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PLRFECTIONNLÛi:'.I1TS AUX DIS9hSITI/OE A DECHARGE DANS .LES GAZ.
La présente invention vise les dispositifs à décharge dans les gaz, et particulièrement les dispositifs émetteurs de lumière négative ou ca- thodique.
L'invention permet l'établissement de dispositifs à décharge dans les gaz avec lueur cathodique limitée à une partie déterminée de la sur- face d'électrode. Ces tubes se caractérisent par une émission lumineuse uni- directionnelle; ils fonctionnent à volonté sous courant alternatif ou sous cou- rant continu sans changement appréciable de la direction de l'émission lumi- neuse; ils rayonnent dans la sans de cette émission le minimum de chaleur; en.. fin, ils ont une longues durée utile. L'invention vise le procédé d'établisse- ment d'un tube à décharge de ce genre et, à titre de produits industriels nou- veaux, les appareils offrant les caractéristiques énumérées ci-dessus quelles
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qu'en soient les applications.
Pour beaucoup de ces applications , il est utile de limiter la décharge négative à une partie déterminée do la surface cathodique, et de non- breux inventeurs se sont appliqués à le faire. Les divers artifices suggérés dans ce but sont d'efficacité très faible, certains ne permettant de fabriquer que des lampes offrant, pour une période initiale très réduite, les caractéris- tiques désirées, ou la fabrication étant ai compliquée et si difficile qu'elle est d'un prix de revient prohibitif.
On a déjà par exemple, proposé de rové- tir la partie d'une électrode qu'on désire soustraire à la décharge lumineuse, d'une substance Isolante telle que le mica ou une laque: mais l'expérience a démontré que la lumière chemine rapidement sur la surface, par suite de la pro- duction d'une pellicule conductrice qui résulte, soit de la projection de par- ticules conductrices sur cette surface dans l'aire contigue à la partie de l'é- lectrode qui supporte la lueur, soit de la réduction de la substance isolante, soit enfin, de la superposition des deux phénomènes. Par conséquent, les revê- tements jusqu'ici proposés ont été reconnus peu pratiques et n'ont pas roqu d'applications commerciales.
La Société demmandersse a découvert qu'on pouvait facilement obtenir les résultats désirés en utilisant la constatation suivante qu'elle a faite :si les particules constituant la surface illuminée exigent non seule- ment une moindre quantité de chaleur pour l'expulsion ou l'arrachement des élec- trons, que les particules constituant la surface qui doit rester non'illuminée, mais offrent aussi une affinité plus grande entre elles qu'elles n'en ont pour les particules constituant cette dernière surface sombre, la lueur est limitée à la surface désirée pendant toute la durée utile du dispositif.
En effet, com- me la décharge se produit à la surface de la substance qui exige la moindre puissance pour l'arrachement d'électrons, ou qui présente la moindre résistance à leur expulsion si les particules qui sont arrachées de cette surface et même projetées sur la surface caractérisée par une résistance d'arrachement plus grande, sont rejetées do nouveau si rapidement qu'aucune décharge lumineuse appréciable ne peut se produire sur cette dernière surface.
Il est évident, da'près ce qui précède, qu'il n'est pas néces- saire d'appliquer une substance toile que le mica, les laques ,etc... sur la surface qu'on désire soustraire à la lueur, comme on l'a fait dans des essais antérieurs qui n'ont donné aucun résultat. En fait, quand un revêtement de ba- ryun mélangé avec l'oxyde de ce métal est appliqué sur la surface soumise à la @
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décharge, la substance la plus satisfaisante qu'on ait trouvée pour la surface qu'on doit soustraire à la lueur, est l'aluminium ou l'oxyde d'aluminium.
L'an- timoine, le sélénium et l'oxyde de cuivre offrant des exemples d'autres métaux ou oxydes qui présentent la propriété de limiter la lueur à la surface revêtue de baryum, et on peut les utiliser, si on le désire, au lieu de l'aluminium élec- triquement conducteur ou de l'oxyde électriquement isolant de ce métal pour la fabrication des dispositifs tels que les lampes à basse tension. En conséquence de la nouvelle invention, il est maintenant devenu possible commercialement, pour lapremière fois, de produire des tubes à décharge dans les gaz offrant une lueur limitée à telle 'partie qu'un désire d'une surface d'électrode.
Cette invention est particulièrement utile pour l'établissement de tubes à décharge servant aux enseignes de publicité et aux dispositifs d'é- glairage nécessités par tous travaux exigeant un éclairage unidirectionnel, car en construisant un tube à décharge à électrodes platese disposées pratiquement dans le même plan, on peut, ai on revêt la face arrière des électrodes suivant les indications de la présente invention, établir une source lumineuse ayant une lumière unidirectionnelle , soit sous courant continu, soit sous courant al- ternatif, avec élimination pratiquement totale de toutes les pertes par réflexion jusqu'ici constatées avec les autres sources de lumière artificielle. En outre,
en traitant convenablement la face des électrodes, on peut faire en sorte que la lueur s'7y présente sous tonne d'une légende à l'Intérieur de chaque tube à dé- charge, cette légende restant claire et sans aucun flou pendant toute la durée du dispositif-
Dans certains cas, et particulièrement pour l'éclairement des articles dont la température doit titre très minutieusement réglée, il est indis- pensable de ne laisser diriger, sur les dits articles que le minimum possible de chaleur rayonnante.
