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Dispositif d'éclairage électrique
Les dispositifs d'éclairage dans lesquels la lumière est produite par une décharge électrique dans une atmosphère ga- zeuse raréfiée, contenant au moins un gaz rare comportent:
1 Un circuit t électrique
2 Un appareil à décharge constitué par une ohambre ren- fermant , d'une part la masse gazeuse, et d'autre part , des électrodes d'amenée du courant qui traversent les parois de la dite chambre.
Dans ces dispositifs ,la différence de potentiel appli- quée aux électrodes de l'appareil à décharge et nécessaire à son fonctionnement se .répartit en une chute de potentiel ano dique, une chute de potentiel le long de la colonne positive, et une chute de potentiel cathodique.
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Dans les dispositifs actuels de ce Genre, la pression de la masse gazeuse est de plusieurs millimè- tres de mercure; elle est même, dans certains appareils de l'ordre du centimètre, et l'intensité du courant, de l'ordre de dizaines de milliampères, est, au maximum, de plusieurs centaines de milliampères. La chute anodique est faible, elle est de quelques volts; par contre, la chute cathodique, variable avec la nature de la oathode, a toujours une valeur élevée, pouvant atteindre plu- sieurs centaines de volts, et ne descendant guère au... dessous d'une soixantaine de volts.
L'énergie électrique absorbée par ces chutes de potentiel constitue une perte au point de vue du ren- dement lumineux.
La chute de potentiel le long de la colonne posi ; tive étant proportionnelle à la longueur de cette colonne, on améliore le rendement lumineux en allon- geant autant que possiule la colonne positive, mais il s'ensuit une tension d'alimentation élovée qui est généralement de plusieurs milliers de volta.
Ces tensions élevées ne sont actuellement obtenues couramment qu'avec des générateurs électriques à oou- rants alternatifs et les électrodes des appareils à décharge devant alors jouer alternativement le rôle d'anode et celui de cathode sont identiques.
Ci-après, et pour la commodité de l'exposé, les appareils d'éclairage à décharge électrique présentant les caractéristiques générales ci-dessus rappelées seront désignés sous le nom d'"appareils à décharge fonotionnant en régime de luminescence", ou plus simplement "appareils ou tubes luminesoents".
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Il est extrêmement souhaitable, pour des raisons de commodité et de sécurité, de pouvoir alimenter les appareils sous basse tension, notamment sous les ten- sions usuelles de distribution par exemple sous 110 ou 220 volts, et en courant continu ou alternatif. un même temps, il est absolument désirable d'obtenir des rendements lumineux au moins équivalents à ceux des ins lallations actuelles de tubes luminescentsen raison, non seulement de l'utilisation croissante de la lumière émise par les gaz rares à la décoration et à la publi- cité, mais aussi des applications escomptées par la demanderesse au balisage aéronautique et maritime, et surtout à l'éclairage proprement dit.
La présente invention a pour objet la création d'installations d'éclairage électrique répondant à ces desiderata.
La demanderesse en a cherché la réalisation dans l'utilisation de la décharge en régime d'arc. Elle s'- est heurtée à des difficultés entièrement nouvelles qui paraissaient, à priori, insurmontables..
Il est connu que le passage du régime de lumi- nescence au régime d'arc est caractérisé notamment par une augmentation considérable de l'intensité du cou- rant transporté par la décharge. Or, on sait que la durée des tubes luminescents est commandée par l'in- tensité et que Lions leur Georges CLAUDE (Brevet fran- çais n 434.525 du 28 Novembre 191c) n'a pu obtenir des tubes luminescents ayant une durée de fonctionne- ment compatible avec les besoins industriels, qu'à l'- aide d'électrodes dont la surface est supérieure à 1,5dm2 par ampère.
On peut donc craindre que l'augmen- tation de courant entraînée par le régime d'arc ne conduise à des durées très cvurtes, malgré l'emploi d'- électrodes de très grandes surf.,ces.
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De plus, en même temps que l'intensité du courant augmente beaucoup, la zone d'émission de la décharge à la cathode se réduit à une très petite portion de la
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surface de la cathodop portion dite "tache cathodique" qui devient le siège d'une très Importante projection do particules et d'un dé6agement de vapeurs provenant de la matière constitutive de la cathode-
Bien que, en général, la tache cathodique se dé- place sur la oathode,ses dimensions sont si petites que l'on ne peut songer à éviter la désintégration de
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la cathode par une aUGmentation de sa surface$ suivant la méthode utilisée par Monsieur Georges CLAUDE en régime luminescent.
En môme temps, le fait suivant observé par la demanderesse augmente également du coté de l'anode les
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craintes rela.tive.ncut à la durée des appareils fonotio# nant dans ces conditions.
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La. demanderesse a observée en effet, qae si l'on emploie, par exemple, cornue anale une feuille métal- lique enroulée en cylindre, on constate, pour peu que le cylindre soit assez Ions par rapport à son dia-
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Qôtre, que seule une bande plus ou moins large de l'- extrémité du cylindre est utilisée par la décharge, que c'est surtout sur cette bande et plus particulières ment sur les bords que le métal travaille et se va- poriso.
