Procédé et dispositif d'éclairage à décharge électrique. La présente invention a. pour objet un procédé et un dispositif d'éclairage à. dé charge électrique à travers une atmosphère gazeuse, celle-ci comprenant un gaz rare à tension d'ionisation plus basse que celle du néon, tel que le krypton, le xénon, l'argon.
Suivant la. présente invention, on fait passer à. travers le tube de décharge un cou rant de densité élevée par unité de surface de la, section transversale de la colonne ga zeuse, l'intensité du courant utilisé étant de 0.50 à. 1,50- ampère par centimètre carré de section transversale de la colonne gazeuse. Ainsi, avec un tube de 8 millimètres de dia mètre intérieur, le courant peut, par exem ple, atteindre une valeur de '300 à 500 milliampères qui correspond, approximative ment, à une densité de courant de 0,6 à. 1,0 ampère par centimètre carré de section trans versale de la colonne gazeuse.
Par l'utilisa tion d'une densité de courant de valeur éle vée, la chute de voltage à. travers la colonne gazeuse et par unité de longueur de cette co- lonne est diminuée, ce qui permet de réduire la chute de potentiel à travers la colonne po sitive et permet ainsi d'augmenter dans une très grande mesure la, longueur d'un tube pouvant être maintenu en fonctionnement avec une chute de potentiel prédéterminée. En outre, l'intensité de la lumière émise par rapport à l'énergie employée est aussi aug mentée.
Le krypton, le xénon et également l'ar gon sont des gaz donnant une lumière d'in tensité faible sous l'action de la décharge électrique; pour augmenter l'intensité de la lumière émise par ces gaz, on peut compléter le remplissage gazeux par du mercure; on a, ainsi, en même temps l'avantage d'avoir une lumière colorée en bleu.
Pour la mise en oeuvre du procédé, on utilise avantageusement une cathode t1lermio- nique, grâce à. laquelle la durée effective du tube est augmentée considérablemént en même temps que la chute cathodique est ré duite. Cette cathode comporte, de préférence, une partie pourvue. d'une matière fortement émissive, telle qu'un composé oxygéné d'un métal alcalino-terreux, ce composé contenant.
de préférence, une quantité d'oxygène infé rieure à celle correspondant à la valence nor male du métal; comme composé de ce genre, on peut utiliser avantageusement le produit de la décomposition thermolytique du peroxyde de baryum.
Le dessin ci-joint montre, à. titre d'exem ple, une installation d'éclairage comportant un dispositif établi conformément à l'inven tion.
Dans ce dessin, le tube à décharge ga zeuse 1 est recourbé de manière connue, sous la forme d'une lettre, cette lettre étant, ici, la lettre A. Les électrodes 2 et 3 de ce tube sont reliées à une génératrice 4, capable de fournir du courant à. 110 volts; le tube a un diamètre extérieur de 11 millimètres et un diamètre intérieur de 8 mm; il contient du krypton à une pression de 5 à 15 millimètres de colonne de mercure; une résistance 3 est montée en série dans le circuit et peut être réglée pour fournir dans le tube un courant de valeur déterminée, par exemple, un cou rant de 300 à. 500 milliampères correspondant à une densité de courant de 0,6 à 1,0 ampère par centimètre carré de section transversale du tube.
Dans ces conditions, la chute de poten tiel à travers la colonne positive peut être de 30 à 60 volts par mètre et la longueur du tube entre les électrodes pour une tension aux bornes<B>d'à,</B> peu près 110 volts peut être de 0;50 m à 1 m, par exemple de 0,75 m. La cathode peut, dans quelques cas au moins, être constituée par un corps métallique, de préférence creux, par exemple en fer, en cuivre ou en nickel, pourvu d'un revêtement constitué par une substance capable de ré duire la chute de potentiel .à des tempéra tures modérées, substance telle, par exemple, que le potassium, le lithium ou le sodium.
