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Perfectionnements aux tatas laminescents à décharge dans une atmosphère de gaz ".
La présente invention se rapporte à des tubes à colon- na gazeuse positive,tels qu'on en emploie pour l'éclairage et consistant en une enveloppe transparente en verre, ren- fermant an ga et/ou une vapeur et des électrodes intérieu- res, le gaz ,ou vapeur contenu à l'intérieur de l'enveloppe étant ionisé par le passage d'un courant électrique entre les électrodes.
Dans un tube non illuminé, le gaz n'est pas ionisé et, avant que le gaz conduise an courant électrique et soit illu- miné par celai-ci, il faut d'abord qu'il se produise an certain degré d'ionisation,Pour obtenir tins ionisation ini- tiale da contena. gazeux d'an tube, an potentiel relativement élevé doit être appliqué aax électrodes da tube.Ce poten- tiel initial élevé peut Être appelé un potentiel d'ionisa- tion, car, lorsque le gaz s'est ionisé et est devenu la.mi-
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neax, le potentiel descend immédiatement au potentiel de ré- gime. Le gaz dans le tube reste par saite ionisé pendant on'il est lumineux et coudait le courant,
à an potentiel plus faible qu'il n'est nécessaire poar obtenir l'ionisation init iale .
L'invention a pour objet un dispositif , par lequel le potentiel d'amorçage ou potentiel initial d'un tabe lumineux peut être notablement réduit.
L'invention a également poar objet un dispositif pour abaisser le potentiel de régime .
L'invention a également pour bat d'obtenir un disposi- tif , abaissant le potentiel dans les tubes lumineux, qui fiasse partie du tube d'une façon permanente.
L'invention a également pour bat d'obtenir un disposi- tif , qui abaisse le potentiel d'amorçage et le potentiel de régime et qui transmette ans énergie additionnelle aa conte- na gazeux du tube en entre de celle transmise à partir des électrodes da tube.
L'invention a également poar but de construire an tube colonne gazeuse positive, qu'on paisse amorcer et faire fonctionner à des potentiels normaux en pratique, tels que ceux des lignes habituelles de distribution d'éclairage oa de transport de force.
L'invention est décrite ci-après en détail en référence aux dessins ci-joints, dans lesquels .
La fig, 1 représente le tube à colonne gazeuse positive, avec ses électrodes Intérieures connectées à une source de potentiel et comportant des plaques, s'étendant dans le sens de la longueur et à l'extérieur de l'enveloppe da. tube et connectées respectivement aa. conducteur d'entrée de l'une des électrodes intérieures.
La fig. 2 est Une vue en coupe transversale du tube suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 et montre les places re- couvrant le tube sur une demi-circonférence en laissant a
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non-re couverte l'antre demi-oir conférence da table.
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La figé 3 est une va correspondant à la fige 1, dans le cas où les plaqaes ne sont pas disposées dans ans demi- circonférence da lobe , et montre également les plaques con- nectées à une source indépendante de potentiel électrique;
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ce tabe est en outre an tube à haat potentiel.
La figé 4 est ane vue en coap transversale da tube saivant la ligne 4-4 de la figo 3 et montre les plaques dis- posées régaliérement sur la paroi de 18 enveloppe.
Les tabes, soustraits conformément à l'invention#COM-
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portent de préférence des électrodes intérieures aux extré-
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mités da tube et sont remplis deun oa plusieurs gaz oa va- peurs ou dian mélange de gaz oa vapeurs, fdée pressions re-
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lativement faibles comme d'habitude dans des tabes à colon-
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ne gazeuse positive, et, en pa.rticu.l1er. an quelconque des gaz oa vapeurs oa mélanges qai peuvent être atilisés dans ce type de tubes; pour la facilité ce oa ces gaz oa vapeurs oa mélanges de gaz oa vapears remplissant le tube seront appelés le miliea sondas te or gazeux ou le contenu gazeux da
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tube.
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Le tube suivant 1 1 hi7e nt ion comprend l'enveloppe trans- parente habitaelle 1, à 18 1ntériellr de laquelle eUs. est
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emprisonné le miliea. conducteur gazeux, et une électrode 2
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est disposée à l'Intêrîear du. tabe à ane extrêmîtd,tandis qapà 18sa.tre extrémité est disposée de préférence une élea- trode en potassium 6 oa cathode chauffée (la première étant représentée sur la fjgo 1); ces électrodes sont connectées à une source de potentiel. Les gaz contenm à l'intérieur de l'enveloppe sont de préférence les gaz rares, néon, hé11am krypton, xénon oa argon fl oa ans vapeur telle que de la vapeur de mercare. qu'on emploie habitaenement avec ce ty- pe de tube lamineax poar l'éclairage.
