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Tube à décharges électriques, à atmosphère gazeuse.
La présente invention se rapporte à des tubes à décharges électriques à atmosphère gazeuse, ces tubes compre- nant non seulement ceux qui sont remplis d'un ou plusieurs gaz, mais encore ceux qui contiennent un remplissage de va- peur ou d'un mélange de gaz et de vapeur.
Pour transformer en-rayons visibles les rayons ultra-violets émis par ces tubes, on a déjà utilisé des poudres luminescentes qui sont amenées à fluorescence par ces rayons ultra-violets et qui émettent alors des rayons de plus grande longueur d'onde. La quantité de lumière visible est ainsi
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accrue et la couleur de la lumière émise par la décharge peut en même temps être modifiée. La lumière émise par les tubes à décharges à atmosphère gazeuse ne présente pas en général un spectre continu; les substances luminesoentes peuvent être utilisées pour ajouter à cette lumière des radiations qui en sont absentes ou qui n'y existent que dans une proportion insuffisante.
Chaque substance luminescente n'émet que des ra- diations dont les longueurs d'onde sont comprises dans une zone limitée. Afin d'ajouter à la lumière émise par la dé- charge des rayons appartenant à d'autres zones de longueurs d'onde,on a déjà proposé d'utiliser un mélange de poudres luminescentes qui présentent des spectres d'émission dif- férents. Il est connu, par exemple, de recouvrir la paroi d'un tube à décharges à vapeur de mercure d'une couche d'un mélange de silicate de zinc à fluorescence jaune et de tungstate de calcium à fluorescence bleue. La fluorescence de ces deux substances est alors provoquée par les rayons émis par la décharge.
Or, la Demanderesse a établi que l'utilisation de mélanges de ce genre présente des inconvénients, en parti- culier lorsque les poudres luminescentes sont excitées par des radiations de longueurs d'onde différentes. De même que des substances différentes peuvent émettre des radiations de luminescence de longueurs d'onde différentes, la longueur d'onde des rayons qui provoquent la luminescence de substances luminescentes différentes peut être différente.
Il y a lieu de remarquer ici que, en général, la fluorescence d'une substance luminescente n'est pas exclusivement produite par des rayons de longueur d'onde déterminée, mais par des rayons dont les longueurs d'onde sont
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comprises dans une zone déterminée. Ces rayons sont absorbés par la substance luminescente et l'énergie absorbée est partiellement émise à nouveau sous forme de lumière luminescente.
Il s'agit donc ici d'une absorption utile qu'il ne faut pas confondre avec l'absorption de rayons lumineux qui se produit lorsque ceux-ci traversent un milieu qui n'est pas du tout luminescent ou qui, en tout cas, n'est pas excité à fluorescence par ces rayons lumineux.
L'absorption mentionnée ci-dessus, utile pour l'obten- tion de la luminescence, n'est toutefois pas égale pour toutes les radiations de la zone des longueurs d'onde qui produisent la luminescence ; elle présente au contraire un maximum pour une longueur d'onde déterminée de cette zone. La longueur d'onde pour laquelle ce maximum se produit est généralement employée pour désigner la bande de longueurs d'onde à laquelle réagit la substance luminescente. Il n'est cependant pas absolument indispensable que cette longueur d'onde soit présente dans le rayonnement qui est produit par la décharge et qui provoque la fluorescence de la substance luminescente, parce que les autres radiations de la zone précitée de lon- gueurs d'onde ont également cet effet.
Lorsqu'on a une couche luminescente qui est cons- tituée par un mélange de poudres luminescentes dont l'une est excitée par une longueur d'onde plus petite que les autres, et si les rayons produits par la décharge produisent la fluorescence de toutes les poudres du mélange, il se pro- duit des inconvénients, comme il a. déjà été dit plus haut.
Il s'est révélé que ces inconvénients sont causés par la ré- partition intentionnelle des différentes poudres dans la couche luminescente.
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S'il s'agit par exemple d'un mélange de deux poudres luminescentes A et B,il se trouve dans une partie déterminée de la couche mixte, sur le coté qui est tourné vers la décharge, des particules de la matière A qui recouvrent donc des parti- cules de la matière B. Dans une autre partie de la couche, c'est le contraire qui a'lieu. Si la luminescence de la substan- ce B est provoquée par une longueur d'onde LB supérieure à la longueur d'onde LA qui produit la luminescence de la substance 1,. la substance B absorbe en général les rayons de longueur d'onde LA dans une mesure (nuisible) plus forte que la substance A n'absorbe les radiations de longueur d'onde LB.
