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TUBE D'ECLAIRAGE A DECHARGE ELECTRIQUE.
La présente invention se rapporte aux dispositifs d'éclairage à décharge électrique dans lesquels une décharge électrique à travers des gaz rares produit l'émission de lumière*
La présente invention a pour objet un dispositif de ce genre qui donner à l'oeil, l'impression que la lumière est blanche.
La présente invention a, en outre, pour objet, un dispositif d'éclairage de ce genre dans lequel un tube est rempli d'une atmosphère gazuse contenant une grande proportion d'hélium et qui est, néanmoins, capable d'émettre une lumière donnant l'impression d'une lumière blanche et qui possède, égaiement, une grande durée de fonctionnement,
malgré la tendance que l'hélium présente d'être absorbé ou rendu inafficace par l'action des élec-
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trodes et d'autres phénomènes*
L'inventionencore pour objet un dispositif d'éclairage par tubes' lumineux contenant un mélange d'hélium et d'argon établi en proportions telles que la couleur de la lumière émise par ce mélange donne à loeil l'impression d'une lumière blanche par une combinaison appropriée des spectres des'gaz formant @e mélange.
L'invention a également pour objet un dispositif d'éclairage par tubes lumineux qui., quoique contenant un gaz relativement très actif à une pression comparativement faible possède, néanmoins, une durée de fonctionnement remarquable*
L'invention a encore pour objet l'utilisation@ d'un mélange de gaz en proportion appropriée à l'émission d'une lumière donnant l'impression de la lumière blanche et qui, à une pression relativement basse et avec un rondement énergétique élavé, est capable do fonctionner avec des électrodes établies de manière telle que la combinaison de ces éléments donne une lumière blanche d'une grande durée.
Lorsque de l'hélium est utilisé comme chemin de passage d'une décharge électrique dans une atmosphère gazeuse contenue dans un tube pourvu d'électrodes, la disparition de l'hélium est ordinairement très rapide., probablement en raison de son action destructrice sur la cathode. La durée du dis- positif peut être augmentée en'utilisant de l'hélium à une pression relativement élevée, par exemple, de 10 à 15 m/m de mercure., maisl'augmentation de durée ainsi obtenue n'est pas suffisante pour répondre à certains besoins de l'industrie et, en outre, la consommation d'énergie par unité de volume de gaz soumis à ces pressions élevées est si importante que le rendement du dispositif considéré comme moyen de production de lumière se trouve abaissé considérablement.
D'autre part, lorsque -de l'hélium est utilisé à des pressions plus efficaces, par exemple., des pressi ons voisines ou inférieures à 5 m/m ,
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la durée du dispositif est extraordinairement courte et pout être réduite à 30 ou. 50 heures. En outre, la couleur de la lumière émise par l'hélium, nome aux basses pressions, est une couleur brunâtre qui ne donne pas à l'oeil l'impression (la blanc.
Suivant la présente invention$ la coloration jaunâtre de la couleur de 1'hélium est blarchie par la coopération d'argon dans l'atmosphère gazeuse du dispositif d'éclairage, ce dernier gaz étant utilisé en proportion suffisante à l'obtention de ce résultat, quoique la quantité d'argon ainsi utilisée dans ce but soit relativement faible par rapport à la quantité d'hélium. La proportion d'argon nécessaire à l'obtention de ce résultat est cependant beaucoup plus grande que celle qui serait requise pour obtenir seulement une réduction du gradient de potentiel du mélange gazeux. Par exemple, les proportions d'hélium et d'argon peuvent être représentées par 99,6 % d'hélium et 0,4 % d'argon.
Sous l'action d'une décharge élec- trique appropriée, un tel mélange est capable de fournir une lumière blanche. Par l'expression "lumière blanche, ici utilisée, il faut entendre une lumière qui donne à l'oeil une impression similaire à celle de la lumière solaire reflétée par une surface blanche, telle qu'une surface de papier blanc ou de marbre blanc.
La couleur prédominante de l'argon est bleue et son effet sur la coloration jaunâtre de l'hélium est analogue à l'effet du "bleu" utilisé en blanchisserie pour donner 1'impression du blanc aux articles blanchis.
