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Electrode. Convention Internationale : Demande de brevet allemand @
La présente invention eoncerne une électrode se chauffant d'elle-même qui peut trouver son application avantageusement dans les lampes à décharge en arc, remplies de gaz ou de vapeur,
Il faut entendre par électrode se chauffant d'ellemême, dans la suite, une électrode qui est amenée complètement sans chauffage particulier ou seulement avec un chauffage particulier insuffisant par la chaleur provenant de la décharge, à une température telle que l'émission d'électrons provoquée à cette température est capable d'entretenir une décharge en arc.
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L'électrode suivant la présente invention sert partiellement à être employée comme source d'électrons abondante, fonctionnant à basse température pour une décharge et pourrait être employée en partie comme source de lumière qui est mélangée à la lumière émise par la trajectoire de la décharge. La lumière émise par l'électrode à l'état de fonctionnement est, produite par la quantité de chaleur qui est provoquée par la décharge dans l'électrode et dans son voisinage immediat.
L'électrode suivant la présente invention consiste en conséquence en deux parties, qui sont reliées de façon conductrice électriquement et thermiquement. L'une des parties qui à l'état de fonctionnement prend une température de moins de 1200 consiste en un noyau métallique, avantageusement en nickel ou en tungstène, qui est recouvert d'une couche de substance de minime travail de sortie ou contient intérieurement une pareille subs tance. Cette partie sert de source d'électrons.
L'autre partie de l'électrode suivant la. présente invention, qui est reliée électriquement à la premièreet qu sert à émettre de la lurnière à une températurede plus de 2000 est faite en un métal à point de fucion élevé,de préférence en tungstène, et dimensionnée de telle façon que la quantité de chaleur produite dans celle-ci par la décharge élève sa tempéra- ture à plus de 2000 .
Dans une décharge à courant alternatif, l'électrode suivant la présente invention fonctionne naturellement alternativement comme cathode et comme anode. Dans la demi-période dans laquelle l'électrode fonctionne comme cathode, les électrons sortent de partie de l'électrode qui a une basse température mais est recouverte d'une matière active, par exemple d'oxyde de baryum. La partie d'électrode chauffée pendant la décharge à plus de 2000 ne porte aucune couche d'une matière émettrice et ne sert pratiquement pas comme source d'électrons.
L'électrodE est établie de telle façon que dans la demi-période dans laquelle
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elle agit comme anode, la partie principale du courant s'écoule' à travers la partie qui est établie de telle façon que de ce fait elle est portée à au moins 2000 et rayonne de la lumière.
Plus est élevée la température de cette partie rayonnant de la lumière, plus est grande la partie de la chaleur développée dans celle-ci qui est employée utilement comme lumière. L'élévation de la température provoque toutefois, comme on le sait, une vaporisation de cette partie et la durée d'existence d'une lampe pourvue d'une semblab.le électrode dépend principalement de la température de cette partie, c'est-à-dire uniquement de sa constitution.'
L'électrode suivant la présente invention est avantageusement établie de telle façon que la partie agissant comme source d'électrons consiste en un fil de tungstène dont le .diamètre a une grandeur telle que sa température à l'état de fonctionnement ne dépasse 1200 . Ce fil de tungstène est recouvert d'une couche de carbonate de baryum.
Le recouvrement se fait avantageusement par une cataphorèse d'une suspension de carbonate de baryum dans un alcool. Après achèvement et vidage de la lampe, l'électrode est portée à l'incandescence et l'on produit de cette manière un revêtement d'oxyde de baryum. A cette partie d'électrode est relié de façon conductrice un fil de tungstèhe dont la section est choisie de telle façon qu'à l'état de fonctionnement il arrive à la température élevée désirée. Cette partie ne doit naturellement recevoir aucun revêtement en substance à émission forte mais toutefois un semblable revêtement n'empêche pas le fonctionnement de l'éledtrode car il est évaporé rapidement de cette partie.
Des formes de réalisation de l'électrode suivant la présente invention, données à titre d'exemple, vont être expliquées à l'aide des figures.
Les fig. 1,2 et 3 montrent différentes formes de réalisation de l'électrode.
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La fig. 4 montre une lampe à décharge qui contient deux électrodes suivant la présente invention.