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A l'extériear de l'enveloppe transparente 1 da tube et
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de préférence en contact avec ou aa voisinage immédiat de
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la paroi sont disposés une paire d'éléments métalliqaes 3 et 4, qui présentent de préférence la forme de plaques et sont séparés l'un de l'antre. Les plaqaes peavent être étroites ou. larges, pour autant qu'il existe entre elles un
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40wtenont suffisant pour qat i1, n'y ait pas de danger qu'une étincelle jaillisse entre elles poar les potentiels qui leur sont appliquée.
Lorsque les deux plaques sont assez larges et entoarent une proportion assez grande de la cir- conférence da tabe, les bords des plaques doivent être écar-
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tés l'on de l'autre, oa comporter entre eax an espace saffi- sant pour empêcher un arc en court-circuit entre ces bords;
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l'écartement nécessaire dépend da potentiel appliçaé aux plaques. 2oar des potentiels de 110 à 230 volts, il a été constaté qu'un écartement de 6 m/m entre les bords des pla- ques est suffisant; pour des potentiels plus élevés, un
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éeartemsnt plas grand peut être nécessaire . Les deux pla- qaes peuvent s'étendre sur toate la longueur du. tube, oa elles peavent être d'ana longueur plas faible, suivant les potentiels ippliqada et la longueur da tabe.
L'emplacement des plaques sar le tube par rapport à sa longueur importe peu, et on obtient de bons résultats si les dettx plaques
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sont placées aa milieu da tube, oor une extrémité, ou si l'une des plaques est disposée près de chacune des extrémi- tés opposées du tube. lorsque les tubes sont employés pour l'éclairage,l'en-
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veloppe transparente ne peut nattlrelle.z#nt pas être complè- tement recouverte par les plaques. Celles-ci doivent lais- ser libre senàiblement la moitié de la circonférence du tube. Cetteproportion de surface de rayonnement peut ne pas être nécessaire dans tous les cas, et si on le désire, 0- de plas grande proportion da la surface du tube peut être recoaverte par les plaques.
Toutefois, pour l'éclairage ha-
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bitael, approximativement la moitié de la circonférence du tabe est laissée non recoaverte par les plaques pour
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permettre le rayonnement de la lumière.
Le potentiel électrique appliqué aox plaques peut être
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le même que le potentiel appliqué aaxQé1ectrodes da tube; dans ce cas les plaqaes peuvent être connectées directement aux conducteurs d'entrée 5 allant aux électrodes. Il peut être désirable, dans certains cas, qae le potentiel appli-
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qaé aux plaques soit sapériear , cela.! appliqué aux élec- trodde da tube, oa bien on peat avoir la relation inverse et le potantiel appliqué aux plaques peut être pisé faible que celai applîqaê aax électrodes 0 Par exemple, 9 an potentiel de 0 volts peat être appliqué aux plaques oa électrodes auxiliaires,et un potentiel de 110 volts aux électrodes da tube;
oa sien il peut être désirable d'appliquer an potentiel de 220 volts aux électrodes et an potentiel de
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11Q volts seulement aux plagaeso Lorsque le potentiel des électrodes et le potentiel des plaques ne sont pas les mê- mes, les plaques sont connectées à une source distincte de
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potentiel électriqas et ne peavent pas être connectées aux conducteurs d'entrée allant aax électrodes du tabes Il est évident que des potentiels pics élevas que ceux mentionnés ci-dessas peuvent être appliqués soit aux plaques soit aax
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électrodes soit à la fois aux plaques 6aax électrodes,et l'invention n'est nullement limitée aux potentiels spéci- fiés, mais comprend l ie nplo 1 d ian potentiel qae lconq l.1S .;
Les plaques situées le long oa près de l'enveloppe da tabe en verre constitaent en quelque sorte an condensateur, étant donné que ces plaques sont séparées par an isolant,
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sanstitaé à la fois par la paroi de 1 enveloppe et par les gaz emprisonnés à l'intériear da tube. Il a été constaté qae lorsqll'on emploie an verre possédant une constante dié- lectriqae élevée, tel qai an verre au plomb, dont la cons- tante 4iélec tri qll16St comprise entre 11 et 16, t pe ffet des Plaques est ac-erri et qu'on peat employer des potentiels plas faibles poar l'amorçage da tabe0 Il en résulte par
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conséquent qu'on augmentant la capacitance des plaques, par l'emploi d'un verre à constante diélectrique élevée pour le
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tube, l'ionisation d a milieu.
conducteur à l' int éraar da tabe se produit plus facilement et pour des poten- tiels initiaax plus faibles.
