distribution point 8 of a fluid network. The quick fastening device 7 may be a screwing or detent device and is preferably a flexible seal adaptable to any valve. In FIG. 7, the radiofrequency generator 9 of the light source S is disposed at a distance from the resonance cage 5 and connected to the resonance cage 5 via a coaxial radiofrequency transmission cable 10. The light source S according to the invention makes it possible in particular to irradiate the last drop leaving the tap, that is to say the source S. The light source shown in Figure 8 is also intended for use for sterilization water, for example in a shower mode. In FIG. 8, the luminous source S comprises a set of two walls 11a and 11b enabling the shielding of any light L towards the outside of the source S. The two walls 11a and 11b comprise orifices 12a and 12b offset from each other, so that the light L through the orifices (12b) of one of the walls (11b) is blocked by the other of the walls (11a).
Tandis que les parois centrales 2a de l'enceinte 1, disposées en regard du canal 3 d'amenée, doivent être transparentes à la lumière L, les parois extérieures 2b peuvent être opaques. La cage 5 de résonance comporte des parois centrales 13a, disposées en regard du canal 3 d'amenée 3, transparentes à la lumière L, comme représenté à la figure 8. Cependant, les parois extérieures 13b de la cage 5 peuvent être opaques. Si les parois extérieures 2b de l'enceinte 1 et les parois extérieures 13b de la cage 5 sont transparentes à la lumière L, la source lumineuse doit comporter des parois supplémentaires, des écrans ou un blindage quelconque assurant qu'aucune lumière L ne s'échappe vers l'extérieur de la source S lumineuse, afin de protéger des personnes. De préférence, un revêtement réfléchissant la lumière visible et UV est disposé sur la surface interne des parois extérieures 2b de l'enceintes 1, afin de réfléchir la lumière vers le canal 3 d'amenée. While the central walls 2a of the chamber 1, arranged opposite the supply channel 3, must be transparent to the light L, the outer walls 2b can be opaque. The resonance cage 5 comprises central walls 13a arranged facing the supply channel 3, transparent to the light L, as shown in FIG. 8. However, the outer walls 13b of the cage 5 may be opaque. If the outer walls 2b of the enclosure 1 and the outer walls 13b of the cage 5 are transparent to the light L, the light source must comprise additional walls, shields or any shielding ensuring that no light L is s' escapes to the outside of the bright S source, in order to protect people. Preferably, a coating reflecting the visible and UV light is disposed on the inner surface of the outer walls 2b of the enclosure 1, to reflect the light to the channel 3 supply.
Sur la figure 9, la cage 5 de résonance et l'enceinte 1 sont formées par un récipient 14 unique étanche et opaque à l'onde radiofréquence. Le récipient 14 comporte une paroi transparente 15 à la lumière disposée en regard du canal 3 d'amenée et des parois extérieures 16 réfléchissantes et opaques à la lumière L. Le récipient 14 est, par exemple, rendu opaque à l'onde radiofréquence par un grillage conducteur déposé sur les parois du récipient 14. In FIG. 9, the resonance cage 5 and the enclosure 1 are formed by a single sealed container 14 that is opaque to the radiofrequency wave. The container 14 has a light-transparent wall 15 arranged facing the supply channel 3 and the light-reflecting and light-opaque outer walls 16. The container 14 is, for example, rendered opaque to the radiofrequency wave by a conductive mesh deposited on the walls of the container 14.
Comme également représenté à la figure 9, le canal 3 d'amenée de la source lumineuse est constitué par un tube 17 amovible et transparent à la lumière. Au lieu d'effectuer, par exemple, un détartrage d'un canal 3 d'amenée qui est solidaire de la source S, le tube 17 peut simplement être remplacé par un tube propre. Le détartrage peut également être effectué de manière classique, par une balayette. As also shown in Figure 9, the channel 3 for supplying the light source is constituted by a tube 17 removable and transparent to light. Instead of performing, for example, a descaling of a supply channel 3 which is integral with the source S, the tube 17 can simply be replaced by a clean tube. Descaling can also be carried out conventionally by a brush.