Donc, non seulement le courant est bien plus intense en régime d'arc, mais une très petite partie
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seulc;nent de la oathodo et même une faible partie de l'anode - qui sera appelée dans ce qui suit zone anodique" - y servent pour lt6uilosioli,# de sorte que la densité de courant par dm2 utile d'électrode, élue- ment capital pour la durée des tubes luminescents à gaz rares, est énorme en régime d'arc* Si l'on considère
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que la durée d'un appareil à décharge électrique à gaz rares fonctionnant en régime luminescent diminua très rapidement quand l'intensité de courant augmente, on
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est amené à penser que le régim d'arc sera intenable pour les appareils et qu'ils se détérioreront très rapi- dement.
Il est très important de remarquer ici que des appareils fonctionnant sous basse tension ne peuvent pré-
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senter de très grades loy,.;urr et, Pé',r suite, un Grand volume; la réserve de gaz qu'ils contiennent est donc,
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en général, petite, comparativement à 00110 des tuoes luminescents, ce qui augmente encore les difficultés
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Il semble donc au' un seul moyen puisse permeb- tre de surmonter ces grosses difficultés, c'est d'aub!1!(m- ter la pression de chargement du gaz luminescent, car on sait combien l'élévation de cette pressio ralentit la
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volatilisation des électrodes, toutes choses égales d'- ailleurs.
Eh bien, contrairement à tout ce qu'on pouvait t
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supposer, et, contrairement à ce qu'on a ii;d-iqi<1. jus- qu'ici, la demanderesse a trouvé qu'il ôtait possible d'obtenir une douée satisfaisante, non seulement aux fai'
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bles pressions indiquées per t'onsieur Georges CLAUDE, pour les tubes luminescents, c'est. à-d.re des pres- sions de l'ordre des ihillimêtres de mercure, mais à des pressions encore plus faibles, pouvant, dans ce:.'- tains cas, atteindre quelques centièmes de millimètre de mercure.
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Evidemment, un des faits essentiels à l'origi- ne de la profonde différence du régime luminescent et du régime d'arc, c'est que la volatilisation qui se pro- duit aux électrodes et la condensation subséquente des particules volatilisées de la matière constituant les électrodes, cause essentielle de l'absorption des gaz, est liée, non pas seulement à la densité de courant,
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mais à la densité de puissance dépensée aux électrodes,
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c'est-à-dire aux watts par w:'3 d'électrodes, produit de la densité du courant par la chute de potentiel aux électrodes.
Or, lorsqu'on passe du régime luminescent au
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régime d'arc, la. chute cathodique depotentiel tombe brusqiiement à quelques volts â peine, on peut donc en conclure que des densités de courant plus fortes qu'en régime luminescent peuvent être acceptées à la cathode, Ce raisonnement, toutefois, ne parait pas suffire pour rendre compte d'un état de choses qui. constitue vrai- ment un effet'de surprise.
Prenont, par exemple, le cas d'électrodes à
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potassium dans le nôon; la chute cathodique tombe de 60 volts environ en régime luminescent à 2 à 5 volts en régime d'arc, soit au vingtième de sa valeur; donc, la densité de courant possible en régi'ne d'arc pourrait être vingtuplée. Or, on peut faire passer pratiquement
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plusieurs ampères par une tache cathodique dont la sur- face est extrêmement petite, ce qui correspond à des densités de courant des dizaines de mille fois plus grandes que celles indiquées par Monsieur Georges CLAUDE
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dans son brevet français n 434.525 du 20 novembre 1910.
Hais ce qui es plus surprenant encore et qui est essen- tiel, c tes que, oocine la demanderesse l'a découvert, et contrairement une tendance très générale dans l'in- dU8trie des tubes luminescents eux-mêmes ces densités de courant cathodiques extrêmement élevées peuvent.être compatibles, comme il a été dit ci-dessus, non seule- ment avec les pressions usuelles de l'ordre desmilli- mètres, mais même avec des pressions si faibles, quel- ques dixièmes de millimètres par exemple, et merle quel- ques centièmes dans certains cas, qu'en régime lumi- nescent, elles conduiraient à des tubes très éphémères'.
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Appliquant ces observations da¯rs un but indus- triel, la derianderesse a réalisé un dispositif pour la production de lumière; ce dispositif, qui for-ie l'objet général de la présente invention, comporte; ON un appareil à décharge électrique destiné à fonctionner en régime: d'arc constitué pr une chambre
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renfermant des cleotrodes et une masse gazeuse qui contient, au moins, un gazrare,
2 - un circuit électrique.
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et il est caractérisé p;'T> 1;;
fait eue, d'une part, le pression de la masse gazeuse d 3.),3 la chambre '0 \..t.10 Vl?- leur comprise en tre ,'3r.'Jl:. et O,C5m!11 de nercure, C01;;"", pression étant d'autant plus fiable .,ue la scctio-à trans- versale de ladite chambre est plus grande, ot, d'autre
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part, le circuit électrique ioei,ié aux électrodes de ladite chambre des caractéristiques permettant le fonctionnement de l'appareil à décharge en régimE; d'o..1':::.
Des appareils à décharge pouvant être utilisées dans des dispositifs de ce genre peuvent être réalisés de nombreuses manières; tous ces appareils rentrent dans le cadre de la présente invention. A titre d'exemple, di- vers moyens pouvant être mis en oeuvre pour la réalisa-
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tion de ces appareils seront décrits ci-après, ét"rit entendu que la présente invention englobe ,Dg81vy>ü, ces divers moyens .
