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'LAMPE ELECTRIQUE A DECHARGE, REMPLIE DE
GAZ OU DE VAPEUR"
Pour qu'on puisse obtenir, dans les lampes électriques à décharge remplies de gaz ou. de vapeur, un fonctionnement ré- gulier ou une autre coloration de la lumière, de préférence une lumière de couleur blanche dans la décharge de gaz ou de a vapeur, on déjà proposé à différentes reprises de monter à l'intérieur du vase de la lampe un corps creux tubulaire en ma- tières réfractaires, presque toujours en oxydes réfractaires, servant à conduire la décharge de gaz ou de vapeur, ce corps étant rendu incandescent par la décharge et,provoquant alors principalement l'émission de lumière.
Toutefois ces tubes de guidage connus montés sur le trajet de la décharge et constitués
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par des matières d'une faible conductibilité électrique, rayonnent presque toujours avec un mauvais rendement parce qu'ils absorbent une grande partie de la lumière émise par la décharge de gaz ou de vapeur. Ceci est également dû en parti- culier au fait que leur résistance relativement faible à la perforation électrique ne permet pas de pousser assez loin la densité de courant dé la décharge.
L'invention a pour but, dans de telles lampes à corps creux.de guidage pour la décharge de gaz ou de vapeur, non seulement de restreindre considérablement ces inconvénients, c'est à dire en particulier l'absorption nuisible de lumiè- re, mais aussi de permettre d'augmenter sensiblement la densité de courant de la décharge. A cet effet, suivant l'invention, le corps creux de guidage pour la décharge de gaz ou de vapeur est fait en matière bonne conductrice de l'électricité, fon- dant difficilement, en particulier en métal fondant difficile- ment et il comporte des ajourages ou- des mailles.
Le corps creux conducteur ajouré laisse non seulement passer librement la majeure partie de la lumière de la décharge de gaz ou de vapeur à travers ses ajourages ou mailles, par suite de sa bonne conductibilité il se charge aussi immédiatement de façon parfaitement régulière dans toutes ses parties des la mise en marche de la lampe. Il se forme probablement autour des mail- les électriquement chargées du corps creux une charge dans l'espace, charge,:qui empêche la colonne positive de gaz ou de vapeur de traverser les ajourages du corps creux. La décharge de gaz ou de vapeur est ainsi maintenue sûrement à l'intérieur du corps creux ajouré, c'est à dire dans un espace étroit.
Ceci a toutefois pour conséquence, conjointement à la grande 'résistance du corps creux à la chaleur, que la densité du courant de la décharge peut être poussée jusqu'à une valeur tout particulièrement élevée. Enfin comme le corps creux conducteur ajouré ne donne lieu qu'à de petites ertes par
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,rayonnement de la chaleur, par suite de sa petite surface de
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rayonnement, on obtient déjà pour une même charge de courant une densité considérablement plus 'grande du courant de la dé- charge.
Le nouveau corps ajouré et.bon conducteur peut être fait en tôle dans laquelle des trous sont découpés à l'emporte- pièce, ou en bandes ou fil métallique entrecroisés; on peut lui donner en outre différentes formes, c'est-à-dire le faire ova- le aussi bien que cylindrique ou prismatique. Les trous ou mailles du corps creux conducteur penvent dépasser 60 à 70% de la surface totale du corps creux, pour que la lumière de la décharge soit dissimulée le moins possible et on peut aussi de préférence les faire très petits et très rapprochés pour qu'aucun arc ne puisse se former au travers.
Dans la plupart des applications de la lampe, l'u- tilisation d'un corps creux constitué par un treillis à mailles r étroites ou un tissu correspondant en fil de molybdène ou de tungstène, auquel on donne la forme d'un tuyau souple, est particulièrement avantageuse, parce qu'un tel corps creux ne recouvre qu'environ 10 à 20% de la lumière de la colonne de gaz ou de vapeur et aussi parce qu'il est très facile de le fabriquer en lui donnant une grande résistance à la tempéra- ture.
