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TUBE D'ECLAIRAGE A DECHARGE ELECTRIQUE.
La présente invention se rapporte aux tubes d'éclai- rage à décharge électrique contenant une atmosphère gazeuse et qui sont établis pour émettre de la lumière sous l'action d'une décharge électrique traversant ladite atmosphère.
L'invention se rapporta plus particulièrement aux tubes de ce genre dans lesquels le gaz rare utilisé est relativement actif de l'hélium, par exemple. Lorsquun gaz tel que de l'hélium est utilisé pour y faire passer une décharge électrique entre des électrodes, par exemple, des électrodes en fer, encuivre ou en nickel, on constate que
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l'hélium tend à être détruit rapidement, en tant qu'on considère ses propriétés de conductibilité électrique et d'émission de lumière, probablement en raison des actions mutuelles du gaz et de la cathode, parmi les gaz rares, cette tendance est plus prononcée pour l'hélium que pour d'antres gaz et, en ce sens, l'hélium est, ici,
caractérisé comme un gaz actif. Pour cette raison, un dispositif à décharge élec- trique dans une atmosphère gazeuse dont l'effet dépend surtout de l'hélium est un dispositif dont la durée de fonctionnement est très courte,, par exemple, un tube contenant de l'hélium à une pression de trois à cinq millimètres avoo une électrode ordinaire en cuivre a, en général, une durée 2 de fonctionnement très courte, qui peut ,8tre, par exemple, de/7- à 30 heures,
sous l'influence d'une décharge électrique. La durée effective d'un dispositif de ce genre peut être mesurée en faisant passer à travers ce dispositif une décharge électrique présentant, aux points de vue du voltage et de l'intensité du courant, les caractéristiques nécessaires pour produire l'émission de lumière et en observant le temps qui s'écoule entre le début et la fin de cette émission de lumière,
En augmentant la quantité de gaz contenue dans le dispositif à décharge,, par exemple, en portant la pression de l'hélium jusqu'à dix ou quinze millimètres, la durée du dispositif peut être augmentée considérablement et portée, par exemple, à. 1600 heures.
Cette durée, cependant, n'est pas suffisante pour répondre aux exigences du public et elle n'est obtenue qu'au détriment de la consommation d'énergie et du rendement lumineux, car la chute de potentiel par unité de longueur de colonne gazeuse d'un diamètre donné, onze millimètres, par exemple,, est beaucoup plus grande à des pressions de 10 à 15 millimètres de mercure qu'aux basses pressions précitées de 3 à 5 millimètres de mercure.
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La présente invention permet de réaliser un dispositif à décharge oontenant de l'hélium ou un autre gaz relativement actif qui possède, non seulement une durée de fonctionnement inconnue jusqu'à présent, mais qui donne un rendement élevé, c'est-à-dire qui est capable de fonctionner à des pressions telles qu'une colonne gazeuse d'une longueur maxima et contenant par suite un volume de gaz maximum puisse être mise en action sous un potentiel électrique donné.
Ce rendement élevé est obtenu en utilisant une atmosphère de remplissage dont la pression a une certaine valeur ou est comprise entre certaines limites et l'expression "rendement élevé" doit être considérée comme ayant cette signification* Malgré l'utilisation de l'hélium en petite:
quantité résultant de ces pressions faibles et de rendement élevé, au point de vue du rendement lumineux, l'invention permet de réaliser un dispositif d'éclairage ayant une durée considérablement augmentée,
L'invention a pour objet l'utilisation, en oombinai- son,d'hélium raréfié à une pression optima , avec.des électrodes de décharge comprenant une cathode stabilisée,
Cette cathode peut être en fer, cuivre, nickel, carbone ou autre matière conductrice réfractaire stabilisée par un traitement qui permet de la garnir d'un revêtement formé d'un oxyde approprié d'un métal électro-positif ou d'un dérivé de ce corps.
Les sous-oxydes des métaux électron-positifs semblent convenir plus particulièrement. Ils peuvent être obtenus au moyen d'une électrode réfractaire, en cuivre, par exemple, garnie d'un revêtement formé d'un composé oxygéné approprié, tel qu'un oxyde, hydroxide ou peroxyde d'un métal électro-positif, tel, par exemple, que le peroxyde de baryum, et en soumettant cotte électrode et son revêtement
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à l'action de la chaleur pour déterminer la formation de produits de décomposition ou de réduction..
tels que le sous-oxyde de la matière active, le sous-oxyde de baryum, par exemple, L'expression sous-oxyde, telle qu'elle est utilisée ici, englobe les produite obtenue lorsque des peroxydes sont thermolysés ou soumis à une décomposition par la chaleur pour obtenir un oxyde inférieur ou un sous-oxyde*
La préparation de l'électrode ou cathode stabilisée peut être exécutée de la manière suivante. L'éleotrode est garnie intérieurement d'un revêtement de peroxyde de baryum} elle est alors soumise à l'action de la chaleur afin de décomposer le peroxyde de baryum.