On peut faire fonctionner des tabes lamineux, présen- tant des longaears employées en pratique, construits con- formément à l'invention, avec des résultats satisfaisants,
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à des potentiels utilisés habituellement, en pratiqa.e,Dnm avec les plaques décrites ci-dessus , en combinaison avec des électrodes à bas potentiel, telles que des électrodes
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en potassium oa des électrodes eh3afféas, qui abaissent la chute de potentiel dans l'électrode, en permettant la trans - mission d'énergie électrique à partir des électrodes aa
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contenu gazeux da tube à des potentiels pins faibles qo.tiil n'est possible avec les électrodes employées habituellement avec ces tabès ,telles qu'une cuvette ou coquille en métal
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mince, connectée à la source de potentiel é le c t r 1 çae ,
on verra par conséquent que la combinaison d'une électrode à
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bas potentiel, qui diminue la chute de potentiel dans lle- lectrode, en :permettant la transmission d'énergie électri- que à partir de l'électrode au contera gazeux d'un tabe
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lumineux, avec des plaques oa électrodes aaxiliaires,qai diminuent la résistance à l'ionisation ou produisant- une ionisation initiale du contenu gazeux d'un tube à des po- tentiels plus faibles, donne un tube qui non seulement est capable de fonctionner à des potentiels tels que ceux des
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lignes de distribution ordinaires de courant électriqatt, mais en outre permet d'amorcer à ces potentiels le fonction- nement d '1lD::'-ta.be lamineux de la lcugaear habituelle en pra- tique.
L'amorçage d' an tube lamineax ainsi que son fonction ne ment de régime sont ainsi obtenus aux potentiels habitael lement employés poar l'éclairage.
L'amorçage et la fonctionnement de régime d'an tabe
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lamineàx à de bas voltages sont facilités par l'utilisation d'antres combinaisons d'éléments oa facteurs avec les élec- trodes à bas potentiel et avec les plaques oa électrodes auxiliaires.On peut employerun quelconque oa plusieurs de ces éléments additionnels en combinaison avec les élec- trodes auxiliaires oa électrodes à bas potentiel; on ob- tient ainsi an abaissement additionnel da potentiel d'amor- çage et/on da potentiel de fonctionnement de régime.
L'un de ces éléments oa facteurs additionnels est la pression du contenu gazeux da tube, et si le gaz contenu dans le tube
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se trOll1!l'6 soas la pression harométriga6 la plus favorable, comprise entre 1 et 10 m/m de mercure,, le gradient de po- tentiel da contenu gazeux da tube est abaissé.
En oatre,si on mélange an ou plusieurs des gaz rares, tels que l'argon, krypton, ou xénon qui possèdent an faible gradient de poten- tiel, aa contenu gazeux da tube , le mélange résultant con- tena dans le tube possède an gradient de potentiel plus
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faible, ce qui permet le fonctionnement da tube à des potentiels encore plas bas ou an fonctionnement plus certain du tube pour le même potentiel appliqué à celai-ci.Ces gaz, possèdant an faible gradient de potentiel, ne doivent pas être mélangés au c ontena da tabe dans des proportions assez
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grandes poar que la couleur caraotêrîstîqae da gaz,
dont on désire provoqaer le rayonnement de a oalear oaractériatiqae soit masquée oa altérée par le rayonnement de ces gaz addi- tionnels. Par exemple, si on désire que le tube émette la
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couleur caractéristigae da néon, ana proportion de 05 $ d'argon ajoatée à liintérienr da tube réduira le gradient de potentiel da mélange résultant, mais l'altérera, pas la couleur earaoté bistiqae roage-orange da néono les plaques, disposées extériaarement aa tabe,peavent, également être considérées cornus se rvant d'électrodes auxi-
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liaires, en ce <lll'elles transmettent de l'énergie électri- que additionnelle au oontenu gazeux da. tube et augmentent
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l'énergie fournie par les électrodes intérieures.
La lon- gaear minimum nécessaire des plaques dépend par conséquent de la quantité d'énergie, (lui doit être ajoutés à l'énergie
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foarniapar les électrodes i-atérioares, aux bas potentiels de fonctionnement de régime appliquée aux électrodes pour produire la vibration da, gaz et son illumination. La lon-
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gasar des plaques cl4t être plas grande lorsque la longueur da tube petit être réduite, car un tube plas court n'exige pas autant d'énergie, pour l'illumination da gaz y contenu, qu'un tube de longueur pins grande.
Comma il a dé jà été mentionné, l'invention porte sur la combinaison d'un tube lumineux à décharge dans une atmos- phère gazeuse, d'une cathode à bas potentiel, d'une anode, d'un mélange gazeux remplissant le tube, et de moyens,
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par exemple des plaqaeq, pour appliquer de l'énergie addi- tionnelle aa contenu gazeux da tube, ces moyens étant placés de préférence au voisinage des 'parois extérieures du tube, entre la cathode et l'anode; toas ces éléments oa facteurs agissent en coopération ou. combinaison poar permettre l'amor- çage et le fonctionnement de régime du tube alimenté par
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des sources de coarant à bas potentiel déterminé d1J.avance, par exemple de 110 oa 220 volts.
