Lanipe électrique. L'objet ide l'invention est une lampe élec trique comportant -des moyens permettant de produire des Uéc'harges électriques thermioni- ques au travers d'une substance qu'elle con tient, substance qui se trouve<B>à</B> l'état de va peur<B>à</B> la température de marelle,de la lampe,
et dans laquelle ces décharges peuvent avoir lieu sous des voltages de Fordre de<B>100</B> volts et des courants U'au moins<B>100</B> milli-ampères sans provoquer la moindre altération des cou- ducteurs d'où elles émanent.
Nous rajppelons ici les faits suivants qui ont été établis par expérience: <B>10</B> Une décharge électrique émanant d'une cathode incandescente et se produisant dans la vapeur d'un métal alcalin<B>à</B> une pression, inférieure<B>à 0,05</B> mm -de mercure (de préïé- rence dans la, zone des tensions de vapeur qui. correspond<B>à</B> une température -du métal d'environ 200<B>à 300</B> degrés centigrades), n'a aucun effet de désagrégation sur la cathoicle;
cette dernière ne s'altère même pas lorsque la décharge se produit<B>à</B> des voltages de l'ordre (le grandeur ide <B>100</B> volts et<B>à</B> une intensité relativement forte, supérieure, par exemple, <B>à 100</B> milli-ampères.
20 Da-us cette dite zone de tensions -de vapeurs, l'intensité croît,depuis zéro constam ment avec le voltage. Plus extactement, elle augmente avec lui jusqu'à une certaine va leur, puis reste pratiquement constante pour une augmentation relativement considérable de cette valeur. Cet-te zone sera désignée dans la suite par ,zone de stabilité".
<B>30</B> Ladécliarge -a un rendement lumineux élevé, une grande proportion de l'énergie étant transformée, en rayons appartenant<B>à</B> la, partie visible du spectre.
40 Le dispositif peut fonctionner sans résistance auxiliaire, et par suite sans con sommation d'énergie indépendante de la lampe.
<B>50</B> La #dêcharge peut se produire en pa rallèle avec un filament incandescent, ce qui permet, comme on le verra plus loin, -de réa liser des lampes & ,construction simple<B>à</B> ren dement lumineux éleva. Le dessin annexé représente trois formes d'exécution de l'objet de l'invention données à litre d'exemples, et un graphique.
Dans fig. 2,<B>5</B> est une ampoule scellée, cri une matière pratiquement inattaquable aux substances qu'elle contient, par exemple, pour le cas d'une lampe<B>à</B> va-peur de sodium dont il va être question, en borsilicate connu sous <B>le</B> nom de ,verre Pyrex '. <B>6</B> est une cathode constituée par un filament d'un métal<B>à</B> très haut point de fusion, par exemple en tunol-- stène,
et reliée<B>à</B> deux -conducteurs<B>7</B> et<B>8</B> yés #dans l'ampoule par lesquels lui est no- -i,men# un courant électrique susceptible de la porter<B>à</B> l'incandescence.<B>9</B> est une anode, de, préférenûe, en tungstène également, mais pouvant être en un autre métal, a laquelle<B>le</B> courant estamené -par un conducteur<B>10.</B>
On a soin de faire le vide -dans l'ampoule, de préférence en la. -chauffant jusque près de <B>la,</B> température<B>à</B> laquelle elle commence<B>à</B> se ramollir, afin -d'en chasser la vapeur d'eau aussi -complètement quo possible; puis, s'il s'agit, par exemple d'une lampe au sodium, on introduit une petite quantité de -ce métal clans l'ampoule qui est enfin scellée.<B>Il</B> est cependant préférable de procéd6er d'abord<B>à</B> iin ou plusieurs -chauffa -es consécutifs, en présence d'une petite quantité de sodium, chauffages pendant lesquels on fait le vide afin de chasser les vapeurs de sodium qui se produisent, puis d'introduire dans l'ampoule <B>la</B> quantité voulue de sodium très pur, obtenu par exemple, par double distillation,
et enfin clé sceller, Pour que la. lampe fonctionne norinale. ment, l'ampoule doit être portée<B>à</B> une tem pérature suffisante pour volatiliser une partie du sodium et maintenir la tension des, va peurs produites assez élevée pour que ces va peurs puissent être ionisées, et rcela ilans la zone de stabilité dont on<B>a</B> parlé plus haut. Pour les vapeurs de sodium, cette température doit être réalisée en proportionnant convena blement la surface & l'ampoule<B>à</B> Vénergie ab sorbée ou en ayant recours au besoin<B>' à</B> un ahauffage ou<B>à</B> un refroidissement artificiels.
