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Tube à décharges électriques, à atmosphère gazeuse.
La présente invention se rapporte à des tubes à décharges électriques à atmosphère gazeuse, ces tubes compre- nant non seulement ceux qui sont remplis d'un ou plusieurs gaz, mais encore ceux qui contiennent un remplissage de va- peur ou d'un mélange de gaz et de vapeur.
Pour transformer en-rayons visibles les rayons ultra-violets émis par ces tubes, on a déjà utilisé des poudres luminescentes qui sont amenées à fluorescence par ces rayons ultra-violets et qui émettent alors des rayons de plus grande longueur d'onde. La quantité de lumière visible est ainsi
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accrue et la couleur de la lumière émise par la décharge peut en même temps être modifiée. La lumière émise par les tubes à décharges à atmosphère gazeuse ne présente pas en général un spectre continu; les substances luminesoentes peuvent être utilisées pour ajouter à cette lumière des radiations qui en sont absentes ou qui n'y existent que dans une proportion insuffisante.
Chaque substance luminescente n'émet que des ra- diations dont les longueurs d'onde sont comprises dans une zone limitée. Afin d'ajouter à la lumière émise par la dé- charge des rayons appartenant à d'autres zones de longueurs d'onde,on a déjà proposé d'utiliser un mélange de poudres luminescentes qui présentent des spectres d'émission dif- férents. Il est connu, par exemple, de recouvrir la paroi d'un tube à décharges à vapeur de mercure d'une couche d'un mélange de silicate de zinc à fluorescence jaune et de tungstate de calcium à fluorescence bleue. La fluorescence de ces deux substances est alors provoquée par les rayons émis par la décharge.
Or, la Demanderesse a établi que l'utilisation de mélanges de ce genre présente des inconvénients, en parti- culier lorsque les poudres luminescentes sont excitées par des radiations de longueurs d'onde différentes. De même que des substances différentes peuvent émettre des radiations de luminescence de longueurs d'onde différentes, la longueur d'onde des rayons qui provoquent la luminescence de substances luminescentes différentes peut être différente.
Il y a lieu de remarquer ici que, en général, la fluorescence d'une substance luminescente n'est pas exclusivement produite par des rayons de longueur d'onde déterminée, mais par des rayons dont les longueurs d'onde sont
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comprises dans une zone déterminée. Ces rayons sont absorbés par la substance luminescente et l'énergie absorbée est partiellement émise à nouveau sous forme de lumière luminescente.
Il s'agit donc ici d'une absorption utile qu'il ne faut pas confondre avec l'absorption de rayons lumineux qui se produit lorsque ceux-ci traversent un milieu qui n'est pas du tout luminescent ou qui, en tout cas, n'est pas excité à fluorescence par ces rayons lumineux.
L'absorption mentionnée ci-dessus, utile pour l'obten- tion de la luminescence, n'est toutefois pas égale pour toutes les radiations de la zone des longueurs d'onde qui produisent la luminescence ; elle présente au contraire un maximum pour une longueur d'onde déterminée de cette zone. La longueur d'onde pour laquelle ce maximum se produit est généralement employée pour désigner la bande de longueurs d'onde à laquelle réagit la substance luminescente. Il n'est cependant pas absolument indispensable que cette longueur d'onde soit présente dans le rayonnement qui est produit par la décharge et qui provoque la fluorescence de la substance luminescente, parce que les autres radiations de la zone précitée de lon- gueurs d'onde ont également cet effet.
Lorsqu'on a une couche luminescente qui est cons- tituée par un mélange de poudres luminescentes dont l'une est excitée par une longueur d'onde plus petite que les autres, et si les rayons produits par la décharge produisent la fluorescence de toutes les poudres du mélange, il se pro- duit des inconvénients, comme il a. déjà été dit plus haut.
Il s'est révélé que ces inconvénients sont causés par la ré- partition intentionnelle des différentes poudres dans la couche luminescente.
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S'il s'agit par exemple d'un mélange de deux poudres luminescentes A et B,il se trouve dans une partie déterminée de la couche mixte, sur le coté qui est tourné vers la décharge, des particules de la matière A qui recouvrent donc des parti- cules de la matière B. Dans une autre partie de la couche, c'est le contraire qui a'lieu. Si la luminescence de la substan- ce B est provoquée par une longueur d'onde LB supérieure à la longueur d'onde LA qui produit la luminescence de la substance 1,. la substance B absorbe en général les rayons de longueur d'onde LA dans une mesure (nuisible) plus forte que la substance A n'absorbe les radiations de longueur d'onde LB.
