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" Perfectionnements aux tubes luminescents ".
La présente invention se réfère à des disposi- tifs luminescents à décharge de gaz, et en particulier' à des dispositifs pouvant émettre une lumière blanche ou colorée, sous l'influence d'une décharge électrique à basse tension, suivant la description détaillée don- née ci-après.
Sous une de ses formes, l'invention fournit une nouvelle lumière blanche améliorée et sous une autre forme, elle donne une nouvelle lumière bleue ou colorée.
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L'invention donne également une nouvelle lu- mière améliorée comprenant du crypton et des moyens poux obtenir une augmentation de l'intensité de la lumière émise.
L'invention comprend une combinaison de gaz à basse tension et une cathode de basse tension. Pour les besoins de la présente invention, le terme "gaz de bas- se tension" se réfère plus particulièrement à l'argon, orypton ou néon, et tout spécialement au crypton et au xénon. Selon l'invention, le crypton est rendu lu- mineux par la décharge d'un courant électrique de basse tension et en vue de réduire la chute de potentiel dams la colonne positive de façon à pouvoir augmenter la longueur du tube susceptible de fonctionner sous une tension donnée, on emploie une densité de courant ou un courant relativement élevé.
Dans un tube d'un diamètre extérieur de 11nm. et d'un diamètre Intérieur de 8 mm., le courant utilisé peut s'étendre de 300 @ 500 milliampères par exemple, ce qui correspond approximativement à une densité de ,courant de 0,6 à 1 ampère par centimètre carré de section transversale de tube ou de la colonne de gaz.
En augmentant la densité de courant on ne diminue pas seulement la chute de tension par centimètre dans la colonne de gaz, mais on augmente aussi l'intensité de la lumière émise, la présente invention fournissant les moyens d'augmenter non seulement la longueur d'un tube de diamètre donné et pouvant fonctionner sous une tension donnée, mais aussi l'intensité de la lumière, de manière que les deux facteurs importants, à savoir la longueur du tube et l'intensité de la lumière, sont augmentés.
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L'invention comprend, en outre, en partie, la combinaison d'un gaz de basse tension approprié, tel que le crypton, avec des moyens permettant le fonction- nement du crypton dans des limites contrôlées de va- leurs relativement élevées de densités de courant. Le terme "rendement" peut ici être exprimé en termes de la longueur de tube susceptible de fonctionner à l'aide d'une source d'énergie d'une tension préalablement dé- terminée. Avec un tube d'un diamètre donné, la longueur du tube, et par conséquent le volume de lumière émise par la radiation de la colonne positive dépend, dans une large mesure, de la chute de teqsion par centimè- tre de longueur de tube.
Plus la chute de tension par centimètre est faible, plus est grande la longueur en centimètre de tube susceptible de fonctionner avec suc- cès et conséquent plus le rendement de la lampe ou du tube est élevé.
Un autre facteur important dans l'utilité et le rendement de la lumière, au point de vue d'éclairage est l'intensité ou le pouvoir éclairant en bougies de la lumière fournie par un courant sous une tension don- née, la présente invention fournissant les moyens d'- augmenter non seulement le rendement de la lumière, exprimé en termes de longueur de tube, mais aussi des moyens pour augmenter l'intensité ou le pouvoir éclai- rant en bougies de cette lumiète. Ce moyen comprend l'- emploi des densités de courant dans des limites contrô- lées, suivant la spécification donnée ci-après.
L'invention comprend non seulement la combinai- son d'un gaz de basse tension et des moyens pour aug- menter le rendement et l'intensité de la lumière émise, mais aussi la combinaison d'une nouvelle cathode amélio- rée, par laquelle la durée effective du tube est grande* ment augmentée et la chute de potentiel à la cathode
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réduite. La chute de potentiel à la cathode concourt en outre à la réduction de la chute de tension dans le tube en entier ainsi qu'à l'amélioration du rendement exprimé en termes de longueur de tube.
Un autre moyen pour aug- menter l'intensité et par conséquent le rendement de la lumière fourni par l'invention est l'emploi, en combi- naison avec les dispositions indiquées plus haut, d'une substance telle que le mercure, qui, après activation, émet une lumière relativement intense et augmente non seulement l'intensité de la lampe au point de vue du que pouvoir éclairant, mais permet aussi/l'émission de lumière prenne une couleur désirée qui, dans le cas du mercure, est bleue.
L'invention sera décrite en se référant aux dessins ci-joints représentant la réalisation de l'- appareil et les moyens pratiques de fonctionnement, étant entendu que l'invention n'est pas limitée par cette peprésentation.