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Le premier moyen concerne la cathode on sait; en effet que, dans un appareil à décharge fOllC tj 011n[ot en régime d'arc, bi011 que 1;-: chute cathodique soit brès faible, une quantité notable d'énergie est s.üsorbié à la cathode en raison de l' inta=isité élevée du courant qui traverse l'appareil.
De plus, la tache cc.thodjc.'U0, par suite de l'élévation locale de la température, devicmt, comme indiqué plus haut, le siège d'une volatilisation abondante de la matière de la cathode, accompagnée de
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projections de particules de la matière cathodique,
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pour supprimer les inconvénients dus à cette volatilisation, et à ces projections:
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1 - La partie cathodique de l'appareil à déchar- ge, c 'es t-Ù.-rls¯re la partie de ce appareil qui renferme 1< cathode est constituée de Y1f1nière à présenter des zones qui, pendant le fonctionnement normal de l'appareil, se- ront à une température suffisamment inférieure à celle de l'atmosphère de l'appareil et à celle des parois de la colonne lumineuse et des parois de la partie anodique, pour que les particules de la matière anodique puissent âtre condensées dans lesdites zones, ces zones cependant étant à une température suffisamment élevée pour que la matière qui s'y est condensée retombe, à l'état liquide dans le masse de la cathode.
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2"- Un;:; région dont la. température de régime ea; nettement plun élevée nue co11.,3 de la partie éclairante et à fortiori que celle des zones de condensation de la région cathodique, estinterposée entre la région catho- clique et la colonne lumineuse. Un tel dispositif a pour effet de délimiter les zones de condensation. Il est
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'1)8r',j ..:mlièrement efficace lorsque la différence entre la tc'pérabure des ".on08 de condensation cflthor'!Jque et 1 ]:; Lü 1I)'r')t.ure :le 1" 1'(.;:}.û.n éclairante est relativement faible.
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3 - iîn obstacle maténel est interposé entre la c5.tho(''e et la section extraie cathodique de la par- tie c1^.r^¯:i;e de la colonne gazeuse, afin que toute particule de Matière émise en ligne droite en tout point de la cathode ne puisse parvenir dans la partie
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CP.7.r?nt;e de cette colonne.
Des dessins schématiques (fi8.1,2,3,4 et 5) c 1 - j o p¯n 'vs , donnes à titre d'exemple et qui ne sauraient en aucune façon limiter la portée de la présente in- vention, montrent diversmodes de réalisation de la partie cathodique de l'appareil à décharge conformé- ment aux indications ci-dessus.
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Dans ces diverses fi. r ç, 1 lC;J J> clc # r é f ,5 r < ;,t désignent les s même é18Eî0Dk.
Les zones de condensation ont été réalisées en donnant à des éléments de la partie cathodique des configurations géométriques spéciales. Elles sont
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constituées par 1<s parois 59 go 7 et C,,;,1 du "/0i- pient formant la partie cathodique; ces parais n'étant pas soumises ou étant moins soumises aux apport'; de
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chaleur due à 1 t/d ib c tlar j e , constibuent des r'ones de con" densation pour la vapeur le la matière de la cathode contenue dans la cuvette 11 .
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L'interposition d'une région à tOi:lp±r::d;u:'e el cr1[5e entre la région cathodique et l': ,';0101111<) ].t111t7.t1cU$e f) é t;.± réalisée, dans le cas de la fj:#'", 2, par 1- mO'E:.: du rétrécissement 12, et, figure 3, pd2' l'addition d'un organe 14 qui peut 6t;.e , sojt un manchon CQ1()!'fuC"', soit un dispositif d.e chauffage.
Ltlf7.tl, lob9tClL matériel servant .9. eYi'pSú.(;;r' les particules de ll.t.i,7.t%l'U cathodique projet6ei: en l'inné droite de penètret daiis 1,. colomie 1um iü,) u.:Je cEt re- présentée dans la. fiG#'e /, par le coude 1.5 f¯ui limite à. la section 16-IG le dépât '.le 0:"1.': particules, i'5, dans le cas de la figure 5, par l'écran 17.
Par l'utilisation, isolément ou en combinaisons diverses des moyens précités,la nasse de la cathode ne subit aucune perte par transport hors de la région
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cathodique penlant le IO'lction1l0':lu,"t et puut, par suite, être réduite cOJlsirIsr,:.bl.Ji:L;11t en disposant, par exemple, dans la cuvette J,tho(1inLtr.;, ,-e:1 l.\::ti'::1"03 IlO):.t0S de re:nIJlissD,3e, fragments ou p.:c'1s due vurre, le :.jv;-#. 1z, etc.. ce qui est p':il'ticu1:Lfr3C0Jlt intéressant .auwn7. l cathode est constituée par un inétal alcalin, un 71i" de métal alcalin, ou une LtirG Jrécie1lJ!Be.
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En outra , toute condensation de matière catho- dique dans une région non cathodique de l'appareil est
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0'np&ch('8 et, par suite, toute occlusion de gaz de 1fat- nO$p:'lÈ;1'8 de l'appareil par ces dépôts, se trouve évitée, é de sorte que, d'une part, la transparence des parois de la colonne lumineuse de l'appareil n'est pas altérée, et, d'autre part, la masse gazeuse de l'appareil est conservée intacte.