Aux endroits où elle se trouve du coté de la couche luminescente qui est tourné vers la décharge et où elle re- couvre la substance A, la substance B provoque ainsi une absorption relativement forte de la longueur d'onde qui produit la luminescence de la substance A. Aux endroits de la couche où c'est la substance A qui est la plus proche de la décharge, cette absorption n'a pas lieu et l'absorption de la longueur d'onde LB est elle-même relativement plus faible. Il en résulte, dans la lumière luminescente produite, des différences au point de vue de sa couleur et de son intensité.
De plus, il s'est révélé que, lorsqu'on applique sur la paroi du tube des poudres luminescentes mélangées, il est difficile d'obtenir une homogénéité suffisante du mélange, de sorte que, pour cette raison également, il peut se produire des différences locales dans la lumière émise par luminescence.
La présente invention a pour but d'éviter ces in- convénients. Elle consiste à utiliser au moins deux couches luminescentes qui sont placées l'une derrière l'autre de telle façon que la couche luminescente la plus éloignée de la décharge
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soit excitée par de plus grandes longueurs d'onde des rayons émis par celle-ci que la couche luminescente la plus rapprochée de la décharge. Si on les regarde à partir du trajet de dé- charge, les couches fluorescentes se succèdent donc de telle façon que la longueur d'onde des radiations qui en produisent la luminescence aille en croissant.
Lorsqu'on utilise deux poudres luminescentes, on peut par exemple appliquer tout d'abord la poudre excitée par la plus grande longueur d'onde sur la face interne de la paroi du tube à décharges ou d'une enveloppe entourant celui- ci, puis recouvrir cette première couche luminescente, éven- tuellement à l'aide d'un liant, avec la poudre dont la lumi- nescence est provoquée par une plus petite longueur d'onde.
Dans le cas d'un tube à décharges à basse pression contenant de la vapeur de mercure, on peut revêtir la paroi de verre, par exemple sur sa face interne, avec un sulfure de zinc à fluorescence bleue qu'on peut par exemple fixer à la paroi, d'une manière connue, en recouvrant tout d'abord la paroi d'une mince couche d'acide phosphorique servant de liant et en appliquant le sulfure de zinc sur cette couche.
On peut ensuite appliquer sur cette couche luminescente une couche de silicate de zinc et de cadmium dont la fluorescence rouge est produite par une longueur d'onde notablement plus petite que la fluorescence bleue du sulfure de zinc. Le cas échéant, on peut encore appliquer au préalable un peu d'acide phosphorique sur la couche de sulfure de zinc. o
La raie 2537 A est fortement absorbée par la couche de silicate de zinc et de cadmium et transformée en lumière o fluorescente, tandis que la raie 3600 A n'est absorbée que dans une faible mesure. Cette longueur d'onde peut ainsi agir sur le sulfure de zinc après n'avoir été que très peu. affaiblie.
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Il est visible que l'application des couches lu- minescentes dans l'ordre précité présente un grand avantage par rapport au cas où l'ordre serait inverse, si l'on tient compte de ce que la couche de sulfure de zinc, qui se trou- verait alors plus près de la décharge, absorberait fortement o la raie 2537 A, de telle sorte que les rayons ayant cette longueur d'onde n'atteindraient la couche de silicate de zinc et de cadmium que dans un état fortement affaibli. Le rendement lumineux de ce tube est par conséquent aussi de beaucoup in- férieur à celui du tube à décharges qui fait l'objet de l'invention.
Dans un cas déterminé, la Demanderesse a par exemple établi que le fait d'entourer une décharge dans la vapeur de mercure d'une couche de sulfure de zinc et de revêtir cette dernière d'une couche de silicate de zinc et de cadmium a pour effet d'augmenter l'émission lumineuse de 135 %. Si, cependant, l'ordre de succession des couches luminescentes est inversé, l'accroissement de l'émission lumineuse est de 300 %.
De préférence, les poudres luminescentes sont choisies de telle sorte que les rayons luminescents émis par l'une des couches soient absorbés aussi peu que possible par la couche luminescente suivante. C'est pour cette raison également que, dans l'exemple d'exécution décrit, on utilise un sulfure de zinc de coloration blanche ayant la propriété de bien laisser passer les rayons luminescents du silicate de zinc et de cadmium.
