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Lampe à vapeur métallique à haute pression:'
Un inconvénient connu des lampes à vapeur métallique à électrodes fixes est qu'il se produit un noircissement dans leur ampoule de verre aux endroits qui sont voisins des élec- trodes. En tenant compte de ce phénomène, on s'était efforcé jusqu'à présent d'établir les lampes à vapeur métallique de telle manière que les parties de l'ampoule qui viennent en considération principalement au point de vue du rayonnement de lumière restent autant que possible épargnées par ce noircis- sement.
On a obtenu ce résultat par le fait que les électrodes
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ont été logées dans des chambres séparées ou bien on a choisi de telle façon les dimensions du tube de décharge que les endroits noircis étaient relativement petits si on les compare à toute la surface venant en considération au point de vue du rayonnement. Ceci conduit à de tellement grandes dimensions que la fabrication rencontre des difficultés pour des raisons de solidité, en particulier dans les lampes à vapeur métallique dans lesquelles lors du fonctionnement, la pression de vapeur est notablement plus élevée que 1 atm.
La méthode mentionnée en premier lieu, savoir la disposition d'électrodes à l'intérieur de chambres séparées,a au contraire élevé la tension d'allumage des lampes de sorte qu'il fallait des dispositifs d'allumage séparés pour l'allu- mage à la tension normale du réseau, que même l'emploi de ces lampes à des tensions de fonctionnement plus basses que 220 volts a eté rendu impossible. En général on'doit compter dans le cas de lampes dans lesquelles la décharge s'effectue dans un espace relativement étroit, par exemple dans une ampoule en forme de tube, sur une élévation de la tension d'allumage loin au-delà des tensions de fonctionnement. La cause doit en être recherchée dans les charges électrostati- ques qui s'accumulent dans le voisinage des électrodes aux parois de l'espace de décharge.
L'emploi de dispositifs d'allumage séparés produit une augmentation des frais de fonctionnement et d'etablissement.
Un défaut commun des lampes mentionnées jusqu'à présent était que non seulement le placement des électrodes dans des chambres mais également les grandes dimensions ont augmenté les surfaces de refroidissement de la lampe, de sorte que la haute pression de vapeur nécessaire pour le @ fonctionnement économique et pour la coloration favorable de la lumière ne pouvait être atteinte que dans les grandes unités (environ pour 50 watts).
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La présénte invention élimine tous ces inconvénients par le fait que la disposition des électrodes et celle des espaces de décharge sont telles que d'une part l'emploi de dispositifs d'allumage séparés n'est pas nécessaire, vu que les* charges de paroi ne gênent pas l'allumage, et que d'autre part la,surface, rapportée à la capacité de l'espace, tient compte d'une manière appropriée des considérations de solidité.
Le noircissement est empêché par la disposition suivant la présente invention et cela par la disposition particulière à l'invention d'au moins une électrode de la lampe. L'électrode consiste en effet en deux parties parmi lesquelles une partie est activée ou est recouverte d'une matière active - d'une matiè. re de petit travail de sortie des électrons. Cette partie est chauffée par conduction thermique et/ou par rayonnement ther- mique au moyen de l'autre partie de l'électrode, non recouverte de matière active, chauffée directement par la décharge.
Le fonctionnement est le suivant : La lampe à déchar- ge est chauffée par des courants alternatifs, ce qui signifie , qu'à un instant chaque électrode doit être cathode et à un autre instant doit être anode ; le rôle de la cathode est joué chaque fois par la partie activée de l'électrode. Or celle-ci doit être chauffée tellement fortement que la tempéra- @ ture suffise pour une émission d'électrons, mais une volatili- sation de la matière d'électrode, provoquant le noircissement, ne doit pas encore se produire. La disposition des électrodes doit donc être avantageusement telle que l'électrode qui, à un moment donné, joue le rôle d'anode doit être touchée par les électrons à la partie qui n'est pas recouverte de la matière activante relativement volatile.
Ceci peut être obtenu par'la disposition l'une sur l'autre des électrodes ou par leur cons- truction, et cela de telle manière que les électrodes sont tournées l'une vers l'autre par leur partie non activée et/ou que la partie métallique non activée entoure la partie activée avec une certaine distance tandis que la partie métallique
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permet que les électrons puissent passer sans entrave dans l'espace de décharge , les particules de matière provoquant le noircissement étant empêchées de sortir.
