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n PERFECTIONNEMENT AUX TUBES LUMINEUX "
L'invention est relative à divers perfectionnements nouveaux et utiles dans les tubes lumineux, notamment ceux dans lesquels une atmosphère conductrice de néon est employée.
Le néon est particulièrement utilisé en raison de sa couleur brillante et attrayante lorsqu'il est rendu lumineux par une décharge à haute tension, mais l'invention peut également (être employée avec d'autres gaz monoatomiques inertes, dits
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gaz rares, comprenant l'argon, l'hélium, le krypton et le xénon, qui ont tous leurs spectres caractéristiques.
Toutefois, ces derniers gaz ne possèdent pas les oarao* téristiques extrêmement favorables du néon.
Jusqu'ici dans la fabrication de tubes au néon, il a été jugé nécessaire d'employer des électrodes relativement grandes de l'ordre de quinze décimètres carrés ou davan- tage par ampère de courant, afin de diminuer le phénomène d'évaporation électrique observé par Sir Wm. CROOKES et mentionné, par exemple, par E.C.C. BALY dans " Les spectres du Néon, du Krypton et du Xénon ", PHILOSOPHICAL TRANSAC- TIONS, ROYAL SOCIETY, 1903, A.202, page 185.. Comme le fait remarquer BALY dans cet article, le néon est absorbé par le métal de l'électrode déposé sur les parois des tubes, épuisant ainsi l'atmosphère et diminuant la durée du tube.
Même lorsque des tubes au. néon sont faits avec des électrodes ayant une surface de quinze décimètres carrés ou davantage par ampère de courant et que l'incandescence négative ne couvre pas la surface entière de l'électrode, il se produit une perte très appréciable d'énergie due à la chute brusque de potentiel entre les électrodes et la colonne lumineuse.
Avec le tube perfectionné au néon décrit ci-après, on peut utiliser des électrodes n'ayant comme surface que,0 décimètre, carrée par ampère et l'on peut faire fonctionner le tube utilement et très efficacement, sans échauffement excessif ou crachement des électrodes. En.même temps, l'efficacité du tube est améliorée,car la capacitance est matériellement réduite, tandis que la résistance ohmique est augmentée.
Pour l'explication de ce qui précède, il y a lieu de remarquer que lorsqu'un voltage est appliqué à un tube à néon ou autre tube à décharge de gaz, ce voltage est Utilisé pour vaincre les composantes usuelles d'impédance @
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offertes par un oirouit au passage de courant alternatif.
Il a été constaté à la suite d'essais que la chute totale de voltage est due à deux composantes d'impédance; l'une due à la oapaoité qui résulte principalement des conditions électriques aux électrodes ou un très grand pourcentage d'ions positifs est accumulé lorsque chaque électrode agit comme cathode, et l'autre due à une résistance ohmique pure dans la colonne lumineuse même où les ions négatifs et positifs existent approximativement en proportions égales.
L'effet lumineux est une fonction de la résistance ohmique et toute augmentation dans ce facteur d'impédance a pour résultat une efficacité lumineuse plus grande.
Spécifiquement, il a été découvert que si un tube lumineux rempli de néon.; ou autre gaz manoatomique sous pression réduite est pourvu d'électrodes intérieures et si un miroir formé d'un métal alcalin éleotropositif, tel que le oaesium métallique, est déposé sur les parois du tube un peu en avant de chaque électrode, des résultats très remarquables et inattendus sont obtenus. Avec un tube de ce genre, les électrodes ne s'échauffent pas pendant le fonctionnement.même lorsqu'elles présentent une très petite superficie et, par conséquent, l'effet de vaporisation est très sensiblement réduit.
En outre, la distribution d'éner- gie est modifiée de façon qu'il en résulte une augmenta- tion de résistance ohmique dans la colonne gazeuse et il y a ainsi une applioation plus effective d'énergie pour l'é- clairage, Une telle augmentation d'efficacité a été mesurée en watts et peut s'élever jusqu'à 20 % comparée à celle d'un tube au néon normal sans oaesium et ayant des électro- des présentant une grande superficie.
Afin que l'invention puisse être mieux comprise, l'attention est appelée sur le dessin annexé dans lequel on a représenté un tube objet de la présente invention et //en combinaison aveo lequel on va décrire l'emploi de
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caesium métallique comme métal alcalin électropositif.