Si les poudres luminescentes sont appliquées sur la face de la paroi du tube ou d'une enveloppe qui est opposée àu trajet de décharge, il faut tout d'abord former la couche fluorescente qui est excitée par la plus petite longueur d'onde, puis recouvrir cette couche d'une poudre dont la
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fluorescente est provoquée par une longueur d'onde supérieure.
Dans ce cas, il faut toutefois tenir compte de l'absorption nuisible des rayons produisant la luminescence, dans cette paroi qui doit être établie en une matière aussi perméable que possible à ces rayons. Pour cette raison, il y a en général avantage à appliquer les couches pulvérulentes sur la face de la paroi qui est tournée vers la décharge.
L'application successive des couches pulvérulentes, telle qu'elle a été décrite ci-dessus, doit être effedtuée avec tout le soin nécessaire pour éviter un mélange indési- rable des poudres luminescentes. Le traitement thermique auquel, après l'application, les couches doivent le plus souvent être soumises, peut accroître encore fortement le risque de mélange. En outre, il se présente souvent la dif- ficulté que la seconde couche luminescente adhère,mal à la première.
C'est pourquoi il est avantageux de ne pas appliquer directement les couches luminescentes l'une sur l'autre, mais de les séparer l'une de l'autre, par exemple par une paroi de verre.
La poudre luminescente qui est excitée par la plus petite longueur d'onde peut être appliquée sur la face de la paroi du tube ou d'une enveloppe qui est tournée vers le trajet de décharge; la couche dont la fluorescence est provoquée par la plus grande longueur d'onde peut être appliquée sur la face de cette paroi qui est opposée au trajet de décharge.
Lorsqu'on utilise, comme ci-dessus, le silicate de zinc et de cadmium et le sulfure de zinc, on peut par exemple appliquer la première de ces substances sur la face interne de la paroi du tube et la seconde sur la face externe de celle-ci ou d'une enveloppe entourant le tube. On peut aussi disposer la couche de silicate de zinc et de cadmium
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sur la face extérieure de la paroi du tube et la couche de sulfure de zinc sur une enveloppe entourant le tube.
Pour réduire le plus possible les pertes par absorption nuisible, il est préférable de disposer l'une au moins des substances luminescentes dans une couche de verre.
On peut, par exemple, constituer la paroi du tube ou d'une enveloppe entourant celui-ci en un verre luminescent qui est excité par une longueur d'onde supérieure et revêtir la face interne de cette paroi d'une couche de poudre dont la lumi- nescence est produite par une longueur d'onde inférieure.
On obtient par exemple de bons résultats avec le tube à décharges à vapeur de mercure représenté en coupe longitudinale sur le dessin annexé.
La paroi 1 de ce tube est établie en verre à l'uranium à fluorescence verte et elle est recouverte, sur sa face interne, d'une couche 2 d'un silicate de zinc à fluorescence verte (willémite). Le verre à l'uranium est excité par des lon- gueurs d'onde plus grandes que le silicate.
Si l'on entoure le tube à décharges d'une enveloppe en verre fluorescent, la poudre dont la luminescence est provoquée par les rayons de longueur d'onde inférieure peut aussi être appliquée sur la paroi du tube lui-même.
Si la couche de poudre fluorescente doit être appliquée sur la face externe du verre luminescent, celui-ci doit être excité par une longueur d'onde plus petite que la poudre luminescente.
On peut aussi utiliser plus d'une couche de verre luminescent, les différentes couches de verre pouvant alors être superposées de manière à former une paroi comportant deux ou plus de deux couches luminescentes qui sont amenées à cor- respondre aux indications qui précèdent de telle manière que le
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verre le plus rapproché de la décharge soit excité par une longueur d'onde plus petite que le verre qui en est plus éloigné. Le tube à décharges peut., par exemple, être établi en unverre duplex dont la couche interne est en verre lu- minescent au cuivre et dont la couche externe est en verre luminescent à l'uranium.
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Electric discharge tube, gas atmosphere.
The present invention relates to electric discharge tubes in a gas atmosphere, these tubes comprising not only those which are filled with one or more gases, but also those which contain a filling of vapor or of a mixture of gases. gas and steam.