L'importance de la, préparation soigneuse du mélange hélium-argon ost évidente si l'on explique qu'un mélange d'hélium . :d'argon dans lequel la proportion d'argon est supérieure à 0,6 % serait Lui mélange dont la lumière donnerait à l'oeil l'im- pression d'une lumière moins blanche que celle désirée.
Il a été constaté qu'un mélange d'hélium et d'argon soi- gneusement exécuté dans la proportion ci-dessus indiquée est capable d'émettre une lumière blanche présentant les caractéris-
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tiques désirées lorsqu'on soumet ce mélange à l'action d'une décharge électrique,, mais que ce mélange est généralement inapte aux applications industrielles en raison de la, disparition rapide de l'hélium, particulièrement aux basses pressions considérées de 3à 5 m/m, par exemple, de sorte que toute application indus- trielle de ce mélange serait difficile en raison de la courte durée de fonctionnement du dispositif.
En utilisant des électrodes convenablement stabilisées en combinaison avec uh mélange hélium-argon des pressions de 3 à 5 m/m, et en utilisant l'hélium et l'argon dans les proportion correctes ci-dessus indiquées, on réalise un dispositif qui a:
1 . un rendement énergétique très élevée c'est-à-dire qui:a une consommation relativement faible d'énergie par unité de longueur du tube ou par unité de volume du gaz, et donne une émission de lumière relativement élevée pour une consommation d'énergie électrique donnée,comparée à celle dos mélanges gazeux utilisés à des pressions plus élevées.
2 . une grande durée de fonctionnement malgré la basse pression utilisée et, par suite, la quantité relativement faible de gaz présent.
3 . la propriété d'émettre une lumière donnant à l'oeil l'impression de la lumière blanche.
La stabilisation des électrodes ou. de¯la cathode peut être opérée de différentes manières. A ce sujets il y a, lieu de remarquer que l'électrode est stabilisée, non seulement de manière à donner une longue durée de fonctionnement au dispositif en réduisant l'absorption de l'hélium, maisqu'elle agit, également, de manière telle que la proportion convenable d'argon et d'hélium mécessaire pour l'émission d'une lumière blanche soit maintenue.
La proportion d'argon est très petite par rapport à celle de l'hélium et quoique l'hélium tende à être absorbé beaucoup plus rapidement que l'argon, ce dernier gaz tendrait ordinairement à disparaitre rapidement en raison de la trèsfaible proportion dans laquelle il est utilisé.
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La présente invention donna, cependant, dea moyens de stabilisation à l'aide desquels l'équilibre entrela très petite proportion d'argon et la grande proportion d'hélium peut être maintenu, de sorte que la couleur de la lumière émise par le mélange d'hélium et d'argon peut être maintenue de manière plus ou moins constante.
Dans le cas d'utilisation de courant continu, il est nécessaire de stabiliser seulement la cathode, tandis que, dans le cas de courant alternatif, chaque électrode agissant alternativement comme cathode, il est nécessaire de stabiliser les deux électrodes.
Une méthode de stabilisation d'une cathode destinée à coopérer avec les autres éléments de la combinaison consiste à garnir la cathode d'un métal du groupe alcalin tel que du sodium, du potassium, du lithium, du caesium ou autre. Par exemple, une cathode en fer, en cuivre ou en nickel reoouverte ou garnie de toute autre manière, de caesium métallique peut être utilisée.
Au lieu de caesium,du potassium peut être utilisé de manière similaire et avec une électrode ainsi établie, on obtient un tube dont la durée de fonctionnement peut être de 340 heures environ,
Dans quelques cas, on peut utiliser une cathode chaude comprenant un filament métallique, ce filament étant établi, par exemple, le manière à pouvoir être porté, au moyen d'une source électrique auxiliaire, à une température élevée ou à l'incandescence.
Dans ces circonstances, l'émission d'électrons par la cathode chauffée tend à préserver celle-ci du bombardement par les ions positifs de gaz, tel que l'hélium, favorise l'augmentation de la durée du tube et conserve un équilibre convenable entre la petite proportion d'argon et la grande proportion d'hélium.