Le nouveau tube à décharge convient particulièrement dans ce but, puisque la moitié du moins de la chaleur qu'il rayonne part de la face ar- rière des électrodes tandis qu'en même temps une petite proportion de charbon ou de matière analogue étant mélangée avec le revêtement d'aluminium (en utili- sant par exemple un liant carbonée qu'on réduit ensuite par chauffage), on peut obtenir qu'une proportion encore plus grande de la chaleur soit rayonné dans une direction différente de @elle de l'émission lumineuse Comme la face arrière des électrodes n'est opposée à aucune obstruction sous l'effet de corps isolants ou de dispositifs analogues, la chaleur se trouve rayonnée librement par cette
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face,
de sorte que l'électrode fonctionne à une tempéanture plus basse qu'elle ne''la ferait s'il y avait obstrouction-
La durée utilo des tubes à décharge dans les gaz du typa à lueur cathodique était limitée, pour toutes les applications pratiques, par le noir- cissement de l'enveloppe. La Société demanderesse a trouvé que le noircissement provient presqu'entièrement du métal projeté par les arêtes vives bas électrodes, l'arrachement de matière étant particulièrement marqué lorsque les électrodes sont très voisines de l'enveloppe* En canséquense, un tube à décharge à électro- des dans le même plan, comme celui qu'un a décrit ci-dessus, tend à offrir une très oourta durée, puisque, avec une enveloppe d'un diamètre pratique contenant pour les applications commerciales,
les électrodes sont nécessairement très voi- sines des parois de verre- On a découvert cependant que cet arrachement peut être presqu'entièrement éliminé si on enroule ou si on contourne les bords des élec- trodes de telle manière qu'elles ne présentent plus d'arêtes vives auvecisinge des parois de l'enveloppa* Quand on établit le nouveau tube à décharge suivant ces indications, on trouve qu'il a une très longue durée utile.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, et dans les- quels :
La Fig.l est une vue en élévation d'un tube à décharge établi suivant l'invention.
La Fig.2 est une vuo en coupe du même dispositif suivant la ligne 2-2 de la Fig.l.
La Fig.3 est une élévation d'une tube à décharge représentant une autre forme de réalisation de l'invention*
La Fig.4 est une vue en coupe du dispositif de la Fig.3, sui- vant la ligne 4-4 de cette figure.
La Fig.5 est une vue en élévation d'une variante du dispositif de la Fig.1.
La Fig.6 est une vue an coupe suivant la ligne 6-6 do la Fig.65.
Les Fig.7 et 8 sont des vues en plan d'un ensemble formant élec- trode, tel que représenté Fig.2, avec lueur confinée à des éléments déterminés de la surface constituant la lettre A.
L'enveloppe 1 des fig.1 et 2 est en verre ou autre matière ap- r..
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propriée, et convenablement remplie d'un gaz ou mélange gazeux (par exemple néon, hélium, ou autre gaz ou vapeur, ou mélange de vapeur ou de gaz de pré- férence avec une très petite proportion d'argon) à une pression de l'ordre de
15 à 60 mm. de mercure. Les deux conducteurs et 3 sont scellés, à la manière ordinaire, dans l'ampoule et supportant, à leur extrémité intérieures, les deux électrodes semblables 4. Ces électrodes, constituées de préférence par une feuille de nickel ou analogue, sont de forme semi-circulaire et disposées d dans un plan transversal à l'axe principal de l'enveloppe 1, avec bords droits desdites électrodes parallèles et distants d'environ 1 mm.
Les bords cirou- laires de oes électrodes sont de préférence enroulés suivant un arc de 90 avec un rayon de quelques millimètres, et on a trouvé qu'on élimine ainsi le noircissement excessif de l'ampoule 1 au voisinage des bords des électrodes.
Pour fonctionner sous 110 volts à courantcontinu ou alternatif, il est dési- rable de produire un revêtement 5 présentant une résistance d'arrachement d'électrons relativement faible sur la face des électrodes 4 à laquelle on dé- sire limiter la lueur cathodique. Ce revêtament peut être an métal alcalin ou alcalino-terreux ou un composé de ces métaux, et on peut le produire sui- vant tous les procédés usuels, mais le mieux paraît être de revêtir la surfa- ce de baryum ou de strontium ou de métaux analogues en mélange avec les oxydes de ces métaux.
La surface obtenue a une puissance d'arrachement d'électrons extrêmement faible cemparativement à celle du nickel ou des autres métaux gé- néralement utilisés pour les électrodes, de sorte que la lueur oathodique est limitée temporairement à la surface ainsi revêtue. On a trouva cependant que, dans le fonctionnement continu des appareils, le baryum (ou autre métal de revêtement) chemine graduellement par suite sans doute d'un arrachement et d'un transport de particules, sur la surface arrière non revêtue de l'électro- de, de sorte qu'après une durée, d'ailleurs considérable, la surface entière de l'électrode est lumineuse.
