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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Tube à décharges électriques à vapeur métallique sous pression élevée.
On sait qu'on peut modifier le spectre de la lumière émise par un tube à décharges contenant de la vapeur de mercure sous pression élevée, en ajoutant de la vapeur de cadmium à la vapeur de mercure. On a déjà proposé de choisir le rapport entre les quantités de mercure et de cadmium de telle façon que la quantité de cadmium soit de 4 à 15 %, de préférence de 7 à 10 %, en poids de la quantité de mercure, la valeur absolue de ces quantités étant choisie assez faible pour que, au cours du fonctionnement normal du tube à décharges, tant la vapeur de mercure que la vapeur de cadmium ne soit pas saturée de sorte que, même pour les variations de température se produi- sant au cours du fonctionnement, le rapport des deux composants
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du remplissage de vapeur soit constant.
Ce tube à décharges à pression élevée émet une lumière qui se rapproche de la lunière blanche à spectre con- tinu à un degré tel que les objets éclairés par cette lumière soient vus de façon satisfaisante avec leurs couleurs normales.
Bien que, en ce qui concerne la reproduction des couleurs des objets éclairés, ce tube puisse fréquemment rem- placer la lampe à incandescence avec beaucoup de succès et soit à ce point de vue supérieur même au tube à décharges à pression élevée dont le remplissage n'est constitué que par de la vapeur de mercure, on a trouvé qu'à un autre point de vue il n'est pas aussi avantageux que le tube à décharges à pression élevée rempli seulement de vapeur de mercure(avec, en général, un gaz d'allumage). En effet, le rendement (c'est-àdire la quantité de lumière visible émise par wàtt de l'énergie absorbée) du tube à décharges contenant de la vapeur de cadmium et de la vapeur de mercure, est inférieur à celui du tube à décharges rempli seulement de vapeur de mercure.
La présente invention vise à perfectionner le tube à décharges à ce point de vue et à augmenter le rendement tout en conservant la bonne couleur de la lumière.
Conformément à l'invention, la proportion de cadmium est choisie de manière à être inférieure à celle qui est utilisée dans le tube à décharges connu décrit ci-dessus, savoir de 1,5 à 6 %, de préférence de 2 à 4 % en poids de la quantité de mercure. De plus, le tube à décharges est utilisé en combinaison avec une couche d'une matière à fluorescence rouge. Le cadmium peut éventuellement être remplacé, entièrement ou partiellement, par du zinc et cela dans une proportion de 1 partie en poids de zinc pour 2 parties en poids de cadmium.
De préférence, le tube à décharges est utilisé, en outre, en combinaison avec une matière à fluorescence bleue qui peut éventuellement être mélangée avec la matière à fluorescence
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rouge.
On a trouvé que le tube à décharges réalisé conformément à l'invention émet, de même que le tube connu décrit ci-dessus,une lunière telle que les objets éclairés soient vus de façon très satisfaisante avec leurs couleurs naturelles.
De plus, le rendement est augmenté considérablement bien qu'il soit encore inférieur au rendement du tube rempli seulement de mercure.
On a déjà proposé d'ajouter au remplissage de vapeur d'un tube à décharges contenant de la vapeur de mercure sous pression élevée, une quantité de cadmium et/ou de zinc assez faible pour que le rendement de la lampe au mercure demeure sensiblement invariable. Ce tube était entouré dans ce cas d'un écran sphérique ou cylindrique qui était revêtu d'un sulfure de zinc et de cadmium, activé par du cuivre et présentant une fluorescence rouge orangé.
Pour maintenir invariable le rendement du tube à décharges rempli seulement de vapeur de mercure, il est nécessaire, toutefois, de choisir les quantités de cadmium et de zinc assez faibles pour qu'elle n'exercent qu'une influence pratiquement négligeable sur la composition et la couleur de la lumière produite, de sorte que cette proposition ne peut pas être considérée comme réalisable en pratique.