Il est avantageux que pour une lampe de IO watts de puissance dont le rendement lumineux atteint une valeur de 35- 40 lumen-watts, l'espace de décharge de préférence sphérique possède un diamètre intérieur de 5-6 mm et un diamètre extérieur de 7-9 mm. La distance des électrodes de cette lampe, pour une tension de réseau de 110 volts, vaut environ 2 mm.
Les électrodes consistent en deux tiges de tungstène d'environ 0,5 mm de diamètre; les tiges sont recouvertes d'oxyde de baryum; le revêtement est établi par décomposition d'une couche de carbonate de baryum appliquée par voie cataphoré- tique. Les électrodes sont entourées d'une hélice de tungstène dont le diamètre intérieur vaut environ 1 mm et qui a été enroulée au moyen d'un fil de 0,1 mm de diamètre avec une hauteur de pas d'environ 0,2 mm. L'allumage de la lampe, après l'achèvement du processus de formation usuel dans les tubes électrons, se produit déjà pour une tension de 110 volts de courant alternatif sans dispositifs auxiliaires. Pour la limitation du courant de décharge il faut employer une bobine d'inductance correspondante.
En vue de la diminution des pertes thermiques, la lampe est montée dans un ballon transparent où l'on a fait le vide.
Différentes t'ormes de réalisation des électrodes de la lampe suivant la présente invention sont représentées au dessin.
A la fig. l, on a désigné par 1 l'ampoule en verre spécial difficilement fusible. Les deux amenées de courant 2 et 2' sont scellées dans l'ampoule et sont faites par exemple en molybdène. Les électrodes 3 et 3' consistent en des hélices de tungstène qui sont enroulées sur les cylindres 4 et 4' recouverts de matière active. Dans l'ampoule se trouve du gaz
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rare sous une pression de 25 mm de colonne de mercure et on y a placé également une goutte de mercure 5.
La fig. 2 représente une forme de réalisation des électrodes dans laquelle la partie active est abritée dans la direction de la paroi de l'ampoule, ce qui permet d'obtenir une élimination encore plus efficace du noircisse- ment. 2 désigne l'amenée de courant. On a désigné par 6 le cylindre métallique creux produisant la protection et quk est ouvert à une extrémité. A l'intérieur de celui-ci se trouve la matière active 7.
A la fig. 3 la petite tige 8 est recouverte de matière active et 9 est un cylindre creux métallique qui correspond au cylindre 6 de la fig. 2.
La fig. 4 représente une forme de réalisation dans laquelle la petite tige 10 est recouverte d'une matière acti- ve. La protection se produit au moyen de l'hélice de tungs- tène 11 qui est posée sur une hélice 12 entourant directe - ment la tige 10.
R e v e n d i c a t ion s 1/ Lampe;à vapeur métallique à haute pression, caractérisée en ce que la plus grande dimension de son ampoule est plus petite que 20 mm et en ce que la plus petite dimension est plus grande que la distance des électrodes, et en cque la @ lampe possède au moins une électrode faite...de deux parties dont la partie activée est chauffée uniquement par conduction de chaleur et/ou rayonnement au moyen de l'autre partie non activée, chauffée directement par la décharge.
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High pressure metal steam lamp: '
A known drawback of metal vapor lamps with fixed electrodes is that blackening occurs in their glass bulb in places which are close to the electrodes. Taking this phenomenon into account, efforts have hitherto been made to establish metal vapor lamps in such a way that the parts of the bulb which come into consideration mainly from the point of view of the radiation of light remain as much as possible spared by this blackening.
This result was obtained by the fact that the electrodes
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were housed in separate chambers or the dimensions of the discharge tube were chosen in such a way that the darkened areas were relatively small compared to the whole area considered from the point of view of radiation. This leads to such large dimensions that manufacture encounters difficulties for reasons of solidity, in particular in metal vapor lamps in which during operation the vapor pressure is notably higher than 1 atm.
The method first mentioned, namely the arrangement of electrodes inside separate chambers, on the contrary raised the ignition voltage of the lamps so that separate ignition devices were required for ignition. at normal mains voltage, that even the use of these lamps at operating voltages lower than 220 volts has been made impossible. In general, in the case of lamps in which the discharge takes place in a relatively narrow space, for example in a tube-shaped bulb, one should count on an increase in the ignition voltage far beyond the voltages of operation. The cause must be sought in the electrostatic charges which accumulate in the vicinity of the electrodes on the walls of the discharge space.