Pour éliminer ce transport de la lueur à l'arrière des électro- des ,on revêt oette face arrière 4 d'une substance ayant une résistance d'ar- rachent d'électrons plus élevée que celle de la surface supportant la lueur et offrant, an même temps, une affinité plus faible pour les particules de la surface illirninée, que lesdites particules n'ant ont les unes pour les autres.
Decette façon, les particules de la surface illuminée, qui peuvent être pro- @
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jetées sur ladite substance, en sont rapidement arrachées, ce qui évite la formation d'un revêtement de densité appréciable, sur ces surfaces.
L'aluminium en poudre fine est de préférence utilisable dans ce but, spécialement quand la surface active consiste en un mélange de baryum et d'oxyde de baryun, et on a trouvé que l'utilisation de cette substance était très efficace, mais on peut aussi employer toute autre substance ayant la même propriété de résister à ce déplaçaient de la matière cathodiques antimoine, sélénium, cuium, ou des matériaux isolants tels que l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de cuivre, par exemple.
Um liant carboné, par exem- ple la nitrocellulose dissoute dans l'acétate d'amyle ou dans un autre sol- vant approprié, convient bien pour fixer l'aluminium ou autre aubstance choi- sie, à la surface de l'électrode- Ce revêtement est appliqué à la marne é- tape de fabrication, que le carbonate do baryum et est évidemment chauffé lorsqu'on porte le dispositif à une température suffisante pour réduire lo liant carboné à l'état de carbone qui reste en mélange avec l'aluminium Co carbone noircit un pou la face arrière do chaque électrode et en fait un émetteur de chaleur plus efficace que la face avant, de sorts que beaucoup plus do la moitié de la chaleur rayonnée par l'électrode part de la face ar- rière.
Dans les fig.5 et 4, un Enveloppe 1 reçoit les fils d'amenée 2 et 3 qui supportent les électrodes rectangulaires 10, et la perle de verre 11 maintient la rigidité de l'ensemble. Cos électrodes 10 sont disposées dans un plan parallèle à l'axe do l'enveloppe 1, avec bords adjacents pa- rallèles et distante d'environ 1 mm. Les bords de ces électrodes 10, qui avoisinent les parois de l'enveloppe 1, sont roulés en un arc d'environ 180 avec un rayon d'environ 1 à 2 mm., de sorte que ces bords ne soient pas dirigés vers les parois. On peut rouler de marne les extrémités des électrodes 10 pour éviter l'arrachement à leur surface.
Ces électrodes 10 sont revêtues à l'avant et à l'arrière, de la même façon que les électrodes 4, et on utilise une atmosphère gazeuse ana- logue. Avec cette construction, la lumière est émise vers le coté de l'en- veloppe 1, au lieu d'être projetée vers l'extrémité, comme elle l'était dans les Fig. 1 et 2.
Dans la modification représentée aux Fig.5 et 6, les électrodes 14 sont des moitiés d'hémisphères creuses disposées de façon à présenter,
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dans l'ensemble, une surface hémisphérique vers 1 extrémité de l'ampoule 1.
Il en résulte une distribution lumineuse légèrement différente, désirable dans certains cas, avec laquelle il n'est plus nécessaire de contourner les bords des él ctrodes puisque les bords s'étendent déjà dans la direc- tion désirée, A tous autres égards, cette variante est identique à celle des
Fig. 1 et 2.
Dans les Fig.7 et 8, le principe de l'invention est appliqué de manière à limiter la lueur cathodique à des éléments déterminés de la sur- face des électrodes 4 établies comme dans les Fig.l et 2. Dans la Fig.7, l'aire hachurée 5 a reçu un revêtement fait d'une substance à faible résis- tance d'arrachement d'électrons, tandis que l'arrière de ces électrodes et la surface intérieure à la lettre A, sur la face portant cette lettre, sont revêtus de peinture d'aluminium. La lettre A reste obscure sur le fond lum mineux constitué par le reste de l'électrode. La Fig.8 est identique, sauf que la surface de la lettre ayant reçu la substance 5 à faible résistance d'arrachement d'électrons, tandis que l'arrière a reçu le revêtement d'a- lwniniun, de sorte que la lettre apparaît lumineuse ser fond noir.
Dans l'un et l'autre cas, le dessin de la lettre, ou autre légende reste inal- téré pendant une très longue durée utile de la lampe, par suite de l'action de l'aluminium résistant très énergiquement au déplacement de la lueur.
Avec chacun des dispositifs de réalisation ci-dessus, il est évident que la lumière a une caractéristique unidirectionelle qui restera pratiquement invariable au cours du fonctionnement sous courant continu ou antematif. Grâce aux dispositions indiquées ci-dessus, et notamment à cet- te configuration nouvelle des électrodes, on arrive à donner une longue durée utile aux dispositifs lumineux, en évitant la désintégration excessi- ve des portions des enveloppes 1, qui doivent 'être seules lumineuses.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réali- sation de l'invention, on n'entend pas se limiter ces formes particulières données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif, et par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient coume elles dans le cadre de l'invention.