L'invention sera expliquée en détail avec référence au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Sur le dessin, 1 désigne un tube à décharges contenant de la vapeur métallique sous pression élevée (en conséquence un tube à décharges dans lequel, au cours du fonctionnement normal, la vapeur a une pression assez élevée pour que la décharge soit étranglée au lieu de remplir toute la section trans-
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versale du tube). Le tube à décharges est constitué principalement par un cylindre en quartz et comporte deux électrodes à incandescence 2 et 3 qui sont munies d'une matière à fort pouvoir d'émission électronique, par exemple l'oxyde d'un métal alcalino-terreux, et qui sont portées par la décharge à une température élevée. Le tube a un diamètre interne de 7 mm et l'écartement des électrodes est de 22 mm.
Le tube 1 est monté, à l'aide de conducteurs d'alimentation 4 et 5, sur le pincement 6 de l'ampoule en verre 7 qui entoure le tube 1 et qui est munie d'un culot 8. Cette ampoule est revêtue intérieurement d'une couche 9 de sulfure de zinc et de cadmium qui est douée, sous l'action de la radiation émanant du tube 1, d'une fluorescence rouge. L'espace compris entre le tube 1 et l'ampoule 7 est vidé d'air.
Le tube à décharges 1 est rempli d'argon ayant, à 16 C, une pression de 20 mm environ de mercure. Le tube contient, en outre une quantité de mercure et une quantité de cadmium, savoir 7,5 mg de mercure et 0,2 mg de cadmium. La charge du tube s'élève à 75 watts. Au cours du fonctionnement du tube les vapeurs de mercure et de cadmium ne sont pas saturées.
Ce tube a un rendement de 30 L/W. Si, conformément à la proposition connue, le tube était rempli de mercure et de cadmium sans être combiné à une couche à fluorescence rouge, on devrait avoir, pour obtenir sensiblement la même couleur de la lumière, un pourcentage de cadmium de 8 %, le rendement lumineux étant de 24 L/W environ.
Si le tube ne contenait pas de cadmium et si l'ampoule n'était pas munie d'une couche fluorescente, le rendement lumineux s'élèverait à 40 L/W.
Un autre tube à décharges réalisé conformément à l'invention avait un diamètre interne de 7,5 mm et un écartement des électrodes de 28 mm. Le tube contenait de l'argon sous
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une pression de 20 mm de mercure et dans le tube on avait introduit 10 mgs de mercure, 0,25 mg de cadmium et 0,1 mg de zinc. La charge du tube s'élevait à 120 Watts. L'ampoule était revêtue d'une couche constituée par un mélange de sulfure de zinc et de cadmium à fluorescence rouge et de sulfure de zinc à fluorescence bleue. Le rendement lumineux était de 33 L/W.
Si l'on n'ajoutait pas de cadmium et de zinc et si l'on n'utilisait pas de couche fluorescente, de sorte que le tube équivaudrait à une lampe ne contenant que de la vapeur de mercure sous pression élevée, le rendement lumineux serait de 42 I/W.
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DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
PATENT OF INVENTION Electric discharge tube with metallic vapor under high pressure.
It is known that the spectrum of light emitted by a discharge tube containing mercury vapor under high pressure can be modified by adding cadmium vapor to the mercury vapor. It has already been proposed to choose the ratio between the quantities of mercury and cadmium such that the quantity of cadmium is from 4 to 15%, preferably from 7 to 10%, by weight of the quantity of mercury, the absolute value of these quantities being chosen so small that, during the normal operation of the discharge tube, both the mercury vapor and the cadmium vapor are not saturated so that, even for the temperature variations occurring during operation, the ratio of the two components
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of the steam filling is constant.
This high pressure discharge tube emits light which approximates continuous spectrum white light to such an extent that objects illuminated by this light are seen satisfactorily with their normal colors.
Although, as regards the color reproduction of illuminated objects, this tube can frequently replace the incandescent lamp with great success and is in this respect superior even to the high pressure discharge tube whose filling n 'consists only of mercury vapor, it has been found that from another point of view it is not as advantageous as the high pressure discharge tube filled only with mercury vapor (with, in general, a ignition gas). Indeed, the efficiency (that is to say the quantity of visible light emitted by wàtt of the absorbed energy) of the discharge tube containing cadmium vapor and mercury vapor, is lower than that of the discharge tube filled only with mercury vapor.