Dans la forme de/réalisation
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préférée de l'invention, la cathode est thermo-émiss iva et peut fonctionner à une température élevée, et le chauffage de la cathode est de préférence produit automatiquement par le courant de décharge lai-même, pendant la fonctionne-
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ment da tube, sans qu'un circuit de chauffage éle ctriqae
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aaxiliair40a autre dispositif de chaaffage auxiliaire soit est rxontée en série avec an élément chao.ffant,et cet élément ;haa#ent,1s cathode V} nécessaire.
A cet effet, la cathode et les eondaetears d'en- trée sont disposés de telle manière qae le coarant de dé- charge est obligé de passer à partir de la cathode à travers
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l'élémant chauffant, ce dernier étant ainsi porté à ane toms- pératare élevée, telle que celle correspondant à l'incan-
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descence . et foarnissant, par exemple par rayonnement,ane
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chaleur suffisante pour engendrer les propriétés thermo- émissives de la cathode,de façon à produire les effets avantageux décrits.,
Lorsqu'on fait fonctionner un tuba à décharge dans ans atmosphère gazeuse avec une source de courant électrique d'an potentiel déterminé, de valeur limitée,par exemple une soarce de potentiel de 220 volts;
, le rendement et la valeur pratique du dispositif dépendant à an grand degré du succès atteint dans l'abaissement de la chat de poten- tiel due aux différents éléments qui constituent le dispo- sitif, ces éléments comprenant la cathode, la colonne gazeuse et l'anode. La chute de potentiel à l'anode est habituellement faible, de sorte que les facteurs les plas importants à considérer sont la chute de potentiel à la cathode et à travers la colonne gazeuse. Le rendement da dispositif peut être évalué en fonction de la longueur de la colonne gazeuse oa de l'enveloppe qu'on peut faire fonctionner avec succès avec une source donnée de poten- tie 1 déterminé.
En d'antres mots, le rendement du disposi- tif pont être évalué en fonction de la longueur de tube oa de colonne gazease positive qui peat être illuminée avec .succès.Il est par conséquent de la plus grande importance que la chate de potentiel à travers la colonne gazeuse et à la cathode soient réduites aatant que possible;
la présente invention comprend des moyens pour atteindre ces deux ré- saltats.Elle porte sur ane combinaison d'une cathode ther- mo-émissive, d'une colonne gazeuse qui peut contenir des constituants gazeux propres à abaisser la chat de poten- tiel à travers la colonne , et de moyens par lesquels de l'énergie , antre que celle foarnie par le courant de décharge, peat être applique à la colonne gazeuse ,par exemple des plaques disposées aa voisinage et à l'extérieur de la paroi de l'enveloppée L'invention comprend par consé- qaent non seulement des moyens pour abaisser la chat de
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potentiel à la cathode et la chats de potentiel à travers la colonne gazeuse,
Nais aussi des moye ns Pour augmenter la longueur da tube qu'on peut faire fonctionner, en pppli- qaant de l'énergie additionnelle à la colonne gazeuse .
Les formas de réalisation préférées de l'invention sont décrites ci-après de façon détaillée en référence aux figs.5,6 et 7, mais il est bien entendu qae l'invention n'est pasllimitée à ces formas de réalisation, qai ne sont données qu'à titre d'exemples.
La fig. 5 représente une vue en élévation, partie/en coupe, d'un tabe luminescent mani diane cathode the rmo - émissive et de plaques disposées aa voisinage de la colonne ga ze ase pos it ive .
La fig. 6 est une coupe transversale suivant la ligne 6-6 de la fig. 5 .
La fig. 7 est une vue semblable d'an tube luminescent, partie en coupe et partie en élévation, avec une partie en peu. arrachement, pour montrer une forme quelque différente de cathode thermo-émissive.
En référence plus particulièrement à la fig. 5, une sots ce de courant d'un potentiel déterminé, telle que la génératrice 10, foarnit du coarant en passant par les con- dactears 11 et 12, la résistance 14, les conducteurs d'en- trée 16 et 17, à l'anode 20, à la cathode 24 et aa filament 38, ainsi qu'au conducteur 21 qui est connecté au filament 22 enroulé en hélice. Ce dernier est maintenu à une certai- ne distance de la cathode 24, en partie par une pièce iso- lante 25, placée dans le collet de la cathode conique 24, et en partie par la pièce de support et de connexion éle c- trique 26, qui relie électriquement le filament 22 à la ca- thode conique 24 au point 28 sur sa base, comme représenté sur les figs. 5 et 6.
