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Tube à décharges électriques.
Pour réduire le vacillement de la lumière émise par un tube à décharge électrique renfermant une atmosphère gazeuse et alimenté en courant alternatif, on a déjà proposé de munir ce tube d'une cathode à incandescence et de trois anodes et de le faire fonctionner à l'aide d'un courant alternatif triphasé. Les anodes et la cathode sont raccordées dans ce cas, respectivement, aux trois conducteurs de phase et au conducteur neutre d'une source de courant triphasé.
Si l'on voulait augmenter l'intensité de la lumière émise par un pareil tube à décharges en ajoutant à l'atmosphère gazeuse des vapeurs de métaux peu volatils connus à cette fin, par exemple de la vapeur de sodium, on se heurterait à l'in-
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convénient qu'au cours du fonctionnement la vapeur métallique se déplacerait vers l'électrode incandescente jouant en permanence le rôle de cathode. Ceci aurait pour résultat qu'au voisinage des anodes il n'y aurait après quelque temps plus de vapeur métallique participant à la décharge. Par "métaux peu volatils" on doit entendre ci-après les métaux dont la vapeur a pour une température de 200 C une pression d'une fraction de millimètre seulement, comme par exemple le sodium, lithium, potassium, rubidium, magnésium, zinc, cadmium.
Le déplacement de la vapeur du métal peu volatil vers la cathode existe plus particulièrement pour les vapeurs de métaux forte- ment électro-positifs, par exemple le sodium.
Souvent, un tube à décharges de ce genre présente- rait, en outre, l'inconvénient d'une décharge indésirable en- tre les anodes par suite de la présence de la vapeur métallique.
L'invention a pour objet un tube à décharges pou- vant être alimenté en courant alternatif triphasé, renfermant des métaux peu volatils et agencé de telle façon que non seulement les inconvénients mentionnés ci-dessus soient évi- tés mais qu'on obtienne en outre des avantages supplémentaires qui rendent le tube à décharges très propre à être utilisé pour l'éclairage.
Le tube à décharges suivant l'invention renferme, en plus d'une atmosphère gazeuse, la vapeur d'un métal peu volatil et il est composé de trois branches reliées entre elles et disposées de manière que leurs axes forment les arêtes d'un prisme, ces branches étant disposées assez près l'une de l'autre pour que leur écartement mutuel soit au plus deux fois plus grand que leur diamètre. En outre, chaque branche est munie d'une électrode incandescente. Du fait que
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les anodes ne sont pas disposées l'une à proximité de l'autre le jaillissement fâcheux des décharges entre ces anodes est évité.
Malgré le fait que chaque électrode incandescente est parcourue par le courant pendant au moins deux tiers de la durée du fonctionnement, ce qui favorise le chauffage uniforme de cette électrode, il ne se produit néanmoins pas de déplace- ment indésirable de la vapeur métallique électro-positive vers une des électrodes du fait que chaque électrode incandescente acquiert alternativement un potentiel positif et négatif par rapport à une des autres électrodes et que la construction du tube est symétrique, de sorte que chaque électrode incan- descente remplit la même fonction.
Comme toutes les branches du tube sont disposées à un faible écartement mutuel (de préférence inférieur au diamètre du tube), et de telle façon que leurs axes forment les arêtes d'un prisme, elles rayonnent de la chaleur l'une vers l'autre, ce qui favorise la produc- tion et le maintien de la pression requise de la vapeur métal- lique et diminue la déperdition de chaleur. Cette irradation mutuelle des branches du tube et la vaporisation ainsi augmen- tée du métal renfermé dans ce dernier, aident aussi à éviter le déplacement indésirable de ce métal. En outre, on obtient par la dite disposition des branches une source de lumière d'encombrement réduit et de haute intensité.
Il est particulièrement important de disposer les branches du tube suivant les arêtes d'un prisme si les rayons lumineux visibles émis par la vapeur métallique, comprennent des rayons de résonance comme c'est le cas pour plusieurs des métaux électro-positifs peu volatils tels, par exemple, que le sodium, le lithium, le potassium et le rubidium. Au cours du fonctionnement du tube à décharges il y a toujours des périodes dans lesquelles il ne se produit pas de décharge
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dans une des branches, ce qui provoque le vacillement de la lumière émise.