In order to transform the ultraviolet rays emitted by these tubes into visible rays, luminescent powders have already been used which are brought to fluorescence by these ultraviolet rays and which then emit rays of longer wavelength. The amount of visible light is thus
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increased and the color of the light emitted by the discharge can at the same time be changed. The light emitted by the gas-filled discharge tubes does not generally have a continuous spectrum; luminescent substances can be used to add to this light radiations which are absent or which exist only in an insufficient proportion.
Each luminescent substance emits only radiations the wavelengths of which fall within a limited area. In order to add rays belonging to other regions of wavelengths to the light emitted by the discharge, it has already been proposed to use a mixture of luminescent powders which have different emission spectra. It is known, for example, to cover the wall of a mercury vapor discharge tube with a layer of a mixture of zinc silicate with yellow fluorescence and calcium tungstate with blue fluorescence. The fluorescence of these two substances is then caused by the rays emitted by the discharge.
Now, the Applicant has established that the use of mixtures of this type has drawbacks, in particular when the luminescent powders are excited by radiations of different wavelengths. Just as different substances can emit luminescent radiation of different wavelengths, the wavelength of rays which cause different luminescent substances to luminescent may be different.
It should be noted here that, in general, the fluorescence of a luminescent substance is not exclusively produced by rays of a determined wavelength, but by rays whose wavelengths are
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included in a specific area. These rays are absorbed by the luminescent substance and the absorbed energy is partially emitted again as luminescent light.
This is therefore a useful absorption that should not be confused with the absorption of light rays which occurs when they pass through a medium which is not at all luminescent or which, in any case, is not fluorescently excited by these light rays.
The absorption mentioned above, useful for obtaining luminescence, is not, however, equal for all radiations in the region of the wavelengths which produce luminescence; on the contrary, it presents a maximum for a determined wavelength of this zone. The wavelength at which this maximum occurs is generally used to designate the band of wavelengths to which the luminescent substance reacts. However, it is not absolutely essential that this wavelength be present in the radiation which is produced by the discharge and which causes the fluorescence of the luminescent substance, because the other radiations of the aforementioned region of length wave also have this effect.
When we have a luminescent layer which is constituted by a mixture of luminescent powders, one of which is excited by a shorter wavelength than the others, and if the rays produced by the discharge produce the fluorescence of all the powders of the mixture, it occurs inconvenience, as it has. already said above.
These disadvantages have been found to be caused by the intentional distribution of the different powders in the luminescent layer.
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If it is for example a mixture of two luminescent powders A and B, it is in a determined part of the mixed layer, on the side which faces the discharge, particles of the material A which cover therefore particles of matter B. In another part of the layer, the opposite takes place. If the luminescence of substance B is caused by a wavelength LB greater than the wavelength LA which produces luminescence of substance 1 ,. substance B generally absorbs rays of wavelength LA to a (detrimental) extent greater than substance A absorbs radiation of wavelength LB.
At the places where it is on the side of the luminescent layer which is facing the discharge and where it covers substance A, substance B thus causes a relatively strong absorption of the wavelength which produces the luminescence of the substance. A. At the places in the layer where it is substance A which is closest to the discharge, this absorption does not take place and the absorption of the wavelength LB is itself relatively lower. This results in differences in the luminescent light produced in terms of color and intensity.
In addition, it has been found that when applying mixed luminescent powders to the wall of the tube, it is difficult to achieve sufficient homogeneity of the mixture, so that for this reason too there may be occurrences. local differences in the light emitted by luminescence.
The object of the present invention is to avoid these drawbacks. It consists of using at least two luminescent layers which are placed one behind the other in such a way that the luminescent layer furthest from the discharge
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is excited by longer wavelengths of the rays emitted by it than the luminescent layer closest to the discharge. If we look at them from the discharge path, the fluorescent layers therefore follow one another in such a way that the wavelength of the radiations which produce the luminescence increases.
When two luminescent powders are used, one can for example first apply the powder excited by the greater wavelength on the internal face of the wall of the discharge tube or of an envelope surrounding the latter, then cover this first luminescent layer, possibly using a binder, with the powder, the luminescence of which is caused by a shorter wavelength.
In the case of a low-pressure discharge tube containing mercury vapor, the glass wall can be coated, for example on its internal face, with a blue fluorescent zinc sulphide which can for example be fixed to the wall, in a known manner, by first covering the wall with a thin layer of phosphoric acid serving as a binder and by applying zinc sulphide to this layer.