Un second moyen pouvant être mis en oeuvre pour la réalisation d'un appareil à décharge susceptible d'-
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être utilise dans le #.5,s;vositi.f pour la production de 7.ur.zicre revendiqué par la demanderesse vise l'anode.
Les conditions d'établissement d'une bonne anode
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ont été d'autant plus difficiles à déterr-iner que, comme il c été dit, une petite partie deulement de la
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Sl.1.r"8ce de l'anode est, en général, utilisée.
La demanderesse a observé que les dimensions etle position de la zone anodique sur l'anode dépendent de la forme de l'anode, de ses dimensions etde sa posi- tion dans l'appareil notamment de sa position relative
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vis à vis des paroi.". Dana la cas, par exemple, d'une électrode cylindrique creuse, la d;r,zznderes3e a observé q que la none anodique se compose, sur la surface interne du cylindre, d'une bande dont la profondeur est pra-
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tiquement égale au double du diamètre du cylindre, et sur la surface externo d'une bande dont la profondeur atg mente avec la cl:1stal1oe 'le l'électrode aux parois.
Il a é lé observé également que tous les élé- ments de surface de la zone anodique ne travaillent pas également, que la volatilisation du métal est plus
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partiouliêrenent importante dans les régions de champ électrique intense telles que les bords, les pointes et toutes les parties de surface fortement:
convexes
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Il a été observé enfin que l'émission de par-
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ticules de matière anodiqne est partic li¯ère?:e.+ nui- sible, au point de vue de l'absorption des fi!? 7-, Icrriquc les particules projetées peuvent se déposer sur des parties froides ou insuffisamment chauffées, et que leur
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pouvoir absorbant sera, au contraire, ïorte:int di.-;- nué si leur dépôt se fait nur les régions tris chaudes, si, par exemple, lus partiiulos émises par des "pOjl1::: de la ,surface de l'anode ne peuvent se déposer que sur. la surface de l'a.iode elle-même.
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Ces différentes obs8:'vations ont conduit aux dispositions suivantes, qui peuvent être utilisées iD olé.::1tm ou en C or.itd,nR i 801'1S diverses:
1 - l'anode est établie de manière à p@@sen- ter une zone anodique dont 1:'. surface a une valeur minima déterminée par la pression de la nasse raseuse
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dans l'appareil à décharge, cette valeur' éi,2it D.vn:1L,'l-:;
,JU- sement, d'au moins 1 cm" par a,npèro lorsque la pression est-de 3nom de mercure, et d'au moins P cm"' par ampère lorsque la pression est de 0,05 mm, et étant au moins comprise entre ces deux limites lorsque la pression a une valeur comprise antre ces deux linites,
2 - la surface totale de l'anode est, au maxi- mum sept fois plus grande que cet le de la zone anodique,
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3"- l'anode a une forme evidée dont la profon- deur dans le champ électrique est, au moins, égale à son diamètre,
4 - les parties de l'anode susceptibles de se
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désagréger, c'est-îre la surface externe ou, tout au moins, la partie de cette surface qui pourrait être émissive ainsi que les bords de l'anode sont recouverts d'un diélectrique convenable, par exemple,
d'une pulli-
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cule de silice, de verre , de .,-u#tz, etc.. la pro Goction des bords pouvant s'étendre à une certaine profondeur
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à l'inbérieur de l'anode.
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5"- pour diminuer l'intsnsite du champ élec- trique' dû aux charges sur les parois de l'appareil, ces parois et l'anode sont éloignées d'une distance suffi- sante pour qu'aucun dépôt de matières volatilisées pro- venant:
de 3.'anode ne se fasse sur les parois ; dans ces conditions, le dépôtse fera à la surface interne de l'anode; de plus, la surface interne de l'anode est en
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fonctionnement., 8. une t:npélo. tU1'e suffisante pour que les gaz ne puissent être absorbés de manière stable
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P,r ce dépôt<
Enfin, suivant un autre moyen, avant la mise en service de l'appareil à décharge, les parois inter- .nes at les électrodes de cet appareil sont soumises à l'action de le. décharge et d'une pression de la masse gazeuse capables de déterminer au bout d'un temps suf- fisamment. prolongé une occlusion de gaz dans les parois
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internes et les électrodes de la ct2.,:abrt:
Gazeuse, cette occlusion pouvant aller jusqu'à la saturation de ces éléments; de la sorte, en fonctionnement, grâce à une action automatique de régénération, ].'absorption par
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volatilisation ne peut, à aucun mtlmlcllt, affecter sen- siblement 10 pression du régime et la composition du
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)1lélange des g2Z dans l'appareil. Le même résultat peut aU8si Gtl'o obtenu nous l'action d'une augmentation t0Plpo:r9ire de la pression seule . Cette occlusion gazeuse d.es électrodes et des parois de l'appareil présente 1'- avantage d'augmenter notablement la durée de l'appareil z dGc111lr.:;e .
Une fois l'occlusion désirée obtenue, la pression de régime est établie dans la chambre gazeuse
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de l'appareil à dcsc3mrae. Celui-ci peut alors être mis en service.