Du fait que les trois branches, au lieu d'être situés dans un seul plan, sont disposées suivant les arêtes d'un prisme, les rayons de résonance produits dans les deux branches dans lesquelles la décharge a lieu,, frappent en grande partie la troisième branche dans laquelle à ce moment il n'y a pas de décharge. Ces rayons de résonance sont absorbés par les molécules de la vapeur métallique renfermée dans la troisième branche, ce qui a pour résultat que ces molécules sont excitées et, en revenant à l'état initial, émettent de la lumière. Bien que dans cette troisième branche il ne se produise temporairement pas de décharge, elle par- ticipe néanmoins à l'émission de lumière, le vacillement de la lumière émise étant, par conséquent, réduit.
On a déjà proposé d'utiliser un tube à décharges à atmosphère gazeuse et à électrodes froides composé de trois branches disposées dans un seul plan. Dans ce cas, il s'agissait toutefois de tubes à décharges à haute tension qui ne convenaient pas à être utilisés pour l'éclairage général et pour lesquels il n'était question ni de la présence de vapeurs de métaux électro-positifs peu volatils ni de la disposition susmentionnée des branches.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation.
La figure 1 représente une vue en élévation de ce tube et
La figure 2 en montre une coupe suivant la ligne II-II.
Comme on le voit sur le dessin, le tube est com- posé de trois branches parallèles 1, 2 et 3 qui se confondent
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à leurs extrémités inférieures. Dans l'extrémité supérieure de chaque branche est monté un système d'électrodes constitué par une électrode incandescente 4 et une anode 5 formé par une plaque cylindrique. Les électrodes incandescentes peuvent être chauffées à l'aide de transformateurs de chauffage bien qu'il soit également possible de les faire porter à la température requise par la décharge elle-même. A l'intérieur ou à l'exté- rieur du tube, les électrodes 4 et 5 sont reliées entre elles de façon conductrice. Comme le montre distinctement la figure 2, les trois branches sont disposées à un faible intervalle l'une de l'autre et de manière que leurs axes forment les arêtes d'un prisme.
L'écartement mutuel des branches n'est, par exemple, que de quelques millimètres tandis que le diamètre des branches peut être, par exemple, de 20 mm. Le tube renferme du gaz rare et, en outre, une certaine quantité de sodium dont la vapeur émet lors du passage de la décharge une lumière jaunè intense; On peut réduire la dissipation thermique du tube en entourant ce dernier d'une enveloppe 6 à double paroi et en créant dans la chambre formée par ces deux parois, un vide assez élevé pour que la dissipation thermique s'en trouve réduite sensiblement.
On a constaté que le déplacement indésirable de la vapeur métallique vers une des électrodes est supprimé dans ce tube et que le vacillement de la lumière produite, vacille- ment qui, plus particulièrement avec les tubes à décharges à cathode à incandescence et à haute intensité lumineuse, très peut être/gênant, n'est que très faible.
Dans certaines conditions, chaque branche du tube peut être repliée en deux tronçons parallèles, le tube entier étant composé dans ce cas de six tronçons parallèles.
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Electric discharge tube.
To reduce the flickering of the light emitted by an electric discharge tube containing a gaseous atmosphere and supplied with alternating current, it has already been proposed to provide this tube with an incandescent cathode and three anodes and to operate it at using a three-phase alternating current. The anodes and the cathode are connected in this case, respectively, to the three phase conductors and to the neutral conductor of a three-phase current source.
If we wanted to increase the intensity of the light emitted by such a discharge tube by adding to the gaseous atmosphere vapors of low volatility metals known for this purpose, for example sodium vapor, we would come up against l 'in
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agree that during operation the metal vapor would move towards the incandescent electrode continuously playing the role of cathode. This would result in that in the vicinity of the anodes there would after some time no more metallic vapor participating in the discharge. By "low volatile metals" is meant below the metals whose vapor at a temperature of 200 C a pressure of only a fraction of a millimeter, such as for example sodium, lithium, potassium, rubidium, magnesium, zinc, cadmium.
The displacement of the vapor from the low volatility metal towards the cathode exists more particularly for the vapors of strongly electro-positive metals, for example sodium.
Often such a discharge tube would have the further disadvantage of unwanted discharge between the anodes due to the presence of the metal vapor.