On a trouvé, cependant, que si la cathode est pourvue d'oxydes appropriés ou de produits appropriés de décomposition, la durée du tube est augmentée remarquablement et la conserva- tion d'un équilibre convenable des proportions de gaz utilisé,
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. et, par conséquent, la conservation d'une lumière présentant les qualités requises sont assurées à un degré remarquable*
Par l'utilisation de ces moyens, on obtient un tube capable de fonctionner trois mille heures ou plus, bien que la pression du gaz soit de 5 m/m environ ou moins, et bien que le gaz utilisé soit constitué principalement par de l'hélium.
Ceci est -on opposition avec le résulta,t obtenu en utilisant un métal alcalin comme agent stabilisateur, ainsi que cela a. été ci-dessus décrit, l'utilisation de ce métal donnant des dispositifsde durée notablement inférieure. En outre,, l'équilibre entre la très petite proportion d'argon présent dans le mélange et la grande proportion d'hélium contenue dans celui-ci est maintenu de façon satisfaisante.
Pour réaliser la stabilisation, des oxydes des éléments électro-positifs peuvent âtre utilisés,, 'par exemple, des oxydes des métaux alcalino-terreux et, dans quelques cas, des oxydes des métaux des terres rares.
Les oxydes utilisés sont déposés ou appliqués sur la cathode où les électrodes de manière à constituer un revêtement adhérent permanent. Les oxydes eux-mêmes peuvent être utilisés dans ce but ou ils peuvent être obtenus par décomposition thermolytique de composés convenables.
Les sous-oxydes sont particulièrementdésirables. Ceux- ci peuvent être produits en recouvrant, une électrode métallique réfractaire avec un dérivé oxygénée par exemple, un peroxyde et en décomposant ce composé par la chaleur en présence du métal réfractaire de l'électrode, métal qui peut être du fer, du nickel, du cuivre, etc.
Par exemple, une électrode en fer peut être recou- verte de peroxyde de baryum,, puis soumise l'action de la cha- leur pour déterminer la décomposition ou la réduction de'ce) peroxyde et obtenir un revêtement réduit ou un sous-oxyde qui possède les propriétés stabilisantes ci-dessus décrites et qui., utilisé en combinaison avec le mélange hélium-argon de la manière
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indiqua donne les résultats qui ont été exposés¯
Les dessins schématiques ci-joints donnés à titre d'exemple et qui ne sauraient en aucune façon limiter la portée de la présente invention montrent s
Fig. 1, un tube pourvu d'électrodes et contenant une atmosphère gazeuse du type oi-dessus décrit,
Fig.
2, une électrode métallique réfraotaire pourvu d'un revêtement convenablement stabilisé.
Le tube 1 peut être cintré de toute manière désirée; ici., il a la tonne d'un U. Il est pourvu d'électrodes 2; ces électrodes sont reliées à une souroe de courant électrique non représentée et capable de produire, par décharge électrique à travers ce tube, l'émission de lumière. L'électrode 2 représentée à plus grande échelle dans la fig. 2 est une cathode dans le cas où l'on utilise du courant continu.
Lorsqu'on emploie du courant alternatif, les électrodes disposées à, chaque extrémité du tube peuvent être identiques ou bien la oathode peut être construite de la, manière décrite et une double anode peut être utilisée. L'électrode 3 consiste, lois en un cylindre métallique creux, tel qu'un cylindre de nickel, ouvert à l'une de ses extrémités et pourvu, intérieu- rement, d'un enduit convenable 3, ainsi que cela a été décrit, Le tube est rempli aveo un mélange d'hélium et d'argon à une pression de 3 à 5 m/m de mercure, par exemple, à une pression de 4 m/m de mercure.
La proportion d'argon dans le mélange est telle qu'elle modifie nettement le, coloration de la lumière émise par l'hélium seul et cela, dans la limite désirée et suffisante à l'obtention d'une lumière donnant à l'oeil l'impression du blanc, cette lumière résultant de la combinaison des spectres de l'hélium et de l'argon* La propor- tion d'argon qui a été trouvée appropriée à l'obtention de ce résultat est, comme il a été dit, d'environ quatre dixièmes d'un pour cent.