Dans le dessin, le tube 1 à décharge de gaz est représenté courbé, ayant la forme de la lettre A. L'- appareil est muni à ses extrémités des électrodes 2 et
3 connectées à une source de courant,, par exemple une génératrice 4 à 110 volts. Le tube possède un diamètre de 11mm., contient du gaz crypton à une pression de 5 à
15 mm., la résistance en série étant telle qu'elle puis- se fournir une densité de courant dans une limite con- trôlée de, par exemple, 300 à 500 milliampères, cor- respondant à une densité de courant de 0,6 à 1 ampère par centimètre carré de section de tube.
Dans ce cas, et dans les conditions décrites plus loin, la chute de tension dans lu colonne positive entre,les électrodes 2 et 3 peut être de l'ordre de 10 à 20 volts, par 30,5 cm., la longueur du tube entre
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les électrodes pouvant âtre de 50 à 100 cm, et par exem- ple de 75 cm. environ. La cathode telle que représentée sur le dessin est une substance réfractaire métallique, telle que fer, cuivre, nickel, etc.. ayant%ne forme appropriée telle qu'tn cylindre creux fermé, une ex- trémit6 et pourvu d'une couche d'une substance réduc- trice de potentiel, telle que potasse, lithium, sodium ou autres substances réductrices et stabilisatrices.
La substance de réduction de potentiel faisant l'objet de cette description peut être produite à l'- état naissant par la décomposition de sels ou autres composés qui donnent un résidu métallique ou à haut pouvoir d'émission quand ils sont soumis à une haute température. La cathode peut, par exemple, être traitée avec un sel décomposable, tel que le nitrate de potas- sium ou l'azide de potassium, ca dernier pouvant être décomposé pour donner un résidu actif, réducteur de po- tentiel, à grand pouvoir d'émission, en faisant passer à travers le tube entre la cathode 2 et l'anode 3 un fort courant de décharge, ceci constituant une partie du procédé pour la construction du tube, c'est-à-dire la cathode 2,
traitée avec la substance devant donner le résidu réducteur de tension est mise en place dans l'appareil de décharge, ce dernier est vidé, et on fait passer un fort courant de décharge à travers le tube entre la cathode et l'anode 3 pour décomposer la couche de la cathode chauffée et aider ainsi à l'obtention d'un vide poussé, en faisant chasser les produits de décomposition des gaz et les gaz occlus. L'évacuation et le chauffagesont poursuivis jusqu'à la décomposition de la couche cathodique au degré voulu, en admettant
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ensuite dans le tube les atmosphères de gaz voulues, tels que crypton, de préférence entre certaines limites de pression contrôlées, de 2 à 30 naît. par exemple.
Au lieu de couvrir la cathode d'une couche métallique d'- émission ou d'un résidu approprié résultant de la dé- composition d'un sel de composé d'un métal d'amission électro-positif, il est possible de munir la cathode ou les parois du tube, ou les deux, d'une couche ou pellicule comprenant seulement la substance émettrice déposée, telle que par exemple le potassium, le sodium., le lithium, le césium et similaires. Ceci peut avoir lieu en distillant le métal vers la chambre cathodique ou en y plaçant une petite boule de ce métal qui sera projeté aux environs de la cathode ou sur celle-ci en vaporisant le métal soit au moyen de la chaleur fournie par la décharge d'un fort courant ou par de la chaleur extérieure.
Comme indiqué sur le dessin, la cathode 2 et l'anode 3 font partie d'un circuit de décharge compre- nant le fil de plomb 8 et le fil 9, la résistance 5, le fil 10, la génératrice 4, le fil 12, le fil 14, et le fil en plomb 16. Les fils en plmmb 8 et 16 sont connectés à leurs électrodes respectives par des organes de pression en verre 18 et 19. Les électrodes sont munies de bagues 20, servant à tenir les électrodes à l'écart des parois de la chambre. La disposition re- présentée sur la figure se réfère à l'emploi des élec- trodes à courant continu.
Si le courant alternatif est utilisé, les deux électrodes peuvent être de la marne forme et marne composition, et reliées à la génératrice
4 par une réactance appropriée, afin d'empêcher les tremblottements qui ne tarderaient pas à se produire en raison de la périodicité du courant. Une autre dis-
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position des électrodes pour l'emploi du courant alter- natif comprend une paire d'anodes analogue à l'anode 3 fonctionnant ensemble avec la cathode unique, telle que la cathode 2.