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Les moyens qui viennent d'être décrits sont aussi applicables aux appareils alimentés on courait al-
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ternatil, la cathode étant au point neutre et les :1.10rlO en nombre é4a1 à celui des phases;, L'utilisation flu cou- rant triphasé, pur Cxernp7., présente les avr:tag,es d'une grande facilité d'all'U'18.ge et d'une L;ra,de stabilité de fonctionnement. La lumière çoisô<ie une: grande fixité en rais on de la superposjbion d,,s trois phases.
Pour les réseaux de distribution, les appareils triphasés offrant, en outre, l'intérêt d'un très bon équilibrage des phases par la mise en oeuvre des moyens ci-dessus dé- crits, il est facile d'obtenir des appareils à décharge en régime d'arc ayant des durées industrielles et fonc- tionnant sans volatilisation sensible des électrodes et sans modification de la couleur de lu lumière, malgré l'emploi des faibles pressions indiquées et qui s'éta- gent, suivant les conditions à réaliser, entre 3mm et5 centièmes de millimètre de mercure.
L'emploi de ces faibles pressions présente des
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avantages c ons id6raû les ,
La demanderesse a trouvé, en effet, par ses travaux, que c'està ces pressions que se placent les rendements lumineux les plus hauts, bien supérieurs,
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dans certains cas, à ceux obtenus avec les tul)!;;,,) luni- nescents, et pouvant même dépasser ceux des 1a;.es \ incandescence usuelles dites "demi watts" à atmosnhëre gazeuse .
'est également pour ces iaibles pressions que le gradient de potentiel est en gênerai le plus faible,
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la concordance du minimum de volts eh du inr-i<ia ?iàn de ren" dament en fonction de la pression estd'autant plus exacte que la section transversale, de la colonne gazeuse e est plus grande, de sorte que, par exemple, un éros tube fonctionnant en .régime d'arc, établi pour le meilleur
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rendement, fonctionnera en Ynême temps qous le plus f3i.- ble voltage, ou, ce qui revient au même, avec la plus
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grande longueur pour un voltage donné.
Ainsi, les appareils à gaz rares à faible pres-
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sion réalisés par la d8':tar'.dercss0, en mettant en oeuvre les moyens décrits ci-desaus, ou tous autres équivalents, possèdent un ensemble de qualités qui ne se rencontrent des
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à 10. fois dans aucun/tubos à décharge à gaz rares réali- sés jusqu'ici: grandes intensités lumineuses, possibilité d'alimentation sur bas voltages, maximum de longueur pour un minimum de volts, rendements lumineux très élevés, jamais atteints jusqu'ici avec les gaz rares, grande stabilité de fonctionnement, enfin grande durée.
Ils ouvrent donc aux applications de la décharge élec- trique dans les gaz rares un domaine inespéré, notam-
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ment pour lcba.l3.sa;c aéronautique et maritime et surtout en vue de l'éclairage proprement dit. Ils constituent donc des produits industriels nouveaux qui, ainsi que
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les dispositifs comportan'.-de tels appareils, rentrent dans le cadre de la présente invention.
La figure 6 ci-jointe montre le schéma d'une installation conforme à la présente invention:
1 est un générateur de courent, par exemple une dynamo à courant continu à 110 volts, reliée par un conducteur 2 à l'anode 5 de l'appareil à décharge 4 et par un conducteur 5 à la cathode 6 dudit appareil; 7
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est une résistance de st;abilisat:ion calculée pour absor- ber, par exemple, 1.0 ; de l'énergie dépensée dans l'ins- tal1i.15.Jnj la tension aux bornes de la résistance sera donc de 10 volts environ, et aux bornes de l'appareil à .décharge, de 100 volts environ.
L'appareil à décharge 4 contient une masse gazen
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fomée d'dn gaz rare au moins et à une pression comprise entre 311111. et O,05I1Jlli de mercure.
Le circuit électrique formé par le générateur 1, les conducteurs 2 et 5 et l'appareil à décharge 4 est
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établi de mcmière telle que cet appareil fonctionne en ré>
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gime d'arc .
8 est un dispositit d'allumage d' un type approprié et connu, produisant la surtension pécessaire à la mise en route de l'appareil à décharge; ce dis- positif peut être mis hors circuit, lorsque la décharge passe à travers la tube,
Dans l'appareil à décharge 4C9 est la colonne lumineuse, 10 la partie acodique contenant l'anode 3 et 11 la partie cathodique contenant la cathode 6.
La partie cathodique 11 est, ici, conforme à celle représentée figure :-.
L'anode 3 a, ici, la formu d'un cylindre creux fermé à l'une de ses extrémités, elle estétablie de manière à présenter une zono andoique 12, figurée entre les lignes 12' et 12" et dont la surface a une valeur minima déterminée comme il a été dit ci-dessus; de même, la surface totale de cotte anode est, au maximum, sept fois plus grande que celle de la zone anodique.
La partie 13 de la surface externe de l'anode, qui pourrait être émissive, ainsi que le bord 14 de l'anode etla partie 15 de l'intérieur de l'ande qui est adjacente à ce Lord, sont recouverts d'une pelli- ouïe 16 constituée par un diélectrique convenable.