L'électrode suivant la fig. I consiste en un fil de nickel 1 de 0,5 mm de diamètre, à l'extrémité duquel le fil de tungstène 2, de 0,05 mm de diamètre, est soudé. 1 reçoit un revêtement d'oxyde de baryum et 'sert, lors du fonctionnement, de source d'électrons tandis que le fil 2 rayonne da la lumière.
On a représenté à la fig. 2 une électrode qui consiste en un fil de tungstène 1 et en un mince fil de tungstène 2 enroulé autour du premier. Le diamètre du fil 1 vaut 0,4 mm, celui du fil 2, 0,035 mm. Le fil 2 est soudé à son extrémité au fil 1 et l'enroulement se fait de telle façon que les deux fils se touchent mais pas sur toute leur longueur vu que l'hélice fabriquée au moyen du fil 2 dépasse de quelques spires le fil plus épais. Toute l'électrode est recouverte de carbonate de baryum. Lors de la mise en fonctionnement, de l'acide carbonique est mis en liberté et il reste sur le fil 1 et sur la partie du fil 2 enroulée sur celui-ci de l'oxyde de baryum.
De la partie du fil 2 dépassant le fil 1 et qui prend, en fonctionnement, une température d'environ 2400 , l'oxyde de baryum s'évapore rapidement et cette partie reste non couverte .
Une autre forme de réalisation avantageuse de l'électrode est représentée à la fig. 3. On a ici désigné par 1 également la partie de l'électrode servant de source d'électrons et recouverte d'une matière à émission, par exemple d'un mélange d'oxyde de baryum et d'oxyde de strontium. Elle est faite dun fil de molybdène de 0,5 mm de diamètre. Le fil 2, un fil de tungstène de 0,04 mm de diamètre, touche le fil 1 seulement en son point de soudure et se trouve pour le reste à une distance d'environ 0,2 mm de celui-ci. L'hélice formée par le fil 2 peut également dépasser la partie I de quelques spires. Sa surface n'est pas recouverte de matièreà émission. Cette forme de réalisation a l'avantage-d'une durée d'existence particuliè- rement longue.
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La fig. 4 représente une lampe à décharge en arc, à remplissage de mercure, qui contient deux électrodes suivant la présente invention. I et 2 désignent les deux parties de l'électrode, 3 est une ampoule en verre difficilement fusible. La lampe possède un remplissage d'argon de 25 mm de colonne de mercure de pression; dans la lampe se trouve une goutte de mercure.
La grandeur de l'ampoule est déterminée par la pression de vapeur qui doit être atteinte lors du fonctionnement de la. lampe. Par le choix approprié de la grandeur, cette pression de vapeur peut dépasser d'une manière connue une atmosphère. Un peu après la mise en fonctionnement, il prend naissance une décharge en arc à haute pression et la partie 2 vient en cas d'emploi de courant alternatif, à l'incandescence aux deux électrodes. Le spectre de la lumière rayonnée par la lampe présente, outre les lignes, un spectre continu. De ce fait la lumière est très analogue à celle du soleil et les couleurs se reconnaissent exactement.
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R e v e n d i c a t i o n s .
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Electrode. International Convention: German patent application @
The present invention relates to a self-heating electrode which may find its application advantageously in arc discharge lamps, filled with gas or vapor,
The term “self-heating electrode” is understood to mean, in the following, an electrode which is brought completely without particular heating or only with insufficient particular heating by the heat coming from the discharge, to a temperature such as the emission of electrons. caused at this temperature is capable of sustaining an arc discharge.
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The electrode according to the present invention partially serves to be employed as an abundant, low temperature-operating electron source for discharge and could be partially employed as a light source which is mixed with the light emitted by the path of the discharge. The light emitted by the electrode in the operating state is produced by the amount of heat which is caused by the discharge in the electrode and in its immediate vicinity.
The electrode according to the present invention therefore consists of two parts, which are electrically and thermally conductively connected. One of the parts which in the operating state takes a temperature of less than 1200 consists of a metal core, preferably nickel or tungsten, which is coated with a layer of minimal work-output substance or internally contains a such a substance. This part serves as an electron source.