The object of the invention is a discharge tube capable of being supplied with three-phase alternating current, containing low-volatile metals and arranged in such a way that not only the above-mentioned drawbacks are avoided but also obtained. additional advantages which make the discharge tube very suitable for use in lighting.
The discharge tube according to the invention contains, in addition to a gaseous atmosphere, the vapor of a low volatility metal and it is composed of three branches connected to each other and arranged so that their axes form the edges of a prism. , these branches being arranged close enough to each other so that their mutual spacing is at most twice as large as their diameter. In addition, each branch is provided with an incandescent electrode. Because
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the anodes are not arranged one close to the other, the untoward bursting of discharges between these anodes is avoided.
Despite the fact that each incandescent electrode is traversed by current for at least two-thirds of the operating time, which promotes uniform heating of this electrode, nevertheless no unwanted displacement of the electro-metallic vapor occurs. positive towards one of the electrodes because each incandescent electrode alternately acquires a positive and negative potential with respect to one of the other electrodes and that the construction of the tube is symmetrical, so that each incandescent electrode fulfills the same function.
As all the branches of the tube are arranged at a small mutual spacing (preferably less than the diameter of the tube), and in such a way that their axes form the edges of a prism, they radiate heat towards each other , which promotes the production and maintenance of the required pressure of the metal vapor and reduces heat loss. This mutual irradiation of the branches of the tube, and the thus increased vaporization of the metal contained therein, also helps to avoid unwanted displacement of this metal. In addition, by said arrangement of the branches, a light source of reduced bulk and high intensity is obtained.
It is particularly important to arrange the branches of the tube along the edges of a prism if the visible light rays emitted by the metal vapor include resonance rays as is the case for several of the low volatile electro-positive metals such as, for example, as sodium, lithium, potassium and rubidium. During the operation of the discharge tube there are always periods in which no discharge occurs
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in one of the branches, which causes the emitted light to flicker.
Because the three branches, instead of being located in a single plane, are arranged along the edges of a prism, the resonant rays produced in the two branches in which the discharge takes place, mainly strike the third branch in which at this time there is no discharge. These resonant rays are absorbed by the molecules of the metallic vapor enclosed in the third branch, which results in these molecules being excited and, returning to the initial state, emitting light. Although in this third branch no discharge temporarily takes place, it nevertheless participates in the emission of light, the flicker of the emitted light being, therefore, reduced.
It has already been proposed to use a gas atmosphere discharge tube with cold electrodes composed of three branches arranged in a single plane. In this case, however, they were high-voltage discharge tubes that were not suitable for general lighting and for which there was no question of the presence of low volatile electro-positive metal vapors or of the aforementioned provision of branches.
The invention will be better understood by referring to the appended drawing which shows, by way of example, one embodiment.
Figure 1 shows an elevational view of this tube and
Figure 2 shows a section along the line II-II.
As seen in the drawing, the tube is made up of three parallel branches 1, 2 and 3 which merge
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at their lower ends. In the upper end of each branch is mounted an electrode system consisting of an incandescent electrode 4 and an anode 5 formed by a cylindrical plate. Incandescent electrodes can be heated with the help of heating transformers although it is also possible to bring them to the required temperature by the discharge itself. Inside or outside the tube, the electrodes 4 and 5 are conductively connected to each other. As clearly shown in Figure 2, the three branches are arranged at a small interval from each other and so that their axes form the edges of a prism.
The mutual spacing of the branches is, for example, only a few millimeters while the diameter of the branches may be, for example, 20 mm. The tube contains rare gas and, in addition, a certain quantity of sodium, the vapor of which emits an intense yellow light during the passage of the discharge; The heat dissipation of the tube can be reduced by surrounding the latter with a double-walled casing 6 and by creating in the chamber formed by these two walls, a sufficiently high vacuum so that the heat dissipation is considerably reduced.
It has been found that the unwanted movement of the metallic vapor to one of the electrodes is suppressed in this tube and that the flicker of the light produced, which flicker, more particularly with incandescent and high light intensity cathode discharge tubes , very maybe / annoying, is only very weak.
Under certain conditions, each branch of the tube can be folded into two parallel sections, the entire tube being composed in this case of six parallel sections.
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