Les produits de cette décomposition ou produits thermolytiques comprennent ce qui est, ici, désigné sous le nom de sous-oxyde de baryum et le produit résultant forme une électrode ou cathode stable qui, en combinaison avec l'atmosphère gazeuse de remplissage, atmosphère d'hélium, constitue un dispositif de décharge d'une durée de fonctionnement inconnue jusqu'alors, trois mille heures ou plus.
Au lieu de sous-oxyde de baryum, les sous-oxydes d'autres éléments électro-positifs peuvent être utilisés particulièrement des éléments du groupe alcalino-terreux tels que le calcium et le strontium.
Au lieu de stabiliser la cathode avec des oxydes de la manière ci-dessus décrite, la stabilisation peut être obtenue, jusqu'à une certaine limite, au moyen d'éléments fortement électro-positifs, comprenant les éléments du groupe alcalin tels que le potassium, le caesium et autres.
Par exemple, un dispositif d'éclairage à décharge dans une atmosphère gazeuse formée d'hélium raréfié à une pression de 3 à 5 millimètres peut tre équipé avec une anode et une
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oathode, cette dernière étant pourvue de caesium métallique comme revêtement* Par ce moyen, on peut établir un tube dans lequel de l'hélium capable d'agir avec un rendement énergétique élevé est utilisé en combinaison avec une cathode stabilisée, ce tube ayant une durée de fonctionnement modérée, par exemple, 340 heures.
La stabilisa,tion au moyen de métaux alcalins n'est donc pas aussi efficace que la stabilisation au moyen d'oxydes ci-dessus décrite.
Le dessin ci-joint donné à titre d'exempleet qui ne saurait, en aucune façon,limiter la portée de la présente invention montre.
Fige 1 un tube lumineux à décharge dans une atmos- phère gazeuse, ce tube contenant de l'hélium raréfié à une pression de 3 à 5 millimètres et étant pourvu d'électrodes stabilisées destinées à être utilisées avec du courant alternatif. et la Fige 2 représenta, en détail, l'une des électrodes.
Dans cas deux figuras, les mêmes numéros de référence désignent les marnes éléments.
Le tube de décharge 1 à atmosphère gazeuse peut avoir, entre les électrodes, une longueur de 5 à 6 mètres; son diamètre peut être de 11 millimètres; il peut avoir toute forme désirée, par exemple, la forme d'un U représentée Fig. 1. A ses extrémités, il est pourvu d'électrodes 3 qui, dans le cas d'utilisation de courant alternatif, peuvent être identiques l'une à l'autre en ce qui concerne leur forme et leur constitution, puisque, dans ces conditions, chaque électrode agit alternativement comme cathode et comme anode, Ici, les électrodes sont représentées reliées à la bobine 3 du secondaire d'un transformateur dont le primaire 4 est alimenté en courant alternatif par un générateur 5.
Le tube 1
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pe-ât être en verre jaluie; ,,tlorse il ost approprie à la production d'une lumière jaune. La pression de l'hélium dans le tube est réglée soigneusement de manière à correspondre à colle pour laquelle le rendement est la plus élevé. Cette
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pressioli, mesurée à la manière L,,siielleo peut être, par exemple . de 4 millimètres de mercure.
Comme cela.. as déjà été dit, l'invention a, pour objet 1?utiliua.tiooa e11 combinaison d'hélium à des pressions appropriées 1-'obtention d'un rondement énergétique et lumineux élevé avec des électrodes stabilisées de telle sorte que cette combinaison fournisse' un dispositif ayant une durée de fonctionnement remarquablement élevée.
Une électrode stabilisée est représentée à échelle agrandie, en coupe partielle? dans la figure 2. Elle consiste en un cylindre de nickel 3 fermé à l'une de ses extrémités et pourvue sur sa face interne, d'un revêtement 6 formé par
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les produits de la décomposition tiiernol5rtiq'Je d'un peroxyde tel que le peroxyde de baryum.