Toutefois, il est préférable d'utiliser une cathode destinée à fonctionner à des tempé ratures élevées; la cathode représentée permet d'obtenir un dispositif ayant une durée re lativement élevée et .dans lequel la chute de potentiel cathodique est réduite considérable ment. Cette cathode est constituée par un corps creux, par exemple en fer, cuivre ou nickel qui, dans le présent cas, est de forme conique, et est pourvu intérieurement d'un revêtement constitué par une substance 6 ayant un pouvoir émissif élevé, tel que, par exemple, le produit de la décomposition ther- molytique du peroxyde de baryum.
A l'inté rieur de cette cathode creuse est un élément de chauffage 8 monté en série avec elle dans le circuit électrique, au moyen d'un cGnduc- teur 10. La cathode et l'anode sont soutenues par des embases en verre 11, embases qui peuvent être moulées. L'élément de chauffage 8 est relié au conducteur 26 qui traverse la pièce isolante 12, par exemple aussi en verre, ou en quartz; de la. sorte, l'une des- extrémi tés de cet élément de chauffage 8 se trouve écartée de la cathode.
Le conducteur 26 est relié à la génératrice 4 à travers la résistance 5 au moyen du conducteur 15 et l'anode 3 est reliée, de manière similaire, par les con ducteurs 16 et 17 à. la. génératrice 4; de la sorte, on a un circuit de décharge compre nant l'anode .3, la colonne de décharge ga zeuse ou colonne positive, la cathode 2, l'or gane de liaison 10; l'élément de chauffage 8, le conducteur 26, le conducteur 15, la résis tance 5, la génératrice 4, les conducteurs 17 et 16.
Lorsque, comme dans le cas du dessin, le circuit principal du dispositif est destiné à être alimenté avec du courant continu, on peut donner à l'anode la forme d'un cylindre évidé, fermé à l'une de ses extrémités, ce cy lindre étant, par exemple, en cuivre, nickel, fer ou en une autre matière conductrice résis tant à la chaleur.
Si l'on désire utiliser du courant alternatif, une cathode du type dé crit peut être utilisée en combinaison avec une anode double, la cathode étant reliée au point milieu de la. source du courant, cons tituée, par exemple, par le secondaire d'un transformateur; ou bien, deux électrodes ayant la forme de la cathode représentée dans le dessin peuvent être utilisées. La cathode et ses éléments de chauffage font, en outre, partie d'un autre circuit des tiné à fournir la. chaleur aux éléments de chauffage, lors de la mise en route de la lampe.
Ce circuit de chauffage comprend un transformateur dont le primaire comporte une bobine 20 et un interrupteur 21 et le se condaire, une bobine 22, un conducteur 24, le conducteur 26, l'élément de chauffage 8, l'élément de liaison 10, la cathode 2, le con ducteur 28, un conducteur 30 et l'interrup teur 23. Lors de la mise en route de la lampe, l'élément de chauffage est porté à une tempé rature élevée, par exemple, à l'incandescence, afin d'activer le revêtement de la cathode. Ce résultat est obtenu en fermant les inter rupteurs 21 et 2,3 et en fournissant le cou rant de chauffage, en partant des bornes 32 et 33, à travers le transformateur et les con ducteurs 26 et 28, à l'élément de chauffage 8.
Lorsque la cathode a atteint la température désirée, c'est-à-dire une température de 900 à 1200 C, le circuit de chauffage peut "être interrompu en ouvrant les interrupteurs 21 et 23; la différence de potentiel fournie par la source 4 de, par exemple, 110 volts étant appliquée entre l'anode et la cathode pour dé terminer une décharge de courant à. travers la colonne gazeuse.
En général, il y aura lieu, en outre, de faciliter l'établissement de cette décharge par un dispositif de démarrage (non représenté), tel qu'un dispositif permettant de soumettre le tube à des courants de haute fréquence de l'extérieur de celui-ci.
