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BREVET D'INVENTION "TUBE ELECTRIQUE A MERCURE A BASSE PRESSION AVEC REMPLISSAGE FONDAMENTAL DE GAZ RARE ET AVEC ELECTRODES A OXYDE,
INCANDESCENTES EN FONCTIONNEMENT''
En général, les tubes électriques à mercure à basse pression sont pourvus d'un remplissage fondamental de gaz rare (néon, argon ou mélange des deux) sous une pression de plus de 2 mm de colonne de mercure. Pour des intensités allant jusqu'à 100 mA les tubes de ce genre sont alors pourvus d'électrodes creuses, froides, de métal en feuille, et pour des intensités plus élevées, par contre, ils sont pourvus d'électrodes en oxyde qui sont incandescentes en fonctionnement et qui sont chauffées soit par la décharge elle-même, soit par des tranformateurs séparés.
Le diamètre extérieur des tubes est généralement compris entre 10 et 60 m/m pour toute longueur appropriée, mais il existe déjà des tubes ayant un diamètre plus grand ou plus petit. Tous ces tubes exigent
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exigent pour leur fonctionnement une résistance série qui limite le courant de tube et doit absorber la différence entre la tension de réamorçage et la tension de régime normal. Sans cette résistance série, le courant du tube s'accroîtrait d'une façon illimitée puisque, lorsque l'intensité augmente, la tension du tube diminue, de sorte que, pour obtenir un courant plus intense une tension plus élevée n'est pas toujours nécessaire comme dans les conducteurs métalliques, par exemple.
Si l'on trace la courbe de l'intensité en fonction de la tension, les tubes de ce genre possèdent, comme on le sait, une caractéristique descendante, alors que les conducteurs métalliques possèdent une caractéristique montante.
L'invention est basée sur ce fait que lorsqu'on utilise le néon comme gaz de remplissage, en observant une certaine limite pour le pression de remplissage et en choisissant pour le tube un diamètre relativement grand, excédant toujours un certain minimum, les caractéristiques des tubes à mercure à basse pression munis d'électrodes à oxyde sont modifiées de telle sorte qu'elles sont montantes sous des intensités de courant de 100 à 300 mA.
Suivant l'invention, un tube électrique à mercure à basse pression pourvu d'électrodes à oxyde, ayant un diamètre intérieur d'au moins 30 m/m et auquel est appliquée une charge de courant de 100 à 300 mA, est munie d'une charge de néon qui est soumise à une pression inférieure à 2 m/m de colonne de mercure. La caractéristique d'un tube de ce genre est montante, et sa pente est d'autant plus raide que le tube est plus long. On peut, par conséquent, faire travailler des
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des tubes de ce genre après que le premier amorçage a été réalisé d'une manière quelconque, par exemple à l'aide d'une impulsion à haute tension, ou à l'aide d'un champ à haute fréquence, de la même façon qu'une lampe à incandescence électrique ordinaire, sans résistance série.
Cesi est dû au fait que la force du champ longitudinal du mélange de néon et de mercure, c'est-à-dire la force du champ électrique, mesurée dans la colonne positive, augmente avec l'intensité du courant, alors que la chute de tension des électrodes à oxyde diminue encore pendant que l'intensité continue à augmenter. Par contre, si l'on utilise de l'argon sous la même pression ou du néon sous une pression plus élevée, où si l'on donne au tube un plus petit diamètre avec un rem- plissage de gaz approprié, la caractéristique n'est pas montante sous la même charge de courant.
On a aussi constaté que, dans le cas de tubes établis et travaillant suivant l'invention, il est aussi avan- tageux que le gaz néon,constituant le remplissage fondamental sous une pression inférieure à 2 m/m soit additionné d'une faible quantité d'argon, en vue de faciliter le premier amor- cage ou le réamorcage. Des essais ont permis d'établir que la quantité d'argon supplémentaire ne doit pas, autant que possible, dépasser 2 % de la quantité dd néon et doit, de préférence, être approximativement 0,2 % de celle-ci.