Les parois internes de l'enveloppe de l'- appareil à décharge sont éloignées de l'anode d'une distance suffisante pour qu'aucun dépôt de matières volatilisées ne se fasse sur ces parois, et que les dép8ts ne puissent se former que sur la face interne de l'anode 3; cette surface interne est, en fonctionne- ment, à une température suffisante pour que les gaz ne puissent être absorbés de manière stable par les dép8ts .
Avant la mise en service de l'appareil, ses parois internes et ses électrodes 3 et 6 onté té chargées de gaz occlus ainsi que cela a été exposé ci-
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dessus.
Ayant complètement défini le dispositif d'éclai- rage électrique faisant l'objet de la présente invention, on va maintenant, à titre d'exemple, etsans que cela
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puisse en aucune façon limiter la portée de l'inventl'on, décrire 1'application de ceJ 1e-ci à des appareils à décharge électrique 1. E,t;lOsp1jtère de néon, et à des 8'PP8reils à décharge électnque è a tmosphere d'hélium et de néon.
Daim les installations d'éclairage électrique par tubes luminescents à néon exécutées à cejour, l'on s'est surtout préoccupé de monter des tubes ayant une durée de fonctionnement aussigrande que possible, et l'on a été/conduit, en vue d'obtenir cette durée, à utiliser des pressions relativement élevées. La techni-
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que deviC:
-'l1 ainni beaucoup plus facile, mais cette faci- lita est obtenue au grand détriment du rendement lumineux!
En effet, la demanderesse a observé qu'aux pres- sions relativement faibles et aux régimes de courant en-
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visagés dans la présente demande de brevet, la lumière du néon atteint des rendements extrêmement t é i e vé s , ainsi que le montrent les courbes jojntes, représentées sur la figure 7.
Ces courbes, au nomtre de trois, sont extraites
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d'un r 4 s e éa (le courbes s o'o t ;ime expérimentalement par là demanderesse; chacune de ces courbes se réfère à un ap- pareil .;' éc l:?iF8.se à déclar0c dons lequ81 la colonne lu- mineuse est constituée par un tube de diamètre déterminé.
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Courbe I An Il 66mm
Courbe II d = 36mm
CourbeIII d =28mm Chacune de ces courbes a été obtenue en portant en abscisses (0 X) les pressions en millimètre de mercure de l'atmosphère gazeuse du tube (dans le cas actuel, du
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néon) et en ordonnées (0 0 Y) les consoumiations d'énergie
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en watts par bougie COY'l"'<;sl'ol1dc.,:
t aux diverses nrssjong considérées pour pornettre de se renùire oomptj .j¯= j consommation spécifique de la colonne luninuuse., inteu- sité de courant constante, en .fonction de la pression.
Ces courbes montrent que: a) pour des pressions comprises entre 1mm et
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1,5mm de mercure, la oonsomuation spécifique lir'.ite, c'est-S.-dire la consommation de la colonne poqitiv-tc seule, abstraction faite des dépenses d'énergie aux élec-
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trodes, est de l'ordre du demi watt par bourie et cFl'el- le est sensiblement indépendante du d:!.L.:?-tl'e 'lu tube. b) pour des pressions é'U"f-Cri.eures a 1,.,n-:
le. consommation spécifique o.u,:,n:.e:1te quand la pression crnft et l'augmentation est d'autant plue accentuée que le diamètre du tube estplus grande
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c) au contraire, pour des pressions iDf6ri0uC'tj[J à lmm la consommation spécifique diniinue quand la pres- sion s'abaisse jusqu' un minimum qui est obtenu pour
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des pressions s'échelonnant de 0,7mm è. bitu de mercure, suivant le di31tlètre du tube, l'abaissement de lp. consom- mation spécifique étant d'autant plus marqué que le dia- mètre du tube estplus grand.
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d) jour chaque dim,l':
tre, il existe une pression pour laquelle la consommation spécifique est minime.
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Il s'ensuit qu'il bat possible d'C>.blÏ1' des tibes à décharge du type précité et d'un diamètre donné, dans lesquels l'atmosphère gazeuse est à la pression (inférieure à 1mm 5) correspondant au minimum de consommation spécifique pour ledit diamètre, ou està une pression voisine de celle correspondant à ce minimum.
D'aitre part, l'ensemble de ces courbes met en évidence l'existence d'une zone A, comprise entre 1mm et
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lmm5 pour laquelle la consommati.on spécifique est sen- siblement indépendante du dièdre du tube.
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D'ares ces réflultats, on voit qu'il y a int6- pour les tubes contenait principalement du néon, à utiliser des pressions ne dépassant pas 1mm5 de mercure.
Liais il peut arriver que pour d'autres considérations,
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on ait à sacrifier un peu le rendement lumineux* Un pourra, donc utiliser un appareil à décharge contenant une atmosphère gazeuse dont la pression sera plus fable ou plus élevée que celle qui correspond au minimum de con- sommation spécifique,.
Par exemple, avec des tubes à néon de petits diamètres (inférieurs à 30mm), la pression qui correspond au minimum de la consommation spécifique est
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netuemenb inférieure à la pression sous laquelle la ten- sion nécessaire à l'alimentation du tube est la plus Masse: on pourrait donc, dans ce cas, avoir intérêt à se placer à une pression supérieure à lmm5, En tout
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cas, sou poinc d'affecter par trop le rendement lumî- :'1811X, la pression ne devra jamais excéder 31 Je mercure.