Lorsque le corps creux de guidage ajouré et conduc- teur a une grande longueur, il peut arriver que la résistance d'une électrode à l'autre devienne plus grande que la résie- tance entre une électrode et le corps creux de guidage ajouré et entre ce corps et l'autre électrode. On ceci peut aboutir à ce que la décharge ne traverse pas le corps creux ajouré, mais se fasse sur celui-ci et le détruise. On peut obtenir toutefois un allongement considérable de la colonne positive de la lampe en évitant la formation nuisible de la décharge de gaz sur le corps creux de guidage ajouré en utilisant un corps creux constitué par plusieurs morceaux plus courts isolés et mis bout à bout.
Comme alors la décharge ne p ut plus
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prendre son chemin. par le corps creux ajouré, elle reste sûre- ment à l'intérieur de celui-ci, même lorsque la distance entre les électrodes est grande.
Les petits ajourages ou les petites mailles du corps creux de guidage peuvent aussi être réunis le cas échéant en une fente étroite dirigée dans le sens de la longueur du corps creux. Lorsqu'on donne cette forme au corps creux, la colonne positive de gaz ou de vapeur reste égale:vent à l'in- térieur du corps creux, même sous une forte charge de courant, ainsi qu'on l'a constaté, de sorte qu'on peut obtenir une for- te densité de courant de la décharge avec une colonne de dé- charge visible.
Lorsque le corps creux a cette forme, la majeure partie de la lumière émise est concentrée dans la fente lon- gitudinale étroite du corps creux et on obtient ainsi une sour- ce lumineuse étroite en forme de trait d'une densité d'éclaire- ment intense et uniforme. Une telle lampe peut servir de façon particulièrement avantageuse d'appareil d'éclairage par fente, par exemple dans les spectromètres. Comme la colonne de dé- charge de gaz ou de vapeur suit immédiatement et sans retard les variations ou fluctuations de l'intensité et du voltage, contrairement aux fils ou rubans métalliques traversés par un courant, une telle lampe peut également servir avantageuse- ment de lampe de signalisation ou de source lumineuse pour les appareils de télévision.
Les fige 1 a 12 des dessins annexés représentent en coupe plusieurs exemples de réalisation de lampes électriques de décharge construites suivant l'invention.
Dans le type de lampe représenté'par la fig. l, des tubes de base 3, servant à introduire les conducteurs 2 d'arri- vée du courant, sont soudés à chacune des deux extrémités du vase cylindrique 1 en verre ordinaire. Les extrémités 5 des conducteurs d'arrivée, extrémités qui dépassent intérieurement le point d'écrasement 4 sont renfermées dans des tûmes de pro-
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tection 6- et reliées aux tiges d'électrodes 7 en.métal, par exemple en tunstène ou en alliage de fer. Chaque tige d'é- lectrode se termine par une partie)renflée en forme de tête 8 dans laquelle est noyé un corps 9 en matière assurant un amor- gage sûr de la décharge et aussi le casnéchéant une bonm.e émis- sion d'électrons.
Chacun des deux corps d'électrodes est en- touré par un vase 10 en quartz ou en matière céramique telle que de l'oxyde de magnésium, comportant deux appendices 11,
12 en forme de cols. Les vases de quartz 10 reliés entre eux par des barreaux ou tubes 13 pour ne faire qu'un seul corps, c'est-à-dire s'appuyant l'un sur l'autre, sont emmanchés li- brement au moyen des appendices extérieurs les plus larges 11 sur les deux tubes de base 3, dont l'un¯comporte un petit tube de raccord de pompe 14.
Entre les appendices courts et en forme de tubulure 12 des vases de quartz 10 est tendu, par l'intermédiaire de gaines extérieures coulissantes 15 en nickel, molybdène ou autre matière appropriée, un tuyau sou- ple 16 constitué de préférence par un treillis métallique en tungstène servant à guider la colonne de gaz ou de vapeur qui se forme entre les électrodes 8 et 9 lorsque le courant est établi.
Le vase de décharge peut contenir comme d'habitude des gaz non rares tels que de l'azote ou de l'acide carbonique, ou des gaz rares tels que le néon, l'hélium ou l'argon, ou en- core des mélanges de gaz non rares et de gaz rares. Un métal @ volatilisable tel que le mercure peut aussi être introduit en supplément dans le vase de décharge ou utilisé au lieu d'une électrode fixe ou même des deux électrodes fixes.
