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Lampe électrique à remplissage de gaz nobles.
Les lampes électriques à remplissage de gaz nobles connues jusqu'ici sont construites en général de telle maniè- re que l'ampoule en verre qui contient le remplissage gazeux (dans la plupart des cas du néon ou un mélange de néon et d'hélium) a une forme tubulaire ou se rapproche de cette for- me et que les électrodes sont disposées aux extrémités de cette ampoule. Lorsqu'on applique aux deux électrodes une ten- sion suffisamment élevée, des lueurs apparaissent à l'inté- rieur de l'ampoule, qui peuvent être utilisées pour l'éclaiara- ge.
Si l'ampoule contient du néon ou un mélange de néon et d'héli on obtient une lueur rouge ou rouge-orangée qui
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remplit l'espace tubulaire -entre les électrodes et si l'on vaporise dans le tube une faible quantité de mercure pour que sa vapeur participe également à la production de lumière, on obtient une lueur bleue. Mais, dans .tous les cas, il s'agit uniquement des lueurs qui apparaissent dans l'espace entre les électrodes et qui seules ont été utilisées pour l'éclai- 'rage dans les tubes lumineux connus. De pareils tubes pou- vaient fonctionner avec du courant continu ou alternatif et on se servait d'électrodes froides ou chauffées. Toutefois, dans tous les cas connus on obtenait une lueur soit rouge, soit bleue, mais jamais les deux couleurs simultanément.
Suivant la présente invention, on donne à l'ampoule de la lampe à remplissage de gaz nobles une forme- telle et on y dispose les électrodes d'une manière telle que des lueurs se manifestent non seulement dans l'espace entre les électro- des, mais encore autour des électrodes où elles se dévelop- pent totalement ou du moins en grande partie, de manière à pouvoir être utilisées pour l'éclairage.
On diminuera avan- tageusement l'écartement des électrodes par rapport à celui des tubes lumineux connus et, de préférence, les parois de l'ampoule seront placées, dans toutes les directions, à une distance du système d'électrodes telle que des lueurs puis- sent so développer encore en-dehors de ce dernier Dans ces conditions, il devient possible d'influencer, d'une manière jamais encore observée jusqu'à présent, les lueurs qui se manifestent dans la lampe par le choix de la pression des gaz ou des mélanges de gaz et de vapeurs du remplissage de la lampe, ainsi que par la variation des grandeurs électri- ques qui interviennent dans le fonctionnement de la lampe, de sorte qu'il devient possible de produire des effets variés.
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Le dessin annexé montre schématiquement un exemple d'exécution de la lampe suivant l'invention. A l'intérieur d'une ampoule sphérique a deux électrodes b sont disposées symétriquement au centre de l'ampoule, à écartement relati- vement faible. Les électrodes peuvent par exemple être cons- tituées par de petits tubes en nickel d'environ 3 mm. de dia- mètre et de 25=30 mm de longueur recouverts d'une substance apte à émettre des électrons; ces petits tubes en nickel sont traversés par un fil de tungstène porté à l'incandescence par un courant électrique et chauffant de cette façon les électro- des à leur température d'émission. Pour le fonctionnement avec du courant alternatif, les deux électrodes seront formées comme dit ci-dessus;
pour le fonctionnement avec du courant continu, il suffit de former de cette manière la cathode seu- lement. Les électrodes peuvent par exemple être écartées de 5 à 10 mm. et l'ampoule peut avoir un diamètre de 60 à 70 mm.
Le remplissage de l'ampoule a est constitué par exemple d'un mélange à 75 % de néon et 25 % d'hélium et la pression de ce mélange de gaz nobles est comprise, à la tem- pérature ordinaire, approximativement da.ns les limites de 0,06 à 15 mm. de colonne de mercure. On introduit en outre dans l'ampoule a, par un procédé quelconque, une petite quan- tité de mercure, le cas échéant sous forme d'une combinaison susceptible de libérer par après du mercure, de sorte que, lorsqu'on allume la lampe, le mercure se vaporise et sa va- peur se mélange au remplissage de gaz nobles. Pendant le fonctionnement, une température de 100 à 300 C environ règne à l'intérieur de la lampe et on obtient une pression de la vapeur de mercure correspondant à cette température.
On peut adopter pour une pareille lampe comme tension de fonctionne- ment l'une des tensions usuelles des réseaux de distribution
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ou une tension plus faible encore, de 20 volts par exemple, et l'intensité du courant de décharge est de 0,4 à 0,5 ampè- res environ. En aucun cas une telle lampe n'exige des ten- sions aussi élevées que celles que l'on utilise à l'heure actuelle dans les tubes lumineux à remplissage de gaz nobles.
Lorsqu'on fait fonctionner une pareille lampe, il se forme autour des électrodes des auréoles émettant une lueur rouge ou rouge-orangée intense dont les limites sont indiquées sur le dessin annexé par des pointillés c et qui, du fait du faible écartement entre les électrodes, se confondent en une seule auréole presque homogène qui entoure les deux électro- des. Bien entendu le contour de cette auréole n'est pas très nettement délimité.