Au contraire, il a été observé que dans les tu- b0 e. néon de grands diamètres (supérieurs à 30mt1J, ie minimum de tension nécessaire à l'alimentation a lieu
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pour des pressions ne s'écprtant pas trop de celles qui donnent le meilleur rendaient lumineux. Par exemple, il
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est tout à fait remarquable que le m1.nml'!111t de consomma- tion spécifique de 0,3 watts par bougie pour un tube de
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661ui:, a lieu pour une pression de 0,3rzm environ, tandis qu':; pour le même tube, la pression correspondant au mi- nimum de la tension d'alimentation est de 0,81:11111.
Ces d3.va:^se^ considérations montrent qu'il est également possible d'établir des appareils à décharge conformes à la présente invention, et dans lesquels 1'-
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a'unosplire gazeuse a une pression égale à celle pour laquelle la tension d'alimentation dudit appareil est
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:rndnima.', ..
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Des résultats similaires aux précédente! pout été obtenus avec d'autres gaz que le néon.
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L'ernpioi, deiis les tubes lumL1<::sce"ts, de m'ls..l ges gazeux composés d'?iél1ul;; et de néon, à faible pro- portion de néon, a été préconé par Monsieur <3enr=y CLUDL dams son brevet français .1" 673.741 du 30 août 192S, en vue d'obtenir une lurnière blanche plus ou moins rosée, dont l'aspect, par observation directe, est voi- sin de celui de la lumière du jour.
Pour la commodité de l'exposé, on désignera dans
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ce qui va suivre, sous ne nom de "lumière bl-^..zcw"9 une lumière qui conserve sensib l,imen= aux objets qu'elle éclaire la teinte que leur' donne la lumière du jour,
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c test-2-dire une lumière qui confient des radiations dans toutes les régions du spectre visibloe, ces radia- tions présentant des intensités relatives Gomp:.lr'J)lE:s à celles du spectre solaire.
L'utilisation de r.rél:.s gazeux du type pré" cité avec les dispositifs d'éclairage éleotriquec fai- sant l'objet de la présente invention, le néon se trou- vant dans le mélange étant en proportion appropriée à la production de lumière blanche sous une pression son;- prise entre 3mm et 0,05 mm de mercure, permet de réali-
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ser une installation dQécl.s.i¯r,. arc avec un appareil à. décharge électrique prése;i is.nt un ensemble cJ.'aVf1'lt8.t;BS techniques d'importance capitale: et jusqu'alors non atteints simultanément.
Parmi ces avantages, il convient de signaler:
1 - la puissance lumineuse élevée de 1 appareil à décharge,
2 - la qualité de la lumière obtenue,
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3"- le rendement énergétique élève de l'instal- lation,
4 - une grande durée de fonctionnement de l'ap- pareil à décharge, sans diminution sensible des avantages
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,i'CG.811û .
Il y a lieu de remarquer que ces résultats sont
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absolument nouveaux en rr>5.Ron, ri'ume part, de l'extrême facilité avec laquelle los gaz rares sont absorbés dans les appareils à décharge actuellement utilisés, d'autre
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part, de la faible proGs :i011 du mélange de gaz rares ici ut3lises, condition qui devrait, en outre, exagérer 1'** effet nuisible précèdent, et enfin, de la proportion infime de néon existant dans 10 mélange de gaz précité, p proportion telle que dans un tube à décharge de dimon-
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sions couranbes, le volume de néon contenu dans ledit tube es t d.e quelques mil lzvmes de centimètre cube doums la pression fi. tmo8phériquc .
Les appareils à décharge à atmosphère d'hélium et de néon conformes à la présente invention possèdent oralement diverses autres propriétés particulièrement intéressantes, par)'!!.! lesquelles il y a lieu da citer les suivantes :
1 - A la différence des tubes à arc au néon pur,
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la consomnation spécifique minima dans la. colonne positi- ve, abstraction faite do la dépense d'énergie aux élec- ûrod,es, est sensiblement indépendante du cli2rzètr de cet( colonne, mais comme pour le néon, elle estpb tenue pour une pression d'autant plus basse que je diamètre du tube es plu," grand et cette pression esprOXimstiver.1ent, en raison inverse du diamètre, par exemple, elle est de 0,2mm pour un tube de 65mm et elle est de 0,55mm pour un tuba de 20mm.
2"- quel que soit le diamètre, 1c minimum de
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la tension ncoecsaire à l'alimentation, en fonction de la pression, concorde presque parfaitement avec le mini- mum due C0ÜSO!11JlD.t:Jon spécifique, de sorbe que le tube dont la ro.zc7e.ert lul>iineux est le plus élevé, est aussi celui qui, à longueur égale, fonctionne sous la tensiçn la plus faible, ou qui, pour une tension d'alimentation don:. née, peut être le plus long,
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Sur la figure G ci-jointe, sont reproduites
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des courbes indiquant la var''abion :
le la. consommation spécifique, a intensité de courant construite, en fonc- tion de la pression, pour 11-vers diamètres de tubes et [. sur la figure 9 des courbes montrant, à intensité de courant cens tan te, la tension d'alimentation en fonction de la pression.