Un tube à mercure à basse pression suivant l'in- vention est, par exemple, composé d'un tube de 34 m/m de diamètre intérieur dans lequel sont aménagées deux électrodes à oxyde placées à une distance de 1 m l'une de l'autre. Les électrodes peuvent être chauffées par des moyens extérieurs
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ou par la décharge. Le tube est rempli de néon sous une pression de 1,5 m/m de colonne de mercure, additionné de 0,2 % d'argon. Ce tube est muni de mercure constituant le corps de base.
Les moyens auxiliaires nécessaires pour le premier amorçage du tube peuvent aussi être supprimés si l'on constitue les électrodes à oxyde sous forme d'électrodes incandescentes chauffées par des moyens extérieurs et si, suivant l'invention, l'une au moins de ces électrodes est dimensionnée de telle sorte que la chute de tension qui se produit le long des électrodes incandescentes traversées par le courant de chauffage produise une décharge transversale, de préférence une décharge à arc à basse tension, entre des parties de cette électrode incandescente.
Par une telle décharge transversale appliquée à l'électrode incandescente elle-même, on obtient, d'une manière connue en soi, une ionisation préalable énergique du remplissage du tube et, par suite, une diminution importante de la tension nécessaire pour la décharge principale entre les deux électrodes incandescentes. L'ionisation préalable et la diminution de la tension d'amorçage qui résultent de la décharge transversale sont réalisées à un degré particulièrement grand dans les tubes suivant l'invention parce que, en raison du fait que leur diamètre intérieur excède 30 m/m, aucun obstacle n'est offert à l'extension de l'ionisation sur le chemin de la décharge principale par des effets de paroi.
En donnant une valeur suffisante à la décharge trans versale des électrodes incandescentes, on peut, sans difficulté obtenir
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obtenir ce résultat que la valeur de la tension d'amorçage des tubes est égale ou même inférieure à la tension de régime de marche, coincidant avec la tension du réseau, de sorte qu'on peut non seulement faire fonctionner le tube, mais aussi l'amorcer, sans résistance série.
La décharge transversale eut être produite avan- a arc tageusement à la facon d'une décharge/à basse tension, ce par quoi, de la manière habituelle, on entend une décharge indépendante émanant d'un corps incandescent chauffé par une source extérieure et émettant des électrons, décharge dont la chute de tension est plus petite que la tension d'ionisation ou même la tension d'excitation du gaz ou vapeur envisagé.
Pour contribuer à rendre l'amorçage facile on peut, le cas échéant, munir aussi le tube d'électrodes auxiliaires, ou munir ses parois de revêtements conducteurs.
Les tubes suivant l'invention peuvent, d'une manière connue en soi, être munis d'un revêtement extérieur ou intérieur en substances fluorescentes ou être eux-mêmes faits d'un verre luminescent.
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PATENT OF INVENTION "LOW PRESSURE ELECTRIC MERCURY TUBE WITH FUNDAMENTAL RARE GAS FILLING AND WITH OXIDE ELECTRODES,
INCANDESCENT IN OPERATION ''
In general, electrical low pressure mercury tubes are provided with a fundamental filling of rare gas (neon, argon or mixture of both) under a pressure of more than 2 mm of mercury column. For currents up to 100 mA, tubes of this kind are then provided with hollow, cold electrodes of sheet metal, and for higher currents, on the other hand, they are provided with oxide electrodes which are incandescent. in operation and which are heated either by the discharge itself or by separate transformers.
The outside diameter of the tubes is generally between 10 and 60 m / m for any suitable length, but there are already tubes with a larger or smaller diameter. All these tubes require
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require for their operation a series resistance which limits the tube current and must absorb the difference between the restart voltage and the normal operating voltage. Without this series resistance, the current of the tube would increase in an unlimited way since, as the intensity increases, the voltage of the tube decreases, so that, to obtain a more intense current a higher voltage is not always necessary as in metallic conductors, for example.