The other part of the electrode following the. The present invention, which is electrically connected to the first and which serves to emit light at a temperature of over 2000 is made of a high-melting point metal, preferably tungsten, and dimensioned such that the amount of heat produced in it by the discharge raises its temperature to more than 2000.
In an alternating current discharge, the electrode according to the present invention naturally functions alternately as a cathode and as an anode. In the half-period in which the electrode functions as a cathode, electrons exit from part of the electrode which has a low temperature but is covered with an active material, for example barium oxide. The electrode portion heated during discharge to over 2000 does not carry any layer of an emitting material and hardly serves as an electron source.
The electrode is established in such a way that in the half-period in which
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it acts as an anode, the main part of the current flows through the part which is established in such a way that thereby it is raised to at least 2000 and radiates light.
The higher the temperature of this radiating part of the light, the greater the part of the heat developed therein which is usefully employed as light. However, the rise in temperature causes, as we know, vaporization of this part and the duration of existence of a lamp provided with a similar electrode depends mainly on the temperature of this part, that is that is to say only of its constitution. '
The electrode according to the present invention is advantageously established in such a way that the part acting as an electron source consists of a tungsten wire, the diameter of which has a magnitude such that its temperature in the operating state does not exceed 1200. This tungsten wire is covered with a layer of barium carbonate.
The covering is advantageously carried out by cataphoresis of a suspension of barium carbonate in an alcohol. After completion and emptying of the lamp, the electrode is heated to incandescence and in this way a coating of barium oxide is produced. To this electrode part is conductively connected a tungsten wire, the section of which is chosen such that in the operating state it reaches the desired high temperature. This part should of course not receive any coating of a strong emission substance, but a similar coating does not prevent the operation of the electrode because it is rapidly evaporated from this part.
Embodiments of the electrode according to the present invention, given by way of example, will be explained with the aid of the figures.
Figs. 1, 2 and 3 show different embodiments of the electrode.
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Fig. 4 shows a discharge lamp which contains two electrodes according to the present invention.
The electrode according to FIG. It consists of a nickel wire 1 of 0.5 mm in diameter, to the end of which the tungsten wire 2, of 0.05 mm in diameter, is soldered. 1 receives a coating of barium oxide and serves, in operation, as an electron source while the wire 2 radiates light.
There is shown in FIG. 2 an electrode which consists of a tungsten wire 1 and a thin tungsten wire 2 wound around the first. The diameter of wire 1 is 0.4 mm, that of wire 2, 0.035 mm. The wire 2 is soldered at its end to the wire 1 and the winding is done in such a way that the two wires touch each other but not over their entire length since the helix made by means of the wire 2 protrudes a few turns from the wire more thick. The entire electrode is covered with barium carbonate. When operating, carbonic acid is released and there remains on the wire 1 and on the part of the wire 2 wound on it barium oxide.
From the part of the wire 2 extending beyond the wire 1 and which takes, in operation, a temperature of about 2400, the barium oxide evaporates rapidly and this part remains uncovered.
Another advantageous embodiment of the electrode is shown in fig. 3. The part of the electrode serving as an electron source and covered with an emission material, for example a mixture of barium oxide and strontium oxide, is also designated here by 1. It is made of a 0.5mm diameter molybdenum wire. Wire 2, a 0.04 mm diameter tungsten wire, touches wire 1 only at its weld point and is otherwise at a distance of approximately 0.2 mm from it. The helix formed by the wire 2 can also exceed part I by a few turns. Its surface is not covered with emission material. This embodiment has the advantage of a particularly long life.
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Fig. 4 shows an arc discharge lamp, filled with mercury, which contains two electrodes according to the present invention. I and 2 denote the two parts of the electrode, 3 is a glass bulb which is difficult to melt. The lamp has an argon filling of 25 mm pressure mercury column; in the lamp is a drop of mercury.
The size of the bulb is determined by the vapor pressure that must be reached when operating the. lamp. By the appropriate choice of magnitude, this vapor pressure can in a known manner exceed one atmosphere. A little after the start-up, a high pressure arc discharge starts and part 2 comes when using alternating current, incandescent at the two electrodes. The spectrum of the light radiated by the lamp has, in addition to the lines, a continuous spectrum. Therefore the light is very similar to that of the sun and the colors are recognized exactly.
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R e v e n d i c a t i o n s.