Pour que, lorsque le courant est établi, la charge maintenue sûrement dans le tuyau en treillis 16 ne passe pas sur les tiges d'é- lectrodes 7 et sur les fils 5 d'arrivée du courant, fils qui dépassent le point d'écrasement des gaines 17 en quartz ou en matière céramique allant jusqu'aux têtes d'électrodes 8 sont encore intercalées de préférence entre les deux cols 11 des
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vases en quartz 10 et les tubes de base 3.
Le corps creux ajouré et bon conducteur servant suivant l'invention à guider la colonne de gaz ou de vapeur peut aussi être constitué, au.lieu de fils métalliques, par un tissu, en oxydes non conducteurs de terres rares, tel que l'oxyde de thotium, l'oxyde de cérium ou l'oxyde de scandium, rendus ultérieurement conducteurs par imprégnation au moyen de molybdène ou d'autres métaux difficilement fusibles.
Au lieu du tuyau souple en treillis représente dans la fig. 1, on pourrait utiliser aussi, cornue le montre la fig. 2, plusieurs fils métalliques 18 tendus parallèlement en- tre eux et sur lesquels sont enroulés en hélice un ou plusieurs fils 19 en métal difficilement fusible. Inversement, comme le montre la fig. 3, un certain nombre de fils métallique 20 parallèles entre eux, en métal difficilement fusible, pourraient aussi être soutenus par un fil métallique intérieur 21 enroulé en hélice.
Le corps creux ajouré et conducteur pourrait aussi, comme le montre la fig. 4, être revêtu d'une feuille très mince 22, perméable à la lumière, en métal suffisamment résistant à la chaleur. Ceci permettrait d'utiliser aussi des treillis ou tissus en fil métallique à mailles relativement grandes sans risquer que la colonne de décharge passe à travers les railles du corps creux. L'utilisation d'une telle feuille de métal pourrait aussi avoir une influence favorable sur la coloration de la lumière émise.
Lorsqu'on désire obtenir des densités d'éclairement particulièrement grandes à certains endroits du corps creux ajouré, on rétrécit celui-ci par endroits, à peu près comme le montre la fig. 5, en montant des plaques perforées 23 à l'in- térieur du corps creux 16 constitué par exemple par un treillis.
Lorsque la charge de courant est élevée et par suite que la densité de courant de la décharge est également élevée, le corps creux constitué de préférence par un treillis en fil
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métallique de tungstène eswe cf1IW'!- rouge-.blanc. Ceci :permet en présence d'une colonne lumineuse de mercure, d'obtenir en- core en plus d'un rayonnement ultra- violet énergique du mercure un rayonnement visible et ultra-rouge du tungstène et par. suite un rayonnement total ayant une grande valeur thérapeu- tique. Lorsqu'on désire utiliser les rayons invisibles, il faut naturellement que le vase 1 le la lampe soit fait de fa- gon connue en quartz, en verre uviol ou en matière analogue laissant passer les rayons invisibles.
Les électrodes peuvent aussi être reliées autrement aux conducteurs de façon à empêcher les décharges disruptives.
On peut, par exemple, comme le montre la fig. 6, emmancher sur le point d'écrasement 4 du tube de base 3 une gaine 24 en oxyde de magnésium ou en autre matière isolante de haute valeur, ser- vant de support à un corps d'électrode 8 reposant sur une pla- que isolante 25. Le fil conducteur 5 soudé dans le tube de base 3 passe à travers une perforation 26 du corps d'électrode 8 et il est fixé sur la face supérieure de celui-ci. Le fil conducteur 5 est entouré étroitement sur toute sa longueur en- tre le corps d'électrode 8 et le point d'écrasement 4 du tube de base par un petit tube 27, en oxyde de magnésium de préfé- rence, passant dans un appendice tubulaire en verre 28 dépas- sant le tube de base.
Le vase en quartz 10 entourant le tube d'électrode est monté sur un bourrelet annulaire 29 du tube de base 3.
La lampe représentée dans la fig. 7 est constituée également par un vase transparent 1 rempli de gaz, de vapeurs ou d'un mélange de gaz et de vapeurs, par les deux tubes de base, 3, les deux corps d'électrodes 8 constitués en totalité ou en partie par des matières ayant une grande capacité d'émis- sion d'électrons et par le corps creux 16 constitué de préfé- rence par un treillis en fil de tungstène et servant à guider la décharge de gaz ou de vapeur. Les conducteurs 5 amenant le courant sont encore montés à l'intérieur de/deux tubes
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isolants concentriques 24,27, les tubes extérieurs portant les corps d'électrodes fixes 8 par l'intermédiaire de plaques isolantes 25.