The present invention aims to improve the discharge tube from this point of view and to increase the efficiency while maintaining the correct color of the light.
In accordance with the invention, the proportion of cadmium is chosen so as to be less than that which is used in the known discharge tube described above, namely from 1.5 to 6%, preferably from 2 to 4% in weight of the amount of mercury. In addition, the discharge tube is used in combination with a layer of a red fluorescent material. Cadmium can optionally be replaced, entirely or partially, by zinc and this in a proportion of 1 part by weight of zinc to 2 parts by weight of cadmium.
Preferably, the discharge tube is further used in combination with a blue fluorescent material which may optionally be mixed with the fluorescent material.
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red.
It has been found that the discharge tube produced in accordance with the invention emits, like the known tube described above, a light such that the illuminated objects are seen very satisfactorily with their natural colors.
In addition, the yield is increased considerably although it is still lower than the yield of the tube filled only with mercury.
It has already been proposed to add to the vapor filling of a discharge tube containing mercury vapor under high pressure, a quantity of cadmium and / or zinc small enough for the efficiency of the mercury lamp to remain substantially invariable. . This tube was surrounded in this case by a spherical or cylindrical screen which was coated with a sulphide of zinc and cadmium, activated by copper and exhibiting an orange-red fluorescence.
To keep the efficiency of the discharge tube filled only with mercury vapor invariable, it is necessary, however, to choose the quantities of cadmium and zinc small enough so that they exert only a practically negligible influence on the composition and the color of the light produced, so that this proposition cannot be considered feasible in practice.
The invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawing which represents, by way of example, an embodiment thereof, the particularities which emerge both from the text and from the drawing forming, of course, part of the invention.
In the drawing, 1 denotes a discharge tube containing metallic vapor under high pressure (hence a discharge tube in which, during normal operation, the vapor has a pressure high enough that the discharge is throttled instead of complete the entire trans section
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versal tube). The discharge tube consists mainly of a quartz cylinder and has two incandescent electrodes 2 and 3 which are provided with a material with a high electron emitting power, for example the oxide of an alkaline earth metal, and which are carried by the discharge to a high temperature. The tube has an internal diameter of 7mm and the electrode gap is 22mm.
The tube 1 is mounted, using power conductors 4 and 5, on the clamp 6 of the glass bulb 7 which surrounds the tube 1 and which is provided with a base 8. This bulb is coated internally. a layer 9 of zinc and cadmium sulphide which is endowed, under the action of the radiation emanating from the tube 1, with a red fluorescence. The space between tube 1 and bulb 7 is emptied of air.
The discharge tube 1 is filled with argon having, at 16 C, a pressure of about 20 mm of mercury. The tube additionally contains an amount of mercury and an amount of cadmium, namely 7.5 mg of mercury and 0.2 mg of cadmium. The tube load is 75 watts. During the operation of the tube, the mercury and cadmium vapors are not saturated.
This tube has a yield of 30 L / W. If, according to the known proposition, the tube were filled with mercury and cadmium without being combined with a red fluorescent layer, one should have, in order to obtain substantially the same color of the light, a cadmium percentage of 8%, the luminous efficiency being approximately 24 L / W.
If the tube did not contain cadmium and if the bulb did not have a fluorescent coating, the light output would be 40 L / W.
Another discharge tube made in accordance with the invention had an internal diameter of 7.5 mm and an electrode gap of 28 mm. The tube contained argon under
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a pressure of 20 mm of mercury and in the tube were introduced 10 mg of mercury, 0.25 mg of cadmium and 0.1 mg of zinc. The tube load was 120 Watts. The bulb was coated with a layer consisting of a mixture of red fluorescent zinc and cadmium sulfide and blue fluorescent zinc sulfide. The light output was 33 L / W.
If cadmium and zinc were not added and if a fluorescent layer was not used, so that the tube would be equivalent to a lamp containing only mercury vapor under high pressure, the light output would be 42 I / W.