Dans ces conditions l'ampoule produit une lumière brillante, ;de la, teinte jaunâtre ca ractéristique du spectre, du sodium et remar quablement bien répartie dans toute l'am poule; cette uniformité peut être attribuée<B>à</B> un effet de résonance optique se produisant -dans la vapeur de sodium. Le rendement lu mineux est très élevé; il peut atteindre dix bougies par watt.
La puissance relativement considérable de la lampe est dtie <B>à</B> la présence des vapeurs ionisées, dont l'effet est -d'éliminer très coin- plète-ment le champ négatif, champ qui fond <B>à</B> réduire l'intensité du courant absorbé. Par exemple, une lampe qui absorberait environ <B>3</B> milli-ampères sous<B>125</B> volts en l'absence de ionisation positive, en absorbe environ<B>500,</B> sous le même voltage, en présence de vapeur de sodium<B>à</B> la pression voulue.
En pratique, la température convenable <B>de</B> la; cathode peut correspondre -à une absorp tion d'un watt par bougie. Si on augmente tette température, la quantité<B>-de</B> lumière émise par la. décharge ainsi que le rendement lumineux diminuent: au idelà d'une certaine limite, la zone clé stabilité est plus petite.
La., fig. 4 représente la relation qui existe entre le voltage, porté en abcisses, et l'inten sité portée en ordonnées, clans la. lampe qui vient d'être décrite, marchant a température pratiquement constante. Comme on le voit l'intensité croit rapidement,<B>à</B> partir de zéro avec, le voltage,<B>puis</B> se maintient sensible ment constante dans une zone relativement étendue, enfin augmente de nouveau rapide- t, ment, comme le représente la ligne pointillée.
Par conséquent, du voltage zéro au voltage a, la, décharge est stable, même sans résistance en série, puisque l'intensité lie peut augmenter que -par l'effet d'une forte élévation (lu vol tage; lorsque ce dernier 4passe la valeur<B>fi,</B> la -décharge devient instable.<B>et</B> il se forme un arc dont le voltage diminue au fur et<B>à</B> me sure que le courant augmente.
Si l'on augmente la température -de la lampe et par suite la tension des vapeurs de sodium, le voltage critique diminue, c'est-à- dire que la zone de stabilité est moins étendue. Si l'on -augmente la, tension des vapeurs de sodium, par exemple jusqu'à celle qui correspond à une température supérieure<B>à</B> 400' C, la caractéristique volts-ampères -de la lampe devient négative aux voltages in- dust-riels ordinaires, c'est-à-dire semblable<B>à</B> celle<B>de</B> dispositifs<B>à</B> cathodes incandescentes marchant dans des vapeurs ou des gaz quel conques<B>:
à</B> une pression relativement considà- ra.ble.
Le dispositif représenté par fig. 2 peut être utilisé comme redresseur de courant al ternatif ou comme lampe.
Dans fig. <B>1,</B> 14 est un filament en tung- siène -ou en autre métal<B>à</B> -point de fusion élevé; ce filament est supporté par une ti.ge <B>15</B> porta-nt deux -disques<B>16</B> et<B>17</B> munis de crochets<B>18</B> entre lesquels il est tendu;
la fige et les fourches sont de préférence en une matière a, point de fusion élevé, <B>,</B> par exemple en tungstène ou en nichrôme, lesdisques peu vent étre en verre réfractaire ou en porcelaine.
Lei -courant est amené au filament par (les connexions<B>19</B> et 20 relativement fortes, en tungstène, molybdène, ou autre métal<B>à</B> haut point de fusion, traversant la, partie scellée de l'ampoule. Le vide est fait et<B>le</B> sodium introduit dans cette dernière comme on l'a infliqué <B>à</B> propos -de fig. 2.
Lorsque cette lampe est alimentée par du coura-ut continu ou alternat-if, une décharge travers la vapeur -de sodium, dans les espaces situés<B>-</B> entre deux seations con- sé-cntives du filament, par suite de la ,différence de voltage existant entre ces sections, et tout l'ampoule s'illumine d'une lumière jaune brillante. La quantité de lumière ainsi produite est remarquable ment grande et peut atteindre, suivant les dimensions de l'ampoule, plusieurs fois celle qu'émettrait le filament seul.
Ces résultats, qui sont d'un ordre tout différent (le ceux observés jusqu'ici clans les lampes contenant un gaz<B>à</B> basse pression, doivent être attribués en pa.rtie <B>à</B> la pureté des vapeurs de sodium, vapeurs qui -contribuent, d'autre part,<B>à.</B> chas ser de l'ampoule toute trace de gaz étranger.
Dans une lampe<B>à</B> courant alternatif les connexions,<B>à</B> la place où elles sortent ide la partie scellée, ont périodiquement le potentiel positif le plus élevé, et jouent par suite le rôle d'anodes visâ vis -de tout le reste du filament. Cette place tend par suite<B>à</B> se surchauffer. Dans une lampe<B>à</B> courant continu, cette re marque ne s'applique qu'au conducteur po sitif.