Sur la figure 10, la source S lumineuse comporte une pluralité d'enceintes 1 indépendantes, notamment six sur la figure 10, représentées en coupe (1 a, 1 b, 1c, 1d, 1 e et 1f). Les enceintes 1 sont disposées autour du canal 3 d'amenée. Les enceintes 1 ont, de préférence, une forme tubulaire cylindrique et sont disposées le long du canal 3 d'amenée. Chaque enceinte 1 est associée à un aimant permanent 6 créant un champ magnétique dans l'enceinte 1 correspondante. L'antenne 4 crée une onde électromagnétique radiofréquence dans la cage 5 de résonance et, ainsi, dans les six enceintes 1 étanches. La paroi constituant le canal 3 d'amenée sur la figure 10, doit être opaque à l'onde radiofréquence. In FIG. 10, the light source S comprises a plurality of independent speakers 1, in particular six in FIG. 10, represented in section (1 a, 1 b, 1c, 1d, 1 e and 1f). The enclosures 1 are arranged around the supply channel 3. The enclosures 1 preferably have a cylindrical tubular shape and are arranged along the supply channel 3. Each enclosure 1 is associated with a permanent magnet 6 creating a magnetic field in the corresponding enclosure 1. The antenna 4 creates a radiofrequency electromagnetic wave in the resonance cage 5 and, thus, in the six sealed enclosures 1. The wall forming the supply channel 3 in FIG. 10 must be opaque to the radiofrequency wave.
Dans le mode de réalisation particulier représenté à la figure 11, l'enceinte 1 a une forme d'un cylindre creux, de section annulaire, et la source S lumineuse comporte une pluralité d'aimants permanents 6 et une pluralité d'antennes 4, disposés en alternance à la périphérie de l'enceinte 1. Sur la figure 11, huit aimants permanents 6 sont disposés à la périphérie de l'enceinte 1, à l'intérieur de la cage 5 de résonance, de manière à ce que les zones de résonance cyclotronique des électrons soient réparties sensiblement uniformément dans le cylindre creux de l'enceinte 1. In the particular embodiment shown in FIG. 11, the enclosure 1 has a shape of a hollow cylinder, of annular section, and the light source S comprises a plurality of permanent magnets 6 and a plurality of antennas 4, arranged alternately at the periphery of the enclosure 1. In FIG. 11, eight permanent magnets 6 are disposed at the periphery of the enclosure 1, inside the resonance cage 5, so that the zones cyclotron resonance of the electrons are distributed substantially uniformly in the hollow cylinder of the chamber 1.
Sur la figure 12, la source lumineuse comporte une unité de contrôle 18 permettant de réaliser un asservissement de la puissance radiofréquence à une intensité lumineuse de consigne. Ainsi, la puissance radiofréquence est réglée à l'intensité lumineuse désirée. Pour cela, l'intensité lumineuse est mesurée, par exemple par l'intermédiaire d'un capteur ou d'un détecteur de lumière disposé dans le canal 3, et la puissance radiofréquence est augmentée lorsque l'intensité mesurée est inférieure à l'intensité de consigne et diminuée dans le cas inverse. La puissance radiofréquence est alors ajustée en fonction de l'intensité mesurée. Il est également possible d'asservir la pression du gaz, et/ou la température de la source S, à l'intensité lumineuse de consigne et de régler la pression du gaz afin de régler l'intensité lumineuse. La température est, de préférence, réglée par refroidissement de la source S, par exemple par l'intermédiaire d'un ventilateur ou d'un circuit de refroidissement à eau. In FIG. 12, the light source comprises a control unit 18 making it possible to control the radiofrequency power at a desired light intensity. Thus, the radiofrequency power is set to the desired light intensity. For this, the light intensity is measured, for example by means of a sensor or a light detector disposed in the channel 3, and the radiofrequency power is increased when the intensity measured is less than the intensity. setpoint and decreased in the opposite case. The radiofrequency power is then adjusted according to the intensity measured. It is also possible to control the pressure of the gas, and / or the temperature of the source S, to the set light intensity and to adjust the gas pressure in order to adjust the light intensity. The temperature is preferably adjusted by cooling the source S, for example by means of a fan or a water cooling circuit.