La cathode conique peat être faite en an métal réfractaire approprié, tel que nickel, cuivre, fer ou analogue, et est rendu fortement thermo-émissive au moyen
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d'une substance thermo-émissive, par exemple on peut recoa- vrir la face intérieure, oa la face extérieures ou les deax faces de cette cathode, d'une substance qui est non seule- ment stable à des températures élevées, mais est fortement thermo-émissive. Sur les fige. 5 et 6, la coache thermo-émis- sive est indiquée par des pointillés., Ces substances peu-vent comprendre des oxydes des éléments plas électro-positifs, ou des dérivés de ceux-ci.
Il a été constaté que des déri- vés d'éléments du groape alcalino-terreux sont avantageux, et les sous-oxydes de métaux alcalino-terreux conviennent apparemment de façon particulière à cet effet. Le terme "sous-oxydes" est destiné à désigner certains composés de métaux, qui contiennent une plas grande proportion da métal que les oxydes normaux Il a été constaté que la substance produite par décomposition de peroxyde de baryum en contact avec une surface de nickel et qai est considérée comme an soas-oxyde de baryum, est particulièrement désirable., Inapplication de la substance thermo-émissive, comme décrit ci-dessas,
à la partie métallique réfractaire de la cathode peat être obtenue en recouvrant cette dernière d'une pâte aqueuse oa émulsion de peroxyde de baryum, en séchant cette dernière et en soumettant la cathode, enduite de cette substance, à une température élevée, par exemple de 1000 C, de façon à produire la décomposition du peroxy- de et la production dian résida de sabstance tharmo-émissi- ve, qui est considéré comme étant le sous-oxyde de baryum.
Cette décomposition peut avoir lieu préalablement à la mise en place de la cathode dans le tube,pendant le montage de ce dernier, oa après cette mise en place de la cathode et pendant qu'on fait le vide dans le tube ou après que le vide a été c empiétement effectua dans celui-ci.
Un dispositif da genre décrit est propre à fonctionner avecdes courants de bas potentiel et d'intensité relative- ment élevée. Par exemple,on peat faire fonctionner le tube,
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représenté sur la fig. 5, avec an courant d'un potentiel de 220 volts, passant par la résistance 14, avec une inten- sité de 1 à 3 ampères, par exemple de 2,25 ampères, dans une enveloppe d'un diamètre de 30 m/m. Dans ces conditions, la décharge présente les caractéristiques d'an arc, et la chate de potentiel à travers la colonne gazeuse positive est beaucoup plas faible que lorsqu'on emploie des coarants de faible intensité.
Toutefois, à moins qae la cathode soit convenablement stabilisée, elle se désagrégerait rapidement, l'atmosphère gazeuse remplissant le tube serait rapidement évacuée, et le dispositif serait mis hors service. Cette désagrégation serait provo qaée parce qu'on appelle le bom- bardement de la cathode par des ions gazeux positifs. Con- formément à la présente invention, au contraire, la cathode est rendue stable et propre à donner an dispositif possédant une darde d'utilisation satisfaisante en pratique, par exem- ple de 2000 heures d'éclairage.
Comme il a déjà été indi- qué, on produit la stabilisation de la cathode en la ren- dant thermo-émissive dans la forma de réalisation de l'in- vention représentée sur la fig. 5, le chauffage de la catho- de pool être prodait automatiquement par le passage du cou- rant de décharge à travers l'élément chauffant associé avec la cathode. Ce chauffage automatique pendant le fonctionne- ment da tube , a lie a sans l'application de chaleur par czne source de chaaffage aaxiliaire.
La cathode représente par conséquent un dispositif auto-chauffant perfectionné. Le filament enroulé en hélice est constrait de telle manière que sa résistance est suffisante pour. porter sa température jusqu'à l'incandescence par le passage du courant de dé- charge à travers celai-ci, et le chaaffage ainsi produit est transmis à la couche de substance the rmo-émissive en grande partie par rayonnement.
Toutefois, pour l'amorçage du dispositif, on peut em- ployer an moyen de chauffage auxiliaire pour amener la ca- thode thermo-émissive à la température désirée et pour la
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placer ainsi dans des conditions où la chute de potentiel à la cathode est faible lorsqu'on fiait passer le courant de
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décharge . A cet effet, on pool employer an transformatear dévoltear, comprenant 1 Qenr oalment primaire teo et 1'enron- lement secondaire 31fl le premier étant alimenté de eoarant, par exemple'à' an potentiel de 110 volts à partir des bornes 32 et 33.