Dans ce cas toutefois, le tuyau souple 16 de guidage de la colonne de gaz ou de vapeur est supporté par deux vases 10' en matières conductrices, de préférence en métal, comportant des tubulures 12'se faisant face et sur lesquelles les extrémités du tuyau souple de guidage 16 sont emmanchées et tendues. Lorsqu'on utilise de tels vases enveloppants et conducteurs 10' il se forme un champ électrique sur chaque corps d'électrode 8, ce qui a pour effet que la colonne lumi- neuse est également concentrée sur les électrodes et par suite encore enfoncée plus sûrement sur le trajet de la décharge ou dans le corps creux de guidage 16.
En outre, de tels vases enveloppants 10', de préférence en métal, peuvent être fabriqués plus facilement et à moins de frais, tout risque de rupture par suite d'échauffement ou de décharge électrique disruptive étant supprimé. Lorsqu'on utilise des vases enve- loppants métalliques 10' à parois pleines on a encore l'avan- tage que pendant le fonctionnement de la lampe le corps creux de guidage 16 ou la colonne de lumière guidée dans ce corps sont seuls visibles, car les électrodes 8 et les couches de décharge lente qui se forment sur ces électrodes sont maintenant rendues invisibles par les vases métalliques en- veloppants opaques 10'.
Enfin on a même constaté encore, lors- qu'on utilise des vases métalliques enveloppants 10' pour les corps d'électrodes 8, que, la résistance de transition étant réduite, le voltage nécessaire pour l'allumage des tubes peut être considérablement plus bas que lorsqu'on utilise des vases enveloppants en matières non conductrices. Ceci est surtout le cas lorsque les vases enveloppants et conducteurs 10 compor- tent des pointes en métal 30 ou des corps métalliques analo- gues pointus formant. saillie à l'intérieur des vases 10 vers les corps d'électrodes fixes 8. Le nombre de ces pointes peut être quelconque.
Lorsque les veses envelppants 10' ont cette
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forme, on réussit alors non seulement à faire marcher des lampes ayant des colonnes lumineuses d'environ 0,50 m de lon- gueur sur les voltages des réseaux usuels de 110 à 220 volts, mais aussi à les allumer sans acoup de courant ou sans appareils de transformation.
Comme cela est indiqué en traits interrompus, les vases enveloppants 10' peuvent être réunis entre eux par des e entntoises 13 et s'appuyer sur des bourrelets annulaires 29 des tubes de base 3. Les parties les plus larges en forme de cols 11' des corps enveloppants comportent de préférence des fentes 31 et sont maintenues simplement par serrage sur les tubes de base 3. Lorsque le tuyau souple de guidage 16 a une rigi- dité suffisante on peut se dispenser toutefois d'utiliser non seule- ment des entretoises particulières 13, mais aussi des fentes dans les parties en forme de cols des vases enveloppants.
La nouvelle lampe peut aussi être établie pour mar- cher avec de grandes intensités comme celles qui sont néces- saires par exemple pour examiner la luminescence de gaz sous de hautes densités de courant, ainsi que lorsque la lampe doit servir de phare. Dans ce cas le courant est amené de façon connue, comme le montre la fig. 8, au moyen de chapeaux 32 soudés au vase de la lampe et sur lesquels des supports 33 en forme de montants servant pour les électrodes 8 sont fixés de façon quelconque, par exemple vissés comme le montre le dessin.
Un écrou 34 vissé sur la partie filetée de chaque sup- port 33 en forme de montant peut servir à fixer un vase 35 en quartz ou matière isolante analogue de haute valeur, sur lequel est emmanchée la partie la plus large 11' en forme de col du vase enveloppant 10' du corps d'électrode correspondant 8, vase qui est encore en matière conductrices.
La lampe représentée par la fig. 9 comporte également un vase en verre 1 rempli de gaz, de vapeurs ou d'un mélange de gaz et de vapeurs, deux conducteurs 5 d'arrivée du coûtant
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entourés par des tubes isolants 27, deux corps d'électrodes fixes 8 supportes par d'autres tubes isolants 24 et une plaque isolante 25 et deux vases en métal 10' entourant ces corps d'électrodes et emmanchés sur les tubes de base 3 par leurs parties 11' en forme de cols.