Ainsi, lorsque l'intensité lumineuse diminue progressivement au cours de l'utilisation de la source lumineuse, l'intensité peut systématiquement être corrigée en augmentant la puissance radiofréquence ou la pression de gaz. Ainsi, des effets de vieillissement de la source S peuvent être compensés. Thus, when the light intensity decreases gradually during the use of the light source, the intensity can be systematically corrected by increasing the radiofrequency power or the gas pressure. Thus, aging effects of the source S can be compensated.
Sur la figure 12 est représenté un système de quatre sources lumineuses S1, S2, S3 et S4 disposées en série. On peut ainsi irradier la substance traversant les canaux 3 d'amenée avec des lumières différentes, c'est-àdire ayant des spectres et/ou des intensités différentes. In Figure 12 is shown a system of four light sources S1, S2, S3 and S4 arranged in series. It is thus possible to irradiate the substance passing through the supply channels 3 with different lights, that is to say having different spectra and / or intensities.
L'unité de contrôle 18 permet également de réaliser une modulation de la puissance P de l'onde radiofréquence injectée dans l'enceinte 1, par exemple sous forme d'impulsions de forme et fréquence quelconques. Ces impulsions sont, de préférence, rectangulaires comme représenté à la figure 13. Les trois courbes P1, P2 et P3 correspondent à une même puissance moyenne Pmn et, ainsi, à une même intensité lumineuse moyenne. En effet, selon la courbe P1 une puissance continue prédéterminée est injectée dans l'enceinte 1. La puissance continue (P1) est égale à la puissance moyenne Pmn. La puissance moyenne Pmn injectée est, de préférence, comprise entre 10 et 1000W. La courbe P2 représente des impulsions rectangulaires ayant une puissance maximale Pmax2, par exemple avec une fréquence de 50Hz, et ayant un rapport cyclique tel que la puissance moyenne Pmn injectée dans l'enceinte 1 est la même que celle de la courbe P1. La courbe P3 présente une fréquence deux fois plus faible que celle de la courbe P2 (dans l'exemple 50Hz) et une puissance maximale Pmax3 des d'impulsions rectangulaires deux fois plus élevée que celle de la courbe P2. Ainsi, la puissance moyenne Pmn des courbes P2 et P3 est effectivement égale. Cependant, les puissances maximales des courbes P1, P2 et P3 étant différentes, les courbes P1, P2 et P3 correspondent à des spectres de lumière différents. The control unit 18 also makes it possible to modulate the power P of the radiofrequency wave injected into the enclosure 1, for example in the form of pulses of any shape and frequency. These pulses are, preferably, rectangular as shown in FIG. 13. The three curves P1, P2 and P3 correspond to the same average power Pmn and, thus, to the same average light intensity. Indeed, according to the curve P1 a predetermined continuous power is injected into the chamber 1. The continuous power (P1) is equal to the average power Pmn. The average power Pmn injected is preferably between 10 and 1000W. The curve P2 represents rectangular pulses having a maximum power Pmax2, for example with a frequency of 50 Hz, and having a duty cycle such that the average power Pmn injected into the chamber 1 is the same as that of the curve P1. Curve P3 has a frequency that is twice as low as that of curve P2 (in the example 50 Hz) and a maximum power P max of rectangular pulses twice as high as that of curve P2. Thus, the average power Pmn curves P2 and P3 is effectively equal. However, since the maximum powers of the curves P1, P2 and P3 are different, the curves P1, P2 and P3 correspond to different light spectra.
Ainsi, selon un procédé d'utilisation d'au moins une source lumineuse S selon l'invention, présentant un spectre de lumière et une intensité prédéterminées, le spectre est contrôlé par la puissance maximale de l'onde radiofréquence dans l'enceinte 1 et l'intensité est contrôlée par la puissance moyenne temporelle de l'onde radiofréquence dans l'enceinte 1. Lorsque plusieurs sources lumineuses sont utilisées comme dans le système représenté à la figure 12, les spectres et les intensités des différentes sources lumineuses S1, S2, S3 et S4 peuvent être contrôlés par l'intermédiaire de la puissance maximale de la puissance moyenne temporelle de l'onde radiofréquence injectées dans les enceintes 1 correspondant aux sources lumineuses S1, S2, S3 et S4. Thus, according to a method of using at least one light source S according to the invention, having a predetermined light spectrum and intensity, the spectrum is controlled by the maximum power of the radiofrequency wave in the chamber 1 and the intensity is controlled by the average temporal power of the radiofrequency wave in the chamber 1. When several light sources are used as in the system shown in FIG. 12, the spectra and intensities of the different light sources S1, S2, S3 and S4 can be controlled via the maximum power of the average temporal power of the radiofrequency wave injected into the speakers 1 corresponding to the light sources S1, S2, S3 and S4.