Aux endroits où elle se trouve du coté de la couche luminescente qui est tourné vers la décharge et où elle re- couvre la substance A, la substance B provoque ainsi une absorption relativement forte de la longueur d'onde qui produit la luminescence de la substance A. Aux endroits de la couche où c'est la substance A qui est la plus proche de la décharge, cette absorption n'a pas lieu et l'absorption de la longueur d'onde LB est elle-même relativement plus faible. Il en résulte, dans la lumière luminescente produite, des différences au point de vue de sa couleur et de son intensité.
De plus, il s'est révélé que, lorsqu'on applique sur la paroi du tube des poudres luminescentes mélangées, il est difficile d'obtenir une homogénéité suffisante du mélange, de sorte que, pour cette raison également, il peut se produire des différences locales dans la lumière émise par luminescence.
La présente invention a pour but d'éviter ces in- convénients. Elle consiste à utiliser au moins deux couches luminescentes qui sont placées l'une derrière l'autre de telle façon que la couche luminescente la plus éloignée de la décharge
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soit excitée par de plus grandes longueurs d'onde des rayons émis par celle-ci que la couche luminescente la plus rapprochée de la décharge. Si on les regarde à partir du trajet de dé- charge, les couches fluorescentes se succèdent donc de telle façon que la longueur d'onde des radiations qui en produisent la luminescence aille en croissant.
Lorsqu'on utilise deux poudres luminescentes, on peut par exemple appliquer tout d'abord la poudre excitée par la plus grande longueur d'onde sur la face interne de la paroi du tube à décharges ou d'une enveloppe entourant celui- ci, puis recouvrir cette première couche luminescente, éven- tuellement à l'aide d'un liant, avec la poudre dont la lumi- nescence est provoquée par une plus petite longueur d'onde.
Dans le cas d'un tube à décharges à basse pression contenant de la vapeur de mercure, on peut revêtir la paroi de verre, par exemple sur sa face interne, avec un sulfure de zinc à fluorescence bleue qu'on peut par exemple fixer à la paroi, d'une manière connue, en recouvrant tout d'abord la paroi d'une mince couche d'acide phosphorique servant de liant et en appliquant le sulfure de zinc sur cette couche.
On peut ensuite appliquer sur cette couche luminescente une couche de silicate de zinc et de cadmium dont la fluorescence rouge est produite par une longueur d'onde notablement plus petite que la fluorescence bleue du sulfure de zinc. Le cas échéant, on peut encore appliquer au préalable un peu d'acide phosphorique sur la couche de sulfure de zinc. o
La raie 2537 A est fortement absorbée par la couche de silicate de zinc et de cadmium et transformée en lumière o fluorescente, tandis que la raie 3600 A n'est absorbée que dans une faible mesure. Cette longueur d'onde peut ainsi agir sur le sulfure de zinc après n'avoir été que très peu. affaiblie.
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Il est visible que l'application des couches lu- minescentes dans l'ordre précité présente un grand avantage par rapport au cas où l'ordre serait inverse, si l'on tient compte de ce que la couche de sulfure de zinc, qui se trou- verait alors plus près de la décharge, absorberait fortement o la raie 2537 A, de telle sorte que les rayons ayant cette longueur d'onde n'atteindraient la couche de silicate de zinc et de cadmium que dans un état fortement affaibli. Le rendement lumineux de ce tube est par conséquent aussi de beaucoup in- férieur à celui du tube à décharges qui fait l'objet de l'invention.
Dans un cas déterminé, la Demanderesse a par exemple établi que le fait d'entourer une décharge dans la vapeur de mercure d'une couche de sulfure de zinc et de revêtir cette dernière d'une couche de silicate de zinc et de cadmium a pour effet d'augmenter l'émission lumineuse de 135 %. Si, cependant, l'ordre de succession des couches luminescentes est inversé, l'accroissement de l'émission lumineuse est de 300 %.