Le circait secondaire da transformatear comprend. l'interrupteur 35 et les conducteurs 36 et 37. lorsqu'on désire amorcer le fonctionnement du dispositif à décharge, on ferme l'interrupteur 35,et le coarant passe par les
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conducteurs 37, 17 et 21, le filamatlt enroulé en hélice 22, la pièce de support et de connexion 26, la cathode métalli-
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que coniqae 84, le conducteur d'entrée 15 et le condaetear 36, en portant ainsi le filament 22 et la cathode 24 à la tempéra tare nécessaire. Lorsque celle-ci est atteinte,on fait passer le coarant de décharge dans la cathode coniqae 24 et l'anode 20, à partir de la génératrice 10, en passant par la résistance 14,
à l'aide d'un dispositif fournissant de l'énergie additionnelle,qui sera décrit plus complète-
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ment ci-après; le tabe fonctionne alors oa. s Y illauiàne On peut ensuite ouvrir 1 Y mte r r ap te ar 35, et arrêter ainsi leatilisation da coarant de chauffage auxiliaire, le courant de décharge fournissant ensuite toate la chaleur nécessaire
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poar maintenir le filament oa élément chauffant à la tempé- ratare nécessaire, par le dispositif décrit, on peut abais- serla chute de potentiel à la catho de à une valeur très faible, par exemple à 10 oa 20 volts ou moins,
et augmenter ainsi sensiblement la longueur de la colonne gazease positi- ve capable de fonctionner avec la source de potentiel limité et accroître de façon porrespondante le rendement de l'en- semble da dispos itif
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Comme antre fa--tear, contribaant à accroître ce rende- ment et à faciliter l'amorçage da di.positif9 des plaques 46 et 47 sont disposées près et à 1 ?extériear de la paroi
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de l'enveloppe et sont connectées respectivement aag bornes d'u- ne source de potentiel, sur la fig.
5 aax bornes 40 et 41 de
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l'enroalement secondaire 42 d'an transformateur, dont l'enroa- lement primaire 43 est en circuit avec une génératrice 45.La construction et la disposition de ces plaqaes ont déjà été dé-
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crites el-dessas, de sorte qa'il n'est pas nécessaire de les décrire à nouveau.
L'énergie additionnelle, qai peut être ap- pli qaée à la colonna gazeuse aa moyen de ces plaques, sert à accroître la longueur de la colonne qa'on peut faire fonctionner et on remarqaera par conséquent et on notera toat particulière- ment que la cathode chauffée on cathode thermo-émissive décrite fonctionne en coopération et en combinaison avec ces plaques pour augmenter la longueur de cette colonne qai est susceptible
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d'être illuminée et de fonctionner de façon satisfaisante;l'in- vention porte par conséquent s or la combinais on de ces plaques avec une cathode the rmo-4mis s ive da façon géné rale , et pl as particulièrement, avec une cathode thormo-émissiva atlto-cMl1f- fante.
Le conte= gazeux da tube peut varier dans del.a rg6se limi- tes en ceql1i concerne sa composition. Il peut comprendre l'an qaelconql1e des gaz rares, te3s que l'hélium, le néon, l'argent le krypton ou le xénon. Il est toutefois à remarquer spéciale- ment que l'invention comprend l'emploi, en)combinaison avec les autres caractéristiques, de ces gaz rares possédant des gra- dients de potentiel particulièrement faibles, tels que l'argon, le krypton et le xénon, étant donné que l'emploi de ces gaz,
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seuls oa en oombinaison avec d'antres gaz, pepmmet, avec une source de potentiel limité, dï.llamïnar oa faire)fonctionner avec sl1ccès nns colonne gazeuse pins longue qae ce ne serait autre- ment le cas;
il y a par suite à noter particulièrement que l'invention comprend également la combinaison diane cathode
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thormo-émissive avec ana colonne gazeuse positive, comprenant an gaz à bas potentiel, tel que l'argon, la krypton,et le xénon, et avec des plaques ou, antres moyens, placés extérieurement au
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tube, pour aider a accroître la longueur de tube susceptible de fonctionner avec cette source de courant d'un potentiel limi- té ou déterminé.
La f ig. 7 représente une forme de réalisation , avec un gen- re un peu différent de cathode thermo-émissive en combinaison avec une disposition quelque peu différe-ite des circuits exte- rieurs par lesquels cette cathode peut être chauffée. La catho- de comprend un corps cylindrique creux horizontal 50, supporte a chaque extrémité par des bandes 51 et 52, qui l'entourent et qui sont connectées à une pièce transversale horizontale 54, qui a son tour est montee sur un fil métallique de support 56. Le filament enroulé en helice eu élément chauffant 57 est disposé a l'intérieur de cette cathode cylindrique;, s'étend sensiblement suivant l'axe de celle-ci et est connecté à et supporté par les fils métalliques 59 et 60.