Ces courbes sont extraites d'un double ré- seau de courbes établies expérimentalement par la deman- deresse, chaque courbe correspondant à un diamètre dé- terminé du tube .
Figure 8, sur la ligne dos abscisses, on a ;::or- té les pressi ons en millimètres de mercure du mélange
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héliui t néon utilisé, et en ordonnées, les COllSOl:J"1.ti..0Ú:: spécifiques de la colonne lùJail1Guse, exprimées en watbs par bougie. Ces courbes montrent que, pour chaque dia-
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mètre de tube, il existe un m'u'ijjmu rje consommation spécifique et, de plus, que ce minimum a pratiquement la même valeur pour tous les diamètres de tubes.
Le tableau ci-dessous donne les diamètres des divers tubes qui ont servi à l'établissement des courbes de la fleure 8:
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<tb> Courbes <SEP> Diamètres
<tb>
<tb> 1 <SEP> 66mm
<tb> II <SEP> 36mm
<tb>
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?II ? 01Lml Figure 9, sur la ligne des abscisses, on a.
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porté les pressions en minimètres de mercure du mélange hélium + néon utilisé, et en ordonnées, le gradient; de potentiel dans la colonne positive exrrlr-é en volts par mètre de colonne positive, et relatif à des inteJ1sit6c de l'ordre de quelques ampères.
Le tableau ci-dessous donne les diamètres des
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divers tubes hélium + néon qui ont servi à 1é t^ùls- sement de ces courbes:
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0 ouio e Diwlètres s
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<tb> 1 <SEP> 65mm
<tb> II <SEP> 36mm
<tb>
<tb> III <SEP> 20mm
<tb>
<tb> IV <SEP> 15mm
<tb>
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Ces courbes mont:re11 t que , pour chaque diamètre à du tube, il existe une press ion du mélange hélium + néon pour laquelle le fonctionnement du tube est assuré avec
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une te'êl.<1 ion minima.
La comp08j tion <1.u mélange hélium t néon utilisé est choisie dans chaque cas de manière à obtenir la même lumière iJ 1a=ioli<; , elle dépond d'un certain nombre de fac- teurs dont les principaux sont: a) la pression totale du mélange gazeux, b) l'intensité du courante c) la section de la colonne positive
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Les travaux effectués par la ç1.e"i=ndnresse sur "l',',,(;J1'S appareils à tubes à /échnrse ont 2ftrontrb que 1'- , WS'1101 cn. ti on de la pression et l'augmentation du diamètre du tub 0 8 Sis 80", dans le même S 0:18 que l'augmentation de la teneur en néon et inversement.
Les résultats expé- rimentaux obtenus se traduisentpar Luie série complète d'abaques. Les exemples suivants permettront de se rendre compte de l'importance des trois facteurs indiqués rela-
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t:i.V8."0ilt aux proportions du mélange*
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<tb> ne
<tb>
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pression D 1 ,q mà Lu In ton ai té Iie " # ' 1.l e Oj05!!ijt li; 2ùllr 2 l1:.1lp 10 fi
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<tb> 0,5 <SEP> 20 <SEP> 2 <SEP> 4%
<tb>
<tb> 3 <SEP> 20 <SEP> 2 <SEP> 0,75 <SEP> %
<tb>
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1>1 k ns 5. té pression Dianêtre ¯¯¯¯Ne lie + Ne 3 ary , 0, 5m.ln ng 36m.m 5 ô '.,5' 0 , 36 3 D 1 .<;;n h "à :? Intensité pression lie He + Ne 2Cr;in ::; o.1Ilp. 0,smm 11;
4 $
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<tb> 36 <SEP> 2 <SEP> 0,5 <SEP> 3 <SEP> %
<tb>
l'influence de la pression est particulièrement impor- tante.
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Les valeurs ci-dessus sont données à titre d'-
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exemple, étant entendu que par l' utiiisatie.ii de .li:r.;èt:^e; et cl";ütensiM3 différents, mais liés à des pressions de gaz rentrant dans les limites ci-dessus indiquées on ne sort pas du cadre de la présente invention.
Fait importante lorsque la composition du mé- lange hélium + néon varie entre les limites ci-dessus indiquées, la consommation spécifique et la tension
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d'alimentation J13 G]1culge:.1t pU.s d'une 1:!GÜi"G sensible. r;u'n' . Î T; !\.TI8JI'3 1 - Dispositif pour 1..:. production -la 1=a;:iéi, , comportant:
.) un appareil il décharge 6ec brique en ré:.- me d'arc constitué par une Chr.;;:lbT'0 reufua'.ant ;les élec- trodes et une masse gazeuse ;,ui c1Jnt5.w;;t, 91.1 e¯oilF, un gaz rare, lsr) un circuit 6leotrique<, ce dispositif étant caractérisé par le fait que, d'une
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part, la pression de la masse gazeuse dans la cha'ibre de l'appareil à décliarge a une valeur comprise entre :.111'l et O,05mm de mercuré" cette pression étant d'autant plus faible que la section transversale de ladite c;h'=Iù5'."# est plus grande et, l'autre part, le circuit éluct='iju< relié aux électrodes de ladite c 1-:'!..ùrc a ces carcutéri.tif.'uec permettant le fonctioruument dudit appareil en régime ,1' arc.
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2 - Dispositif GOnfoF::18 à celui défini dans