Comme la pression totale dans le tube est de
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l'ordre de 3 à 5 m/m de mercure, on peut noter que la quantité d'argon est extrêmement petite et que l'invention donne un moyen d'éviter la destruction ou l'absorption de cette quantité d'argon extrêmement petite ou la modification de cette proportion extrêmement faible d'argon et, par suite, de maintenir une valeur convenable au rapport de la proportion de l'argon à l'hélium.
Les électrodes 2 du tube sont reliées par le conducteur 4 à une source d'énergie électrique, non repré- sentée, qui peut comprendre un transformateur capable de fournir au tube un courant dont l'intensité est de .25 milliampères environ à un potentiel de 15.000 volts dans le cas d'un tube de 5 mètres de long environ et d'un diamètre de 11 m/m; le courant fourni peut être du courant alternatif et, dans ce cas, les deux électrodes peuvent être de construction et de composition identiques et peuvent agir, alternativement, comme cathode et comme anode.
L'éleotrode ou la cathode représentée dans la Fige 2 consiste en un cylindre de nickel fermé à une de ses extrémités. Ce cylindre est pouxwu intérieurement d'un revête- menr qui, ici, est désigné sous le nom de sous-oxyde de baryum, ce revêtement étant obtenu, par exemple, par la décomposition thermolytique du peroxyde de baryum en contact avec le cylindre de nickel.
En fonctionnement, les électrodes étant reliées à une source convenable de potentiel, une décharge électrique est envoyée à travers la colonne gazeuse pour produire une colonne positive de lumière et cette décharge peut être envoyée pendant plus de 2.000 heures par exemple, 3000 heures ou plus, la lumière conservant, pendant tout ce temps, une intensité et des qualités constantes.
Ainsi, l'invention pernet de réaliser un dispositif d'éclairage par décharge électrique dans une atmosphère
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gazeuso, ce dispositif étant capable de fournir, pendant une durée de fonctionnement considérable, une lumière donnant à l'oeil l'impression du blanc e't qui est, par conséquent, une lumière apparemment blanche ou pseudo-blanohe.
Il y a lieu de remarquer que la proportion d'argon nécessaire pour produire une lumière qui est blanche suivant la définition qui a été ci-dessus donnée exige un réglage attentif et que, dans l'exemple concret qui a été donné, cette proportion doit être inférieure à six dixièmes d'un pour cent et être, par exemple, de quatre dixièmes d'un pour cent. Par lumière blanche, on doit entendre une lumière qui est apparemment blanche pour la distinguer de la lumière qui est blanche en ce sens qu'elle a un spectre bien équilibré comme celui de la lumière solaire. pour l'obtention d'une lumière ainsi définie sous le nom de lumière blanche, il y a également lieu de noter que la valeur de la pression de l'atmosphère gazeuse du tube joue un rôle important.
Lorsque le mélange d'hélium et d'argon est utilisé à des pressions supérieures à 5 m/m de mercure la couleur n'est pas aussi nettement blanche à l'oeil que lorsque la pression totale du mélange gaze&x est inférieure à 5 m/m et que cette couleur peut même être nettement jaune.
La proportion de l'argon à l'hélium en combinaison avec la valeur de la pression totale du mélange gazeux utilisé est donc une des caractéristiques de la présente invention.
Les avantages de l'invention ont été exposés en détails et les modes préférés de mise en oeuvre ont été décrits. dépendant, il doit être compris que des modifications nombreuses peuvent , être apportées sans sortir des limites de la présente demande de brevet et en obtenant tout ou partie de ces avantages ou tout autre'résultat avantageux
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dû à l'application de tout ou partie des moyens ci-dessus définis.
REVENDICATIONS.
1.- Tube lumineux à décharge électrique caractérise par une enveloppe transparente contenant des électrodes et un mélange d'hélium et d'argon en proportions appropriées à l'émission d'une lumière blanche.