Bien qu'un gaz comme le crypton dans un tube ayant les propriétés décrites et fonctionnant comme in- diqué émette une lumière d'une intensité suffisante pour de nombreuses applications, l'invention prévoit, en combinaison, l'emploi d'une substance additionnelle comme le mercure pour augmenter l'intensité émise par le tube et pour donner une lumière d'une certaine cou- leur. Cette augmentation d'intensité de lumière et l'- obtention de l'effet de couleur voulu peuvent être pro- duites en ajoutant une petite quantité de la matière envisagée, telle que le mercure, dans le tube avant le scellement. pendant le fonctionnement du tube, le mer- cure est vaporisé, la lumière émise par le tube étant une combinaison de la lumière émise par le mercure et par le c ry pt o n.
L'invention offre en plus l'avantage d'une combinaison d'un tube contenant du mercure et fonction- nant à une densité de courant relativement élevée et telle que la chaleur suffisante développée empêche la condensation du mercure même à des températures très basses. En place de crypton, on peut employer du xénon, du moins pour certaines applications. Le xénon a l'- avantage de possèder un gradient de potentiel plus bas, mais par contre, dans certaines applications, sa lumiè. re est plutôt bleuâtre en comparaison avec la lumière émise par le crypton, qui est plus blanche, bien que, si on doit employer une combinaison du xénon et de mer- cure, la couleur légèrement bleue du xénon ne détone pas.
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Dans certaines autres applications, on peut em- ployer l'argon à la place du crypton, mais le premier a le désavantage d'avoir un gradient de potentiel un peu plus élevé que le crypton et le xénon. Il ne se prête par conséquent pas aussi bien pour la production de la forme la plus efficace de lumière.
L'expression de lumière blanche dans la spécifi- cation présente a une signification spéciale et dénote une lumière qui transmet à l'oeil une impression de blancheur, plutôt qu'une lumière ayant un spectre riche et bien proportionné.
En résumée l'invention comprend une combinaison et sous-combinaison d'un gaz dénommé dahs la spécifica- tion : de basse tension, pouvant fonctionner avec un ren- dement et une intensité élevés, par une décharge à tra- vers ce gaz d'un courant électrique dont la densité re- lativement élevée est susceptible d'être contrôlée, des moyens d'augmenter l'intensité comprenant un courant à densité élevée et une substance augmentant l'intensité et produisant les couleurs, une électrode de basse ten- sion ou cathode pourvue d'un métal alcalin ou un métal équivalent, et une source de courant d'une tension don- née. L'emploi des courants à densité élevée rend néces- saire la diminution des crachements: à cet effet, on emploie le métal alcalin, qui sert également pour rédui- re la chute de tension à la cathode.
On choisit de préférence une échelle de densité de courant entre 0,5 et 1, 5 ampères par centimètre carré de section transversale de tube, c'est-à-dire la section transversale de la colonne positive permet- tant d'obtenir une intensité appropriée et un rendement
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correspondant d'énergie. -Pour certaines utilisations, l'échelle des densités peut être plus large, par exem- ple entre 0,05 et 1,5 ampères par centimètre carré. En employant une substance productrice de couleur et sus- ceptible d'augmenter la lumière, telle que le mercure la densité de courant devra être corrélative avec la substance intensificatrice.
En employant par exemple le ! crypton comme ci-dessus, sans le mercure, une densité de courant d'environ 1,5 ampères par centimètre carré de section transversale de colonne de gaz donnera de bons résultats, tandis que si l'on emploie le mercure ensemble avec le orypton, on peut atteindre une intensif té et un rendement de même ordre de grandeur avec une densité de 0,6 ampères par centimètre carré de section transversale de la colonne de gaz.
Dans un des modes de réalisation, l'invention comprend, en combinaison, une enveloppe, une atmosphè- re de gaz constitué par un gaz de faible potentiel, tel que le crypton, des moyens pour abaisser le gradient du potentiel et d'augmenter l'intensité de la lumière émi- se par le gaz par des moyens tels que la fourniture de courant à densité élevée selon la description donnée, une cathode de basse tension munie d'une substance à haut pouvoir d'émission métallique alcaline ou d'alcali, selon la description donnée et une source de courant d'- une tension donnée et relativement basse.
L'invention prévoit en outre une lumière blan- che ou colorée spécialement appropriée pour enseignes lumineuses, ayant un rendement très amélioré, exprimé en centimètres de longueur de tube, et une intensité de lumière grandement améliorée et enfin une longue durée.
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Après la description de l'invention et des modes de réalisation de celle-ci, il est bien entendu qu'on peut y apporter toutes modifications sans sortir du cadre de l'invention et sans sacrifier l'un quel- conque des résultats et des avantages obtenus suscep- tibles d'être atteints par l'application des principes et faits envisagés.