Le corps principal du tube 1 est en verre, il pré- sente des dimensions appropriées et est courbé sous la forme d'une lettre ou symbole pour la publicité. En rai- son du fait que le tube perfectionné se prête aussifavora- blement à. l'emploi avec des courants de quandewtende liait' il peut être et a été effectivement comme phare ou feupour la navigation aérienne. Pour cette utilisation, des tubes de trois à cinq mètres de longueur ont été employés avec des courants de cinq ampères et davantage passant dans le tube, donnant ainsi une source concentrée d'éclairage d'un éclat intense. Les extrémités du tube sont agrandies en 2, comme représenté, et dans chaque partie agrandie se trouve une tige 3 solidaire de cette dernière; sur cette tige est montée l'électrode 4 constituée généralement par une mince enveloppe en cuivre.
Le courant est amené à chaque électrode par le conducteur usuel 5. La superficie de l'électrode importe peu, mais, dans la pratique, on a utilisé des électrodes n'ayant une superficie que de,0 décimètre- carrée par ampère, eu même moins. leur dimension dépend en grande partie de la facilité de construction au point de vue mécanique. Les extrémités agrandies du tube comme représenté, sont de préférence coniques ou en forme de paire, constituant ainsi une chambre de dimension appré- ciable entourant chaque électrode. Pendant les phases fi- nales d'épuisement de l'air contenu dans le tube et juste avant l'introduction du néon dans ce dernier, un miroir de caesium métallique pur 6 est obtenu par dépôt dans la chambre entourant l'électrode et traité par chauffage de façon à. le déposer dans la position générale représentée.
La formation du tube peut être réalisée de toute manière appropriée, mais on utilise de préférence la mé- thode de purification décrite dans le brevet aux Etats-Unis
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N 1.618.767 du 22 Février 1927 au nom de M. Raymond Robert MACHLETT, dans lequel le tube est soumis à une opération de cuisson à une température élevée pendant que l'air en est évacué, suivie par un procédé de purification spécial entrai- nant l'emploi de vapeurs d'un métal alcalin.
Dans le dit brevet, l'emploi de potassium métallique comme métal alca- lin est particulièrement préconisé, les vapeurs de potas- sium étant utilisées en effectuant les phares finales de la purification du tube ; il a été constaté que le caesium peut également être employé dans ce but et, par conséquent, dans la fabrication des tubes lumineux perfec- tionnés, les vapeurs de caesium sont utilisées de la même manière que sont employées les vapeurs de potassium mé- tallique dans le dit brevet. Le caesium est ainsi employé pour la commodité, attendu qu'on peut se le procurer fa- oilement.
Après que le tube a été ainsi complètement purifié par les vapeurs de oaesium métallique, la température du tube est abaissée comme débrit dans le dit brevet, après quoi, lorsque le tube s'est refroidi, le miroir de caesium est formé à proximité des électrodes, comme décrit précé- demment. Un tel procédé de purification est extrêmement efficace et lorsque le néon est introduit à une pression d'environ 8 millimètres de mercure, les résultats les plus désirables seront obtenus.
La présence du miroir de caesium dans le voisinage des électrodes permet le fonctionnement effectif avec des électrodes de superficie extrêmement faible par rapport au courant employé. En outre, la présence de ce miroir de caesium a pour effet inattendu de changer la distribution d'énergie dans le tube de telle manière qu'elle s'effectue maintenant principalement dans le gaz et à un degré ré- duit aux électrodes.
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n LIGHT TUBES DEVELOPMENT "
The invention relates to various new and useful improvements in light tubes, especially those in which a neon conductive atmosphere is employed.
Neon is especially used because of its bright and attractive color when made luminous by high voltage discharge, but the invention can also (be employed with other inert monoatomic gases, called
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Noble gases, including argon, helium, krypton and xenon, all of which have their characteristic spectra.
However, these latter gases do not have the extremely favorable oarao * teristics of neon.
Hitherto in the manufacture of neon tubes, it has been considered necessary to use relatively large electrodes of the order of fifteen square decimetres or more per ampere of current, in order to reduce the phenomenon of electrical evaporation observed. by Sir Wm. CROOKES and mentioned, for example, by ECC BALY in “The spectra of Neon, Krypton and Xenon”, PHILOSOPHICAL TRANSAC- TIONS, ROYAL SOCIETY, 1903, A.202, page 185 .. As BALY points out in this article, neon is absorbed by the metal of the electrode deposited on the walls of the tubes, thus exhausting the atmosphere and reducing the life of the tube.