De préférence, les poudres luminescentes sont choisies de telle sorte que les rayons luminescents émis par l'une des couches soient absorbés aussi peu que possible par la couche luminescente suivante. C'est pour cette raison également que, dans l'exemple d'exécution décrit, on utilise un sulfure de zinc de coloration blanche ayant la propriété de bien laisser passer les rayons luminescents du silicate de zinc et de cadmium.
Si les poudres luminescentes sont appliquées sur la face de la paroi du tube ou d'une enveloppe qui est opposée àu trajet de décharge, il faut tout d'abord former la couche fluorescente qui est excitée par la plus petite longueur d'onde, puis recouvrir cette couche d'une poudre dont la
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fluorescente est provoquée par une longueur d'onde supérieure.
Dans ce cas, il faut toutefois tenir compte de l'absorption nuisible des rayons produisant la luminescence, dans cette paroi qui doit être établie en une matière aussi perméable que possible à ces rayons. Pour cette raison, il y a en général avantage à appliquer les couches pulvérulentes sur la face de la paroi qui est tournée vers la décharge.
L'application successive des couches pulvérulentes, telle qu'elle a été décrite ci-dessus, doit être effedtuée avec tout le soin nécessaire pour éviter un mélange indési- rable des poudres luminescentes. Le traitement thermique auquel, après l'application, les couches doivent le plus souvent être soumises, peut accroître encore fortement le risque de mélange. En outre, il se présente souvent la dif- ficulté que la seconde couche luminescente adhère,mal à la première.
C'est pourquoi il est avantageux de ne pas appliquer directement les couches luminescentes l'une sur l'autre, mais de les séparer l'une de l'autre, par exemple par une paroi de verre.
La poudre luminescente qui est excitée par la plus petite longueur d'onde peut être appliquée sur la face de la paroi du tube ou d'une enveloppe qui est tournée vers le trajet de décharge; la couche dont la fluorescence est provoquée par la plus grande longueur d'onde peut être appliquée sur la face de cette paroi qui est opposée au trajet de décharge.
Lorsqu'on utilise, comme ci-dessus, le silicate de zinc et de cadmium et le sulfure de zinc, on peut par exemple appliquer la première de ces substances sur la face interne de la paroi du tube et la seconde sur la face externe de celle-ci ou d'une enveloppe entourant le tube. On peut aussi disposer la couche de silicate de zinc et de cadmium
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sur la face extérieure de la paroi du tube et la couche de sulfure de zinc sur une enveloppe entourant le tube.
Pour réduire le plus possible les pertes par absorption nuisible, il est préférable de disposer l'une au moins des substances luminescentes dans une couche de verre.
On peut, par exemple, constituer la paroi du tube ou d'une enveloppe entourant celui-ci en un verre luminescent qui est excité par une longueur d'onde supérieure et revêtir la face interne de cette paroi d'une couche de poudre dont la lumi- nescence est produite par une longueur d'onde inférieure.
On obtient par exemple de bons résultats avec le tube à décharges à vapeur de mercure représenté en coupe longitudinale sur le dessin annexé.
La paroi 1 de ce tube est établie en verre à l'uranium à fluorescence verte et elle est recouverte, sur sa face interne, d'une couche 2 d'un silicate de zinc à fluorescence verte (willémite). Le verre à l'uranium est excité par des lon- gueurs d'onde plus grandes que le silicate.
Si l'on entoure le tube à décharges d'une enveloppe en verre fluorescent, la poudre dont la luminescence est provoquée par les rayons de longueur d'onde inférieure peut aussi être appliquée sur la paroi du tube lui-même.
Si la couche de poudre fluorescente doit être appliquée sur la face externe du verre luminescent, celui-ci doit être excité par une longueur d'onde plus petite que la poudre luminescente.
On peut aussi utiliser plus d'une couche de verre luminescent, les différentes couches de verre pouvant alors être superposées de manière à former une paroi comportant deux ou plus de deux couches luminescentes qui sont amenées à cor- respondre aux indications qui précèdent de telle manière que le
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verre le plus rapproché de la décharge soit excité par une longueur d'onde plus petite que le verre qui en est plus éloigné. Le tube à décharges peut., par exemple, être établi en unverre duplex dont la couche interne est en verre lu- minescent au cuivre et dont la couche externe est en verre luminescent à l'uranium.