L'ampoule a entoure le système d'électrodes à une distance telle que les lueurs puissent se manifester encore en-dehors du système d'électrodes,- c'est-à-dire dans l'espace entourant le système, et il se montre qu'on peut comme il a déjà été dit plus haut, influencer les lueurs extérieures au système d'électrodes de manière qu'elles prennent des aspects variés. Généralement tout l'espace entre les auréoles.et la paroi de l'ampoule a émet une lueur bleue correspondant à la vapeur de mercure et de cette façon une lueur d'ensemble se manifeste qui se présente sous la forme d'un noyau rouge-oran- gé à contours estompés, entouré d'une croûte ou enveloppe bleue.
Plus la pression du remplissage de gaz nobles est grande, en restant toutefois entre les limites indiquées plus haut, plus l'auréole entourant les électrodes devient petite, tandisque cette auréole s'épanouit dans toutes les directions lorsqu'on diminue la pression; la croûte ou enve- loppe bleue qui remplit l'espace entre l'auréole et la paroi de verre extérieure recule donc en quelque sorte vers l'exté-
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rieur en s'amincissant lorsqu'on diminue la pression et se rapproche des électrodes en s'épaississant lorsque l'auréole se comprime, pour ainsi dire, sous l'action de l'augmenta- tion de pression.
Il est possible de diminuer la pression du gaz noble à un point tel que les limites de l'auréole avancent tout près de la paroi de l'ampoule, ce qui est accompagné d'une diminu- tion de l'intensité de l'auréoe, et dans ces conditions plus on fait s'épanouir l'auréole, plus la lueur remplissant l'am- poule a devient blanche ou à peu près blanche. On peut en ou- tre renforcer la blancheur de la lueur en employant pour l'ampoule un verre de couleur blanche mat ou '.laiteux;, car les différences'd'intensité sont ainsi quelque peu compensées.
On remarque- parfois à la périphérie de l'espace in- térieur de l'ampoule a. une lueur bleuâtre, ce qui fait penser que l'aspect blanc de la lampe relève de ce que la lumière rouge-ora.ngée émise par le noyau est contrainte de traverser une croûte bleue avant de se répandre à l'extérieur.
Un examen spectroscopique de ces lueurs blanches montre des raies de toutes les couleurs depuis le rouge extrê- me jusqu'au violet extrême et on peut déceler en outre des rayons ultra-violets qui sortent de la lampe à la condition que l'ampoule soit formée d'une matière perméable à ces rayons.
On se rend aussi compte de ce que la lueur blanche se rap- proche beaucoup de la lumière du jour par la constatation que toutes les couleurs restent inchangées ou à peu près à la lumière de la lampe.
On peut aussi déplacer dans l'un ou l'autre sens la limite entre l'auréole et la lumière bleue qui l'entoure, en modifiant les grandeurs électriques, notamment l'intensité du courant, les dimensions des électrodes, la capacité d'émis- sion etc. et de cette manière il devient possible de fabriquer des lampes pour la production d'effets lumineux divers, c'est-
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à-dire des lampes dans lesquelles on discerne un noyau rouge- orangé de toute grandeur voulue entoure d'une lumière bleue, ou des lampes émettant une lumière blanche.
La coloration double de'la lueur produite par une telle lampe relève de ce que les conditions nécessaires pour rendre luminescents (vibrants) des gaz et vapeur différents ne sont pas les mêmes ,et de ce que ces conditions (densité du courant) varient avec la distance depuis les électrodes.
Dans l'espace entre les électrodes et à proximité immédiate de celles-ci, ces conditions sont telles qu'elles suffisent pour rendre luminescents les gaz nobles aussi bien que les vapeurs de mercure; toutefois la luminosité du néon dépasse évidemment celle du mercure à tel point qu'en ces endroits la lumière bleue du mercure est empêchée de se manifester.
A distance plus grande du système d'électrodes le mercure seul devient luminescent, à l'exclusion du gaz noble, et c'est la raison pour laquelle la lumière produite en dehors de l'auréole est due uniquement au mercure. Toutefois il est possible, comme on vient de l'indiquer plus haut, de modifier les conditions d'obtention d'un effet lumineux à l'intérieur de l'ampoule en faisant varier la pression et les grandeurs électriques de telle manière que même à des distances plus grandes des électrodes les conditions soient suffisantes pour rendre luminescent le gaz noble, de sorte que la lueur du gaz noble s'épanouit jusqu'à la paroi de l'ampoule et que la lueur blanche mentionnée plus haut se manifeste.
Pour produire cette lueur blanche, la pression des gaz nobles doit être de préférence de 2 à 5 mm. et rester en tout cas inférieure à 10 mm. de colonne de mercure.
Le remplissage de gaz nobles peut contenir 55 à 99 % de néon et environ 45 à 1 % d'hélium. Pour des lampes
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dans lesquelles la double coloration de la lumière doit être distinctement conservée, on emploiera de préférence un mélan- ge auquel on ajoutera une quantité relativement petite d'ar- gon (1/4 à 1/5 environ du mélange de néon et d'hélium).
Au point de vue constructif, l'invention n'est pas limitée à l'exemple d'exécution décrit et représenté, diver- ses modifications pouvant y être apportées. On peut accroître l'écartement entre les électrodes, ce qui aura finalement pour effet que chaque électrode sera entourée d'une auréole distincte, et on peut en outre donner à l'ampoule a une forme autre que sphérique. Ce qui importe, c'est que la paroi de verre de l'ampoule se trouve à une distance du système d'é- lectrodes telle que les lueurs décrites plus haut puissent se manifester plus ou moins complètement en-dehors du système d'électrodes.
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