Even when tubes at. neon are made with electrodes having an area of fifteen square decimetres or more per ampere of current and the negative glow does not cover the entire surface of the electrode, there is a very appreciable loss of energy due to the drop sudden potential between the electrodes and the light column.
With the improved neon tube described below, one can use electrodes having an area of only .0 decimetre square per ampere and the tube can be operated usefully and very efficiently without excessive heating or spitting of the electrodes. . At the same time, the efficiency of the tube is improved, as the capacitance is materially reduced, while the ohmic resistance is increased.
For the explanation of the above, it should be noted that when a voltage is applied to a neon tube or other gas discharge tube, that voltage is used to overcome the usual components of impedance.
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offered by an oirouit to the passage of alternating current.
It was found after testing that the total voltage drop is due to two impedance components; one due to the oapaoity which results mainly from the electrical conditions at the electrodes where a very large percentage of positive ions is accumulated when each electrode acts as a cathode, and the other due to pure ohmic resistance in the same light column where the negative and positive ions exist in approximately equal proportions.
The light effect is a function of the ohmic resistance and any increase in this impedance factor results in greater light efficiency.
Specifically, it was discovered that if a light tube filled with neon .; or other manoatomic gas under reduced pressure is provided with internal electrodes and if a mirror formed of an electropositive alkali metal, such as metallic oesium, is deposited on the walls of the tube a little in front of each electrode, very remarkable results and unexpected are obtained. With such a tube, the electrodes do not heat up during operation, even when they have a very small area, and therefore the vaporization effect is very significantly reduced.
In addition, the energy distribution is altered so that an increase in ohmic resistance in the gas column results and there is thus a more efficient application of energy for lighting. such increase in efficiency has been measured in watts and can be up to 20% compared to that of a normal neon tube without oesium and having electrodes with a large surface area.
In order that the invention may be better understood, attention is drawn to the accompanying drawing in which there is shown a tube object of the present invention and // in combination with which we will describe the use of
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metallic cesium as an electropositive alkali metal.
The main body of the tube 1 is made of glass, has suitable dimensions and is curved in the form of a letter or symbol for advertising. This is because the improved tube also lends itself favorably to. the use with quandewtende currents linked 'it can be and has been effectively as a beacon or light for air navigation. For this use, tubes three to five meters in length were used with currents of five amps and more passing through the tube, thus providing a concentrated source of illumination of intense brightness. The ends of the tube are enlarged in 2, as shown, and in each enlarged part there is a rod 3 integral with the latter; on this rod is mounted the electrode 4 generally consisting of a thin copper envelope.
The current is brought to each electrode by the usual conductor 5. The surface area of the electrode does not matter much, but, in practice, electrodes having a surface area of only .0 square decimetres per ampere have been used, even if less. their size depends largely on the ease of construction from a mechanical point of view. The enlarged ends of the tube as shown are preferably tapered or pair-shaped, thus providing a substantial sized chamber surrounding each electrode. During the final phases of exhaustion of the air contained in the tube and just before the introduction of the neon into the latter, a mirror of pure metallic cesium 6 is obtained by deposition in the chamber surrounding the electrode and treated with heating so as to. place it in the general position shown.
Tube formation can be carried out in any suitable manner, but the purification method described in the United States patent is preferably used.
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N 1.618.767 of February 22, 1927 in the name of Mr. Raymond Robert MACHLETT, in which the tube is subjected to a baking operation at a high temperature while the air is evacuated from it, followed by a special purification process between preventing the use of alkali metal vapors.
In said patent, the use of metallic potassium as alkaline metal is particularly recommended, the potassium vapors being used in carrying out the final headlights of the purification of the tube; it has been found that cesium can also be employed for this purpose, and therefore in the manufacture of improved light tubes, cesium vapors are used in the same way as metallic potassium vapors are employed in the said patent. Caesium is thus used for convenience, since it is readily available.
After the tube has been thus completely purified by the vapors of metallic oesium, the temperature of the tube is lowered as debris in said patent, after which, when the tube has cooled, the caesium mirror is formed near the electrodes. , as described above. Such a purification process is extremely efficient and when neon is introduced at a pressure of about 8 millimeters of mercury the most desirable results will be obtained.
The presence of the cesium mirror in the vicinity of the electrodes allows effective operation with electrodes of extremely small surface area with respect to the current employed. Further, the presence of this cesium mirror has the unexpected effect of changing the energy distribution in the tube such that it now takes place mainly in gas and to a reduced degree at the electrodes.