A layer of zinc cadmium silicate, the red fluorescence of which is produced by a significantly shorter wavelength than the blue fluorescence of zinc sulfide, can then be applied to this luminescent layer. If necessary, a little phosphoric acid can also be applied beforehand to the zinc sulphide layer. o
The 2537 A line is strongly absorbed by the zinc cadmium silicate layer and transformed into fluorescent o light, while the 3600 A line is absorbed only to a small extent. This wavelength can thus act on the zinc sulphide after having been very little. weakened.
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It can be seen that the application of the luminous layers in the aforementioned order presents a great advantage over the case where the order would be the reverse, if one takes into account that the layer of zinc sulphide, which is would then find closer to the landfill, would strongly absorb o the 2537 A line, so that rays of this wavelength would only reach the zinc cadmium silicate layer in a strongly weakened state. The light output of this tube is therefore also much lower than that of the discharge tube which is the subject of the invention.
In a specific case, the Applicant has for example established that the fact of surrounding a discharge in mercury vapor with a layer of zinc sulphide and of coating the latter with a layer of zinc and cadmium silicate has the effect of effect of increasing light emission by 135%. If, however, the order of succession of the luminescent layers is reversed, the increase in light emission is 300%.
Preferably, the luminescent powders are chosen such that the luminescent rays emitted by one of the layers are absorbed as little as possible by the next luminescent layer. It is also for this reason that, in the exemplary embodiment described, a zinc sulphide with a white coloration is used, having the property of allowing the luminescent rays of the zinc and cadmium silicate to pass through.
If the luminescent powders are applied to the side of the tube wall or casing which is opposite to the discharge path, the fluorescent layer must first be formed which is excited by the smaller wavelength, then cover this layer with a powder whose
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fluorescent is caused by a longer wavelength.
In this case, however, account must be taken of the harmful absorption of the rays producing luminescence, in this wall, which must be made of a material as permeable as possible to these rays. For this reason, it is generally advantageous to apply the powder layers on the side of the wall which faces the discharge.
The successive application of the powder coats, as described above, should be carried out with all the care necessary to avoid undesirable mixing of the luminescent powders. The heat treatment to which the layers most often have to be subjected after application can further increase the risk of mixing. In addition, there is often the difficulty that the second luminescent layer adheres poorly to the first.
This is why it is advantageous not to apply the luminescent layers directly to one another, but to separate them from one another, for example by a glass wall.
The luminescent powder which is excited by the smaller wavelength can be applied to the side of the tube wall or casing which faces the discharge path; the layer whose fluorescence is caused by the longer wavelength can be applied to the side of this wall which is opposite to the discharge path.
When zinc cadmium silicate and zinc sulphide are used, as above, for example, the first of these substances can be applied to the inside face of the tube wall and the second to the outside face of the tube. this or an envelope surrounding the tube. It is also possible to have the layer of zinc and cadmium silicate
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on the outside face of the tube wall and the zinc sulfide layer on a casing surrounding the tube.
In order to minimize losses by harmful absorption, it is preferable to place at least one of the luminescent substances in a layer of glass.
It is possible, for example, to constitute the wall of the tube or of an envelope surrounding the latter in a luminescent glass which is excited by a greater wavelength and to coat the internal face of this wall with a layer of powder whose Luminescence is produced by a lower wavelength.
Good results are obtained, for example, with the mercury vapor discharge tube shown in longitudinal section in the accompanying drawing.
The wall 1 of this tube is made of uranium glass with green fluorescence and it is covered, on its internal face, with a layer 2 of a zinc silicate with green fluorescence (willemite). Uranium glass is excited by longer wavelengths than silicate.
If the discharge tube is surrounded by a fluorescent glass envelope, the powder whose luminescence is caused by the rays of lower wavelength can also be applied to the wall of the tube itself.
If the fluorescent powder layer is to be applied to the outer face of the luminescent glass, the latter must be excited by a wavelength shorter than the luminescent powder.
It is also possible to use more than one layer of luminescent glass, the different layers of glass then being able to be superimposed so as to form a wall comprising two or more than two luminescent layers which are made to correspond to the preceding indications in such a manner. that the
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glass closest to the discharge is excited by a shorter wavelength than glass farther from it. The discharge tube may, for example, be made of a duplex glass, the inner layer of which is copper luminescent glass and the outer layer of uranium luminescent glass.