Il y a lieu de noter que, en fonctionne ment normal, dans le cas du dessin, le cou rant de décharge passe de la cathode à tra vers l'élément de chauffage, chauffe ce der nier et le maintient à la température désirée sans le secours du circuit de chauffage auxi liaire. Dans ces conditions, la cathode agit comme un élément se chauffant lui-même, en ce sens que le courant qui fournit de la chaleur à l'élément de chauffage dans la ca thode est le courant de décharge lui-même.
Le garnissage fortement émissif appliqué sur le corps de la. cathode pourrait aussi être disposé sur sa face externe; cependant, il est préférable qu'il soit disposé sur sa face interne.
Comme déjà, dit, une substance addition nelle, telle que du mercure, capable d'aug menter l'intensité de la. lumière émise par 1e tube et de donner une lumière d'une couleur particulière, peut être utilisée dans le remplis sage gazeux en combinaison avec les gaz susdits. Lorsque le tube est en fonctionne ment, le mercure, qu'on suppose introduit sous forme liquide, est vaporisé et la lumière émise par le tube est une combinaison de la lumière émise par le mercure ionisé et par le gaz rare, par exemple le krypton ionisé.
Un tel dispositif présente l'avantage qu'il y est dégagé une quantité de chaleur suffisante pour éviter la condensation du mercure, même à, des températures extérieures extraordinai rement basses.
Au lieu de krypton, du xénon peut être utilisé, au moins dans quelques cas. Le xénon présente l'avantage d'avoir un gradient de potentiel inférieur à. celui du krypton; mais, dans certains cas, la lumière émise par le xénon est plutôt bleue, comparée à la lu mière plus blanche donnée par le krypton, quoique bien entendu, lorsqu'on utilise en combinaison du xénon et du mercure, la cou leur légèrement bleuâtre du xénon ne pré sente pas d'inconvénient. Toutes autres choses étant égales, l'intensité de la lumière émise par le xénon est inférieure ià celle de la lu mière émise par le krypton.
Dans quelques applications, l'argon peut être utilisé ,à, la place du krypton, mais l'argon présente l'in convénient d'avoir un gradient de potentiel dans la colonne lumineuse positive un peu plus élevé que celui du krypton et du xénon et, par conséquent, il ne permet pas d'obtenir des tubes aussi longs que ceux donnés par le krypton et le xénon, la différence de poten tiel aux bornes, étant donnée.
Par l'utilisation des moyens ci-dessus dé crits, on peut obtenir un dispositif d'éclairage donnant une lumière blanche, c'est-à-dire d'apparence semblable à celle de la lumière solaire ou, aussi, colorée et particulièrement appropriée ,à être utilisée comme enseigne, de rendement industriel remarquablement élevé, tant au point de vue de la longueur des tubes qu'il est possible d'établir pour une tension aux bornes données que de l'intensité de la lumière fournie par rapport à l'énergie em ployée et qu'au point de vue de la longue durée du dispositif qui peut être de 5.000 heures et plus. .
2 Procédé suivant la sous-revendication 1, consistant à faire passer un courant de dé charge à. travers un tube à remplissage ga zeux formé par du- krypton, entre une anode et une cathode thermo-émissive comprenant un élément de chauffage monté en série avec elle, le courant de décharge passant à. travers. la cathode et cet élément de chauffage.
3 Dispositif suivant la revendication II et dans lequel le remplissage gazeux com prend du krypton et du mercure.
4 Dispositif suivant la sous-revendication 3, comprenant une cathode thermionique pourvue de moyens pour la. chauffer par le courant de décharge.
5 Dispositif suivant la sous-revendication 4, caractérisé par le fait que la cathode com prend une partie pourvue d'un composé oxygéné d'un métal alcalino-terreux.
6 Dispositif suivant la sous-revendication 5, caractérisé par le fait que la cathode com prend une partie pourvue d'un composé oxygéné d'un métal alcalino-terreux conte nant une quantité d'oxygène moindre que celle correspondant à la valence normale.
7 Dispositif suivant la sous-revendication 6, caractérisé par le fait que la cathode com prend une partie pourvue du produit de la décomposition thermolytique du per oxyde de baryum.