La source lumineuse fournit un rayonnement dans le spectre visible et dans le spectre UV, correspondant à des raies d'émissions des atomes et des ions du gaz. La raie à 254nm de l'atome de mercure non ionisé peut être obtenue avec de faibles puissances maximales. Une lumière de 254nm présente des effets photo-biologiques, en particulier un effet germicide. Lorsque la puissance radiofréquence injectée est augmentée, on peut également obtenir les raies d'émission des atomes ionisés ayant des longueurs d'onde inférieures à 200nm, par exemple les raies du mercure ionisé une fois, ayant des longueurs d'onde de 164,9nm et 194,2nm. Une lumière avec ces longueurs d'onde présente des effets photochimiques et permet, par exemple, de générer des radicaux libres hydroxyles par irradiation avec une brillance de l'ordre de 120mJ/cm2 pour une seule longueur d'onde donnée. The light source provides radiation in the visible spectrum and in the UV spectrum, corresponding to emission lines of the atoms and ions of the gas. The 254 nm line of the un-ionized mercury atom can be obtained with low maximum powers. A 254nm light exhibits photo-biological effects, in particular a germicidal effect. When the radiofrequency power injected is increased, it is also possible to obtain the emission lines of the ionized atoms having wavelengths of less than 200 nm, for example the lines of the ionized mercury once, having wavelengths of 164.9 nm. and 194.2nm. A light with these wavelengths has photochemical effects and makes it possible, for example, to generate hydroxyl free radicals by irradiation with a brightness of the order of 120 mJ / cm 2 for a single given wavelength.
Ainsi en passant d'une modulation de puissance comme celle représentée par la courbe P2, sur la figure 13, à une modulation de puissance comme celle représentée par la courbe P3, sur la figure 13, il est possible de basculer d'un spectre dominé par la raie à 254nm à un spectre présentant également une forte émission à des longueurs d'onde inférieures à 200nm. Le choix du gaz et de la pression et/ou de la température dans l'enceinte 1 permet d'adapter le spectre de la source S à son utilisation, notamment au régime ultraviolet souhaité. Thus, by switching from a power modulation such as that represented by curve P2, in FIG. 13, to a power modulation such as that represented by curve P3, in FIG. 13, it is possible to switch from a dominated spectrum by the line at 254 nm to a spectrum also showing strong emission at wavelengths below 200 nm. The choice of gas and the pressure and / or the temperature in the chamber 1 makes it possible to adapt the spectrum of the source S to its use, in particular to the desired ultraviolet regime.
Par ailleurs, une lumière ultraviolette de 195nm permet, de manière connue, de générer de l'ozone, tandis que une lumière ultraviolette de 254nm permet de supprimer de l'ozone. Ainsi, on peut envisager un système fluidique, par exemple un circuit d'eau désinfecté par de l'ozone, comportant une première source de lumière S1 pour générer de l'ozone et une seconde source de lumière S2, disposée en aval de la première source S2, pour supprimer l'ozone, afin que l'ozone ne sorte pas du système. Seule la partie du circuit disposée entre les deux sources S1 et S2 comporte alors de l'ozone, sans présenter un danger pour l'utilisateur. On the other hand, an ultraviolet light of 195 nm makes it possible, in known manner, to generate ozone, while 254 nm ultraviolet light makes it possible to eliminate ozone. Thus, it is possible to envisage a fluidic system, for example an ozone-disinfected water circuit, comprising a first light source S1 for generating ozone and a second light source S2 disposed downstream of the first source S2, to remove ozone, so that the ozone does not come out of the system. Only the part of the circuit arranged between the two sources S1 and S2 then comprises ozone, without presenting a danger for the user.
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