Ces derniers sont connectés à des conducteurs d'entrée correspondants ol et 62 et ceux-ci sont destinés à faire partie d'un circuit de chauffage qui comprend les conducteurs 64 et 65, l'interrupteur 66 et l'enroulement secondaite 68 d'un transformateur, dont l'enroulement primai- re 70 fait partie d'un circuit, comprenant les bornes 72 et 73 et l'interrupteur 75, qui peut être fermé ou manipulé pour con- trôler le passage de courant à partir des bornes 72 et 73.
Le fil métallique 56 est connecté à un conducteur 76, lui- même connecté à l'une des bornes d'un interrupteur 78 ..En fer- mant cet interrupteur 78, on peut mettre la cathode 50,par l'in- termédiaire des conducteurs 51, 52, 56 et 76, en circuit avec la résistance 80, la source de potentiel 81, l'anode 82 et la co- lonne gazeuse . on remarquera également qu'il y a ainsi deux circuits indépendants, l'un comprenant le filament 57, l'in- terrupteur 66 et le transformateur 68-70, etl'autre circuit comprenant l'anode 8, la colonne gazeuse positive, la cathode 50, l'interrupteur 78, les conducteurs 83 et 84, la résistance 80 et la génératrice 81. En l'absence des connexions représen- tees par les lignes en traits interrompus 86 et 87, les deux circuits sont entièrement distincts.
La cathode, préalablement
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à et pendant le fonctionnement du tube, peut être chauffée par Ja source indépendante de courant de chauffage représentée par le transformateur 68-70. Dans cette forme de réalisation particu- lière de l'invention, la cathode n'est pas chauffée automati- quement par le courant de décharge, uette cathode peut, comme il a déjà été décrit en référence a la fig. 3, comporter sur sa face intérieure, sur sa face exterieure, ou sur ses deux faces, une couche de matière émissive appropriée, représentée sur la fig. 7 par des pointillés.
On peut toutefois, par un léger chan- gement des connexions, transformer la cathode représentee sur la fig. 7 en une cathode auto-chauffante, qui n'exige pas l'ap- plication d'une source indépendante de courant, pour fournir la chaleur nécessaire pendant l'illumination du tube . ue change- ment dans les connexions peut être effectue comme suit :
On établit la connexion entre les conducteurs 64 et 76, com - me indiqué par la ligne en traits interrompus 86, et l'inter- rupteur 78 étant ouvert, on établit la connexion entre les con- ducteurs 65 et 88 comme indiqué par la ligne en traits interrom- pus 87. De cette manière, le filament ou élément chauffant 57 est montê en série avec la cathode, et le filament et la catho- de sont tous deux montés en série avec le circuit de décharge.
Le courant de décharge ne peut plus passer par le circuit de décharge, étant donné que l'interrupteur 78 est ouvert, et est par conséquent oblige de passer à partir de la cathode 55 par les conducteurs 56, 76, 86, 67, 61, 459, par l'élément chauffant ou filament, de là par les conducteurs 60, 62, 65, 87 et 88 et dans le circuit de décharge. Préalablement à l'illumination au cube, la cathode peut être portée à la température désirée par Le passage du courant à travers le circuit de chauffage, comme dé- crit, l'interrupteur 66 étant fermé à cet effet . -Lorsque le courant de décharge est appliqué et que le tube s'illumine, on peut ouvrir 1'interrupteur 66.
Les plaques representées sur la fig. 7 peuvent être montées en série avec une source appropriée quelconque d'énergie de po- tentiel, comme indiqué par les conducteurs 90 et 91, munis des signes + et - .
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On remarquera que 1 invention comprend des moyens pour accroître la longueur de la colonne gazeuse positive capable de fonctionner avec une source de potentiel déterminé ou limité et pour accroître ainsi le rendement d'un dispositif à décharge dans une atmosphere de gaz fonctionnant avec cette source de po- tentiel limité.
Il est très avantageuz d'avoir des tubes à dé- charge dans une atmosphère de gaz capables de fonctionner avec un faible potentiel, étant donne que ceci permet l'emploi de courants beaucoup plus intenses qu'il n'est possiole lorsqu'on emploie un potentiel êlevép avec un accroissement résultant dans la quantité d'énergie électrique appliquée et un accroissement résultant dans l'intensite de la lumière émise, en même temps qu'un aoaissement de la chute de potentiel à travers la colonne gazeuse positive.
L'invention présente encore l'avantage de supprimer l'emploi d'un équipement à haute tension et par con- sequent de permettre le fonctionnement de ces dispositifs à décharge dans une atmosphère de gaz sur des lignes habituelles de distribution de courant a bas potentiel.