Le fonctionnement du dispositif est le' suivant
Le tube ayant été établi avec une atmosphère d'hélium et des électrodes stabilisées ainsi que cela est représenté est relié au secondaire d'un transformateur, par les conducteurs 7 et 8 et un courant de décharge de 25 milliampères'$ par exemple) ,est envoyé dans le tube à une tension de 15*000 volts, par
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exemple. L'on obtien.t, a.însi, une 1ulrié<é ,jaune ou brune lorsque de l'hélium est utilisé pour le remplissage et cotte lumière peut durer 5.000'heures et plus.
En résumée l'invention- comprend, combinaison.,
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un tube lumineux à décharge ûitY'iCj1'1,a' ¯QC11'+Oilullt une aimos'" phere gazeuse une pression correspondant à l'obtention d'un rendement énergétique et lumineux élevé et une cathode ou des électrodes traitées do manière telle que., malgré l'activité du gaz et la quantité relativement faible de gaz utilisée la
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coopération de l'électrode et du gaz est telle que le tube résultant a, à la fois, un rendement énergétique élevé et une grande durée de fonctionnement* Le gaz actif spécial utilisé de préférence est l'hélium et, dans ce cas de l'uti- lisation de l'hélium,
la présente Invention permet d'obtenir un dispositif d'éolairage par décharge capable de donner une lumière jaunâtre ou brune.
La présenta invention a encore pour objet la combi- naison des moyens ici décrits aveo une enveloppe transparente jaune telle qu'une enveloppe en verre jaune à l'aide de laquelle une lumière jaune de très grande durée peut être obtenue.
Les avantages de l'invention ont été exposés en détail et les modes préférés de mise en oeuvre ont été décrits. Cependant,, il doit être compris que des modifications nombreuses peuvent y être apportées sans sortir des limites de la présente demande de brevet et en obtenant tout ou partie de ces avantages ou tout autre résultat avantageux dû à l'application de tout ou partie des moyens ci dessus définis.
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ELECTRICAL DISCHARGE LIGHTING TUBE.
The present invention relates to electric discharge lighting tubes containing a gaseous atmosphere and which are designed to emit light under the action of an electric discharge passing through said atmosphere.
The invention relates more particularly to tubes of this type in which the rare gas used is relatively active, helium, for example. When a gas such as helium is used to pass an electric discharge through it between electrodes, for example, iron, copper or nickel electrodes, it is found that
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helium tends to be destroyed quickly, as its properties of electrical conductivity and light emission are considered, probably due to the mutual actions of gas and cathode, among rare gases this tendency is more pronounced for helium than for other gases and, in this sense, helium is, here,
characterized as an active gas. For this reason, a device for electric discharge in a gaseous atmosphere, the effect of which depends mainly on helium, is a device with a very short operating time, for example a tube containing helium at a pressure of three to five millimeters avoo an ordinary copper electrode has, in general, a very short operating time, which can be, for example, from / 7- to 30 hours,
under the influence of an electric shock. The effective duration of such a device can be measured by passing through the device an electric discharge having, in voltage and current intensity, the characteristics necessary to produce the emission of light and by observing the time that elapses between the start and the end of this emission of light,
By increasing the amount of gas contained in the discharge device, for example, by increasing the pressure of helium up to ten or fifteen millimeters, the life of the device can be increased considerably and increased, for example, to. 1600 hours.
This duration, however, is not sufficient to meet the demands of the public and it is obtained only at the expense of energy consumption and light output, since the potential drop per unit length of gas column d A given diameter, eleven millimeters, for example, is much larger at pressures of 10 to 15 millimeters of mercury than at the aforementioned low pressures of 3 to 5 millimeters of mercury.
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The present invention makes it possible to realize a discharge device containing helium or other relatively active gas which not only has an operating time hitherto unknown, but which gives a high efficiency, i.e. which is capable of operating at pressures such that a gas column of maximum length and therefore containing a maximum volume of gas can be activated under a given electric potential.
This high efficiency is obtained by using a filling atmosphere whose pressure has a certain value or is between certain limits and the expression "high efficiency" should be considered to have this meaning * Despite the use of helium in small :
quantity resulting from these low pressures and high efficiency, from the point of view of the light output, the invention makes it possible to produce a lighting device having a considerably increased duration,
The invention relates to the use, in combination, of rarefied helium at an optimum pressure, with discharge electrodes comprising a stabilized cathode,
This cathode can be made of iron, copper, nickel, carbon or other refractory conductive material stabilized by a treatment which allows it to be lined with a coating formed of an appropriate oxide of an electro-positive metal or of a derivative thereof. body.