The use of separate ignition devices results in increased operating and establishment costs.
A common defect of the lamps mentioned so far was that not only the placement of the electrodes in chambers but also the large dimensions increased the cooling surfaces of the lamp, so that the high vapor pressure required for economical operation. and for the favorable coloring of light could be achieved only in large units (approximately for 50 watts).
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The present invention eliminates all these drawbacks by the fact that the arrangement of the electrodes and that of the discharge spaces are such that on the one hand the use of separate ignition devices is not necessary, since the wall charges do not interfere with ignition, and that, on the other hand, the surface, relative to the capacity of the space, appropriately takes into account solidity considerations.
Blackening is prevented by the arrangement according to the present invention and this by the arrangement specific to the invention of at least one electrode of the lamp. The electrode consists in fact of two parts, one part of which is activated or is covered with an active material - a material. re small work of output of electrons. This part is heated by thermal conduction and / or by thermal radiation by means of the other part of the electrode, not covered with active material, heated directly by the discharge.
The operation is as follows: The discharge lamp is heated by alternating currents, which means that at one time each electrode must be a cathode and at another time must be an anode; the role of the cathode is played each time by the activated part of the electrode. However, this must be heated so strongly that the temperature is sufficient for an emission of electrons, but volatilization of the electrode material, causing blackening, must not yet occur. The arrangement of the electrodes must therefore be advantageously such that the electrode which, at a given moment, acts as an anode, must be touched by the electrons at the part which is not covered with the relatively volatile activating material.
This can be achieved by arranging the electrodes one on top of the other or by their construction, and this in such a way that the electrodes are turned towards each other by their non-activated part and / or that the non-activated metal part surrounds the activated part with a certain distance while the metal part
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allows electrons to pass unhindered through the discharge space, with particles of matter causing blackening being prevented from exiting.
It is advantageous that for a lamp of 10 watts of power whose light output reaches a value of 35-40 lumen-watts, the preferably spherical discharge space has an internal diameter of 5-6 mm and an external diameter of 7. -9 mm. The distance of the electrodes of this lamp, for a network voltage of 110 volts, is approximately 2 mm.
The electrodes consist of two tungsten rods approximately 0.5 mm in diameter; the rods are coated with barium oxide; the coating is established by decomposing a layer of barium carbonate applied cataphoretically. The electrodes are surrounded by a tungsten helix, the inner diameter of which is about 1 mm and which has been wound by means of a 0.1 mm diameter wire with a pitch height of about 0.2 mm. The ignition of the lamp, after the completion of the usual forming process in electron tubes, already occurs at a voltage of 110 volts of alternating current without auxiliary devices. To limit the discharge current, a corresponding inductance coil must be used.
In order to reduce thermal losses, the lamp is mounted in a transparent balloon where a vacuum has been made.
Different embodiments of the electrodes of the lamp according to the present invention are shown in the drawing.
In fig. 1, the special glass bulb that is difficult to melt is designated by 1. The two current leads 2 and 2 'are sealed in the bulb and are made, for example, of molybdenum. The electrodes 3 and 3 'consist of tungsten helices which are wound on the cylinders 4 and 4' covered with active material. In the bulb is gas
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rare under a pressure of 25 mm of mercury column and a drop of mercury was also placed there 5.
Fig. 2 shows an embodiment of the electrodes in which the active part is housed in the direction of the wall of the bulb, which makes it possible to obtain an even more efficient removal of the blackening. 2 designates the current supply. The hollow metal cylinder producing the protection has been designated by 6 and is open at one end. Inside this is the active ingredient 7.
In fig. 3 the small rod 8 is covered with active material and 9 is a metal hollow cylinder which corresponds to the cylinder 6 of FIG. 2.
Fig. 4 shows an embodiment in which the small rod 10 is covered with an active material. Protection occurs by means of the tungsten propeller 11 which is placed on a propeller 12 directly surrounding the rod 10.
R evendicat ion s 1 / Lamp; high pressure metal vapor, characterized in that the largest dimension of its bulb is smaller than 20 mm and in that the smallest dimension is greater than the distance of the electrodes, and in that the @ lamp has at least one electrode made ... of two parts, the activated part of which is heated only by conduction of heat and / or radiation by means of the other non-activated part, heated directly by the discharge.