Comme déjà aecrit, l'invention comprend l'utilisation de courants relativement intenses, ce qui produit une diminution dans le gradient de potentiel a travers la colonne gazeuse. Il est préferable, conformément à l'invention, de maintenir la densite de courant entre il,15 et 0,60 ampère par centimètre car- re de section transversale de la colonne gazeuse, bien que ces limites puissent être plus étendues, par exemple de 0,1 à 1,0 ampère par centimètre carré.
Par exemple, dans un tube possédant un diamètre extérieurde 30 millimètres et un diamètre interieur de 27 millimètres, le courant employé peut être de 2,25 ampères ce qui correspond à une densité de courant d'environ il,4 ampère par centimètre carré de section transversale de la colonne gaze se positive, qui peut être un mélange de néon avec une faible proportion d'argon, krypton ou xénon.
Le réglage de la densité de courant est par conséquent un autre facteur contribuant à l'abaissement du gradient de potentiel et à l'accroissement du rendement du dispositif, évalué en fonction de la longueur de
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tube capable de fonctionner avec une source de faible potentiel déterminé et capable d'être illuminée par ce faible potentiel, agissant en coopération avec les autres éléments de l'inven- tion, tels que décrits ci-dessus.
Un autre facteur, contribuant a l'accroissement: de la lon- gueur de tube capable d'être illuminée et de fonctionner avec une source de faible potentiel, consiste dans le réglage de la pression du gaz rare, dans le choix et le maintien de pressions correspondant à un gradient minimum de potentiel, et dans la relation entre ces pressions et le diamètre du tube. Par exem- ple, lorsque le gaz remplissant le tube consiste en grande part- tie en neon, il y a lieu d'employer, en combinaison avec les autres éléments de l'invention, une pression comprise entre 7 et 8 millimètres pour un tube d'un diametre extérieur ne 11 millimètres, et une pression comprise entre 1 et 3millimètres pour un tube d'un diamètre extérieur de il millimètres.
.En résumé, l'invention porte sur,la combinaison de moyens pour obtenir une longueur maximum de colonne gazeuse positive d'un diamètre donné quelconque, capable de s'illuminer et de fonctionner avec une source de potentiel déterminé.
Cette combinaison comprend les facteurs ou éléments sui- vants: le). Des plaques disposées extérieurement à l'enveloppe du tube; go. L'emploi d'une enveloppe en une matière possédant une constante diélectrique élevée ;
3 . Une cathode donnant lieu à une faible chute de poten- tiel, plus; spécialement une cathode tnermo-émissive stabilisée;
4 . L'emploi d'un gaz renfermant de l'argon, du krypton, ou de xénon;
5 . L'emploi de courants d'intensités élevées;
6 . La détermination et l'emploi de pressions optima.
L'expression Il gaz à bas potentiel", telle que employée dans la présente description, désigne l'un aes gaz rares argon, krypton ou xénon. Comme déjà indiqué, il y a lieu de prendre soin de proportionner ces gaz avec les autres gaz à employer,
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étant donné que le faible gradient de potentiel des gaz rares argon, .Krypton ou xenon a tendance à réduire l'intensité de la lumière emise par les autres gaz mélangés à ceux-ci, tels que le'xénon ou l'helium. Dans le cas d'argon, il y a lieu d'en melanger environ 0,5% à du néon ou à de 1 helium ou à des mélan- ges de ceux-ci; cette addition d'argon abaissera sensiblement le gradient de potentiel du mélange de gaz sans modifier sensi- blement la couleur désirée et l'intensité de la lumière.
Dans le cas de krypton et de xénon, il est désirable d'employer des proportions plus faibles que dans les cas d'argon, et il y a lieu de distinguer par conséquent entre ces gaz argon, krypton et xénon. Dans le cas ae krypton, on ne doit pas en employer plus de 0,3 % environ et, dans le cas de xénon, pas plus de 0,15%. L'intensité de la lumière émise par ces gaz à bas po- tentiel est relativement faible, comparativement à celle du néon et de l'hélium, et la limitation des proportions des gaz à bas potentiel a pour but d'obtenir un abaissement sensible du gradient de potentiel dans le mélange résultant, sans nuire à la couleur et a l'intensité de la lumière.
Dans des cas où ces considérations sont relativement peu importantes, on peut accroi- tre les proportions de ces gaz à bas potentiel au delà de celles mentionnées ci-dessus. il est bien entendu qu'on peut, sans s'écarter du principe de l'invention, apporter de nombreuses modifications aux formes de realisation décrites et représentées, qui n'ont été données qu'a titre d'exemples.
REVENDICATIONS
1 . ün tube luminescent a décharge dans une atmosphère de gaz, comprenant des éléments de capacité disposés sur ou au voisanage de la paroi du tube, pour la transmission d'énergie au gaz contenu dans le tube.
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