Sub-oxides of electron-positive metals seem to be particularly suitable. They can be obtained by means of a refractory electrode, copper, for example, lined with a coating formed of a suitable oxygen compound, such as an oxide, hydroxide or peroxide of an electro-positive metal, such as for example, than barium peroxide, and by subjecting this electrode and its coating
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to the action of heat to determine the formation of decomposition or reduction products.
such as the suboxide of the active material, barium suboxide, for example, The expression suboxide, as used herein, encompasses the products obtained when peroxides are thermolyzed or subjected to decomposition by heat to obtain a lower oxide or a suboxide *
The preparation of the stabilized electrode or cathode can be carried out in the following manner. The electrode is internally lined with a coating of barium peroxide} it is then subjected to the action of heat in order to decompose the barium peroxide.
The products of this decomposition or thermolytic products include what is here referred to as barium suboxide and the resulting product forms a stable electrode or cathode which, in combination with the gas filling atmosphere, atmosphere of helium, constitutes a discharge device of an operating time hitherto unknown, three thousand hours or more.
Instead of barium suboxide, the suboxides of other electro-positive elements can be used especially elements of the alkaline earth group such as calcium and strontium.
Instead of stabilizing the cathode with oxides as described above, stabilization can be achieved, up to a certain limit, by means of strongly electro-positive elements, including the elements of the alkali group such as potassium. , Caesium and others.
For example, a discharge lighting device in a gaseous atmosphere formed of rarefied helium at a pressure of 3 to 5 millimeters can be equipped with an anode and a
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oathode, the latter being provided with metallic cesium as coating * By this means, a tube can be established in which helium capable of acting with a high energy efficiency is used in combination with a stabilized cathode, this tube having a duration moderate operation, for example, 340 hours.
The stabilization by means of alkali metals is therefore not as effective as the stabilization by means of oxides described above.
The accompanying drawing, given by way of example, and which in no way limits the scope of the present invention, shows.
A luminous discharge tube is fixed in a gas atmosphere, this tube containing rarefied helium at a pressure of 3 to 5 millimeters and being provided with stabilized electrodes for use with alternating current. and Fig. 2 shows, in detail, one of the electrodes.
In the case of two figuras, the same reference numbers designate the element marls.
The gas-atmosphere discharge tube 1 may have a length of 5 to 6 meters between the electrodes; its diameter can be 11 millimeters; it can have any desired shape, for example, the shape of a U shown in FIG. 1. At its ends, it is provided with electrodes 3 which, in the case of the use of alternating current, can be identical to each other as regards their shape and constitution, since, under these conditions , each electrode acts alternately as cathode and as anode, Here, the electrodes are shown connected to the coil 3 of the secondary of a transformer whose primary 4 is supplied with alternating current by a generator 5.
Tube 1
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could be in jaluie glass; ,, tlorse it ost suitable for the production of a yellow light. The pressure of the helium in the tube is carefully adjusted to match the glue for which the yield is the highest. This
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pressioli, measured in the way L ,, siielleo can be, for example. of 4 millimeters of mercury.
As has already been said, the object of the invention is to use the combination of helium at appropriate pressures 1-to obtain a high energy and luminous roundness with stabilized electrodes such that this combination provides a device with a remarkably long run time.
A stabilized electrode is shown on an enlarged scale, in partial section? in figure 2. It consists of a nickel cylinder 3 closed at one of its ends and provided on its internal face with a coating 6 formed by
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the tiiernol5rtiq'Je decomposition products of a peroxide such as barium peroxide.
The operation of the device is as follows
The tube having been established with an atmosphere of helium and stabilized electrodes as shown is connected to the secondary of a transformer, by conductors 7 and 8 and a discharge current of 25 milliamps ($ for example), is sent into the tube at a voltage of 15 * 000 volts, by
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example. Thus, a yellow or brown color is obtained when helium is used for filling and this light can last 5,000 hours and more.
In summary, the invention comprises, combination.
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a luminous discharge tube ûitY'iCj1'1, a '¯QC11' + Oilllt a gaseous aimos' "a pressure corresponding to obtaining a high energy and luminous efficiency and a cathode or electrodes treated in such a way that ., despite the activity of the gas and the relatively small amount of gas used the
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cooperation of the electrode and the gas is such that the resulting tube has, at the same time, a high energy efficiency and a long service life * The special active gas preferably used is helium and in this case of the use of helium,
the present invention makes it possible to obtain a discharge winding device capable of giving a yellowish or brown light.
A further subject of the present invention is the combination of the means described here with a transparent yellow envelope such as a yellow glass envelope by means of which a yellow light of very long duration can be obtained.
The advantages of the invention have been explained in detail and the preferred embodiments have been described. However, it must be understood that numerous modifications can be made to it without going beyond the limits of the present patent application and obtaining all or part of these advantages or any other advantageous result due to the application of all or part of the means. above defined.