If we plot the curve of the intensity against the voltage, tubes of this kind have, as we know, a falling characteristic, while metallic conductors have a rising characteristic.
The invention is based on this fact that when using neon as a filling gas, observing a certain limit for the filling pressure and choosing for the tube a relatively large diameter, always exceeding a certain minimum, the characteristics of the Low pressure mercury tubes fitted with oxide electrodes are modified so that they rise under current intensities of 100 to 300 mA.
According to the invention, a low-pressure mercury electrical tube provided with oxide electrodes, having an internal diameter of at least 30 m / m and to which a current load of 100 to 300 mA is applied, is provided with a neon charge which is subjected to a pressure of less than 2 m / m of mercury column. The characteristic of a tube of this kind is rising, and its slope is all the more steep as the tube is longer. We can, therefore, make work
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such tubes after the first firing has been carried out in some way, for example using a high voltage pulse, or using a high frequency field, in the same way than an ordinary electric incandescent lamp, without series resistance.
Cesi is due to the fact that the strength of the longitudinal field of the mixture of neon and mercury, that is, the strength of the electric field, measured in the positive column, increases with the intensity of the current, while the fall The voltage of the oxide electrodes decreases further as the current continues to increase. On the other hand, if argon is used under the same pressure or neon under a higher pressure, or if the tube is given a smaller diameter with an appropriate gas filling, the characteristic n ' is not rising under the same current load.
It has also been found that, in the case of tubes established and working according to the invention, it is also advantageous for the neon gas, constituting the fundamental filling under a pressure of less than 2 m / m, to be added a small quantity. argon, to facilitate the first priming or re-priming. Tests have established that the amount of additional argon should not, as far as possible, exceed 2% of the amount of neon and should preferably be approximately 0.2% thereof.
A low-pressure mercury tube according to the invention is, for example, composed of a tube of 34 m / m internal diameter in which are arranged two oxide electrodes placed at a distance of 1 m from one of them. the other. The electrodes can be heated by external means
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or by the discharge. The tube is filled with neon under a pressure of 1.5 m / m of mercury column, added with 0.2% argon. This tube is provided with mercury constituting the basic body.
The auxiliary means necessary for the first priming of the tube can also be omitted if the oxide electrodes are formed in the form of incandescent electrodes heated by external means and if, according to the invention, at least one of these electrodes is dimensioned such that the voltage drop which occurs along the glowing electrodes through which the heating current passes produces a transverse discharge, preferably a low voltage arc discharge, between parts of this glowing electrode.
By such a transverse discharge applied to the incandescent electrode itself, one obtains, in a manner known per se, an energetic preliminary ionization of the filling of the tube and, consequently, a significant reduction in the voltage necessary for the main discharge. between the two glowing electrodes. The pre-ionization and the decrease in the ignition voltage which result from the transverse discharge are carried out to a particularly great extent in the tubes according to the invention because, due to the fact that their internal diameter exceeds 30 m / m, no obstacle is offered to the extension of ionization on the path to the main discharge by wall effects.
By giving a sufficient value to the transverse discharge of the incandescent electrodes, it is possible without difficulty to obtain
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obtain this result that the value of the starting voltage of the tubes is equal or even lower than the operating voltage, coinciding with the network voltage, so that not only can the tube operate, but also the start, without series resistance.
The transverse discharge could have been produced in an arc-wise manner in the manner of a low voltage / discharge, by which, in the usual way, is meant an independent discharge emanating from an incandescent body heated by an external source and emitting electrons, a discharge whose voltage drop is smaller than the ionization voltage or even the excitation voltage of the gas or vapor considered.
To help make priming easy, it is possible, where appropriate, also to provide the tube with auxiliary electrodes, or to provide its walls with conductive coatings.
The tubes according to the invention may, in a manner known per se, be provided with an exterior or interior coating of fluorescent substances or themselves be made of luminescent glass.