Le corps creux de guidage, de forme cylindrique, constitué de préférence par un treillis en fil de tungstène et enjambant l'intervalle qui sépare les deux tubulures 12'des vases enveloppants 10', est constitué toutefois dans ce cas par trois tronçons 161, 162, 163 mis axialement bout à bout et séparés électriquement les uns des autres par des bagues isolantes intermédiaires 36 servant éga- lement à les réunir pour former un corps creux de .guidage cari-- tinu. Bien que la distance entre les corps d'életrodes 8 soit plus grande dans cette lampe, la décharge ne peut pas pren- dre son chemin. par le corps creux de guidage interrompu, ni s'a- morger sur celui- ci.
Dans la lampe représentée par la fig. 10 et destinée à des intensités relativement grandes, les parties 11' en forme de cols des vases enveloppants 10' comportent des fentes 31 et sont emmanchées sur des vases 35 en quartz ou en .ratière isolante analogue fixés de leur côté, au moyen d'écrous 34 vissés sur les supports 33 en forme de montante des électrodes 8, sur les chapeaux terminus 32 servant à amener le courant.
Dans ce cas le corps creux de guidage interrompu est constitue par quatre tronçons 161, 162, 163,164 mis axialement bout à bout et separés par des fentes 37 remplies d'air. Les tron- gons 162, 163 et 164 du corps creux comportent, aux points de transition,des parties élargies en forme d'entonnoirs 38 s'adaptant au diamètre intérieur du vase er verre 1. Des bagues d'écartement à ressort 39 montées dans ces parties élar- gies en forme d'entonnoirs 38 pressent fortement ces parties 38 sur la paroi intérieure du vase en verre 1 et maintiennent simultané ment de façon sûre et simple dans leur position des tronçons de corps creux qui comportent ces parties élargies.
Les fentes
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37 remplies d'air empchent la décharge, de façon très simple,de passer d'un tronçon du corps creux à l'autre, tandis que les parties 38 élargies en forme d'entonnoirs appliquées sur la paroi intérieure du vase en verre ne permettent pas'à la décharge de s'établir extérieurement autour des tronçons du corps creux. @
Dans la lampe dont la fig, 11 est une coupe longitu- dinale et la fig. 12 une coupe transversale, le vase en verre 1 comporte encore deux tubes de base soudés 3 pour l'introduc- . tion hermétique des conducteurs 2 d'arrivée du courant aux extrémités intérieures 5 desquels sont fixés les corps d'é- lectrodes 8 en matières émettant des électrons.
Dans ce cas la décharge de gaz ou de vapeur est guidée dans un corps creux cylindrique 16 en matière difficilement fusible¯telle que du tungstène ou du charbon comportant une fente étroite 40 régnant sur la majeure partie de sa longueur. Le corps creux de gui- dage lô est monté axialement entre deux douilles 41 en métal difficilement fusible tel que du tungstène ou du molybdène.
Des bagues à ressort 42 ainsi que des. bagues43 en matière isolante telle que de la porcelaine sont montées entre la pa- roi extérieure cylindrique de ces douilles et la paroi inté- rieure du vase en verre 1. Alors que les bagues à ressort les 42 servent à immobiliser/douilles 41 et par suite le corps creux de guidage 16 dans leur position, les bagues en porce- laine 43 empêchent la décharge de contourner extérieurement le corps creux de guidage 16.
Le corps creux de guidage peut naturellement aussi être fixé autrement à la paroi intérieure du vase en verre 1.
Les douilles en métal 41 pourraient par exemple aussi être remplacées par des douilles en matière isolante ; dan4cè cas les bagues particulières 43 pourraient être supprimées. Le vase en verre pourrait comporter aussi des renflements ou appendices servant à supporter les douilles ou bagues portant le corps creux de guidage. Toutefois le corps creux de guidage
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peut aussi être fixé, comme dans les autres modes de réalisa- tion, à des petits vases particuliers 10,10'entourant les électrodes 8.
Les corps d'électrodes peuvent avoir une forme quel- conque. On pourrait par exemple utiliser aussi de façon con- nue des électrodes inc andescantes ou des électrodes dégageant des gaz luminescents lorsque la lampe fonctionne.