<U>Dans</U> les fig. <B>1</B> et<B>3,</B> lesdites connexions sont constituées par un fil de -diamètre suf fisamment gros, pour qu'il ne, puisse pas s'é chauffer -d'une façon dangereuse.
La lampe représentée -par fig. <B>3</B> est<B>à</B> double ampoule, l'espace contenu entre l'am poule intérieure et l'ampoule extérieure étant de préférence vide d'air. Cette construction permet<B>-de</B> récluire les pertes de chaleur; elles nécessite l'emploi -dun culot isolé lui-même contre les déperditions de chaleur qui pour raient se produire par la partie fixée dans le culot.
Electric lanipe. The object of the invention is an electric lamp comprising -means for producing thermionic electric charges through a substance which it contains, a substance which is found <B> at </ B > the state of goes scared <B> at </B> the temperature of hopscotch, of the lamp,
and in which these discharges can take place at voltages of the order of <B> 100 </B> volts and currents of at least <B> 100 </B> milli-amps without causing any damage to the conductors where they emanate from.
We recall here the following facts which have been established by experience: <B> 10 </B> An electrical discharge emanating from an incandescent cathode and occurring in the vapor of an alkali metal <B> at </B> a pressure, less than <B> 0.05 </B> mm -of mercury (preferably in the vapor pressure zone which corresponds <B> to </B> a temperature of the metal of about 200 <B> to 300 </B> degrees centigrade), has no disintegration effect on the cathoicle;
the latter does not even deteriorate when the discharge occurs <B> at </B> voltages of the order (the magnitude ide <B> 100 </B> volts and <B> at </B> a relatively high current, greater than, for example, <B> 100 </B> milli-amps.
In this so-called zone of vapor tensions, the intensity increases, from zero constantly with the voltage. More exactly, it increases with it up to a certain value, then remains practically constant for a relatively considerable increase in this value. This zone will be referred to below as the stability zone.
<B> 30 </B> Ladécliarge -has a high luminous efficiency, a large proportion of the energy being transformed, into rays belonging <B> to </B> the visible part of the spectrum.
40 The device can operate without an auxiliary resistance, and consequently without consumption of energy independent of the lamp.
<B> 50 </B> The #discharge can occur in parallel with an incandescent filament, which makes it possible, as we will see later, to make lamps &, simple construction <B> to </ B > high luminous yield. The appended drawing represents three embodiments of the object of the invention given by way of example, and a graph.
In fig. 2, <B> 5 </B> is a sealed ampoule, cry a material practically unassailable to the substances it contains, for example, in the case of a <B> to </B> sodium vapor lamp which will be referred to, in borsilicate known by the <B> the </B> name of, Pyrex 'glass. <B> 6 </B> is a cathode formed by a filament of a metal <B> with </B> very high melting point, for example in tunol - stene,
and connected <B> to </B> two -conductors <B> 7 </B> and <B> 8 </B> yés # in the bulb by which it is no- -i, leads # an electric current capable of bringing it <B> to </B> the incandescence. <B> 9 </B> is an anode, preferably of tungsten also, but which may be of another metal, to which <B> the </B> current drawn -by a conductor <B> 10. </B>
Care is taken to create a vacuum in the ampoule, preferably in the. -heating up to near <B> the, </B> temperature <B> at </B> which it begins <B> to </B> to soften, in order-to expel the water vapor as well - completely quo possible; then, if it is, for example, a sodium lamp, a small quantity of this metal is introduced into the bulb which is finally sealed. <B> It </B> is however preferable to proceed to 'first <B> to </B> iin or several consecutive -heats, in the presence of a small quantity of sodium, heating during which a vacuum is made in order to expel the sodium vapors which are produced, then of introduce into the ampoule <B> the </B> desired quantity of very pure sodium, obtained for example, by double distillation,
and finally key seal, So that the. lamp works normal. The bulb must be brought <B> to </B> a temperature sufficient to volatilize some of the sodium and maintain the voltage of the fears produced high enough so that these fears can be ionized, and there is no zone of stability which we spoke about above. For sodium vapors, this temperature must be achieved by adequately proportioning the surface & ampoule <B> to </B> the energy absorbed or by resorting to <B> '</B> heating or <B> to </B> artificial cooling.
Under these conditions the bulb produces a brilliant light, of the characteristic yellowish tint of the spectrum, sodium and remarkably well distributed throughout the whole bulb; this uniformity can be attributed <B> to </B> an optical resonance effect occurring in sodium vapor. The mining yield is very high; it can reach ten candles per watt.
The relatively considerable power of the lamp is determined <B> to </B> the presence of ionized vapors, the effect of which is - to very completely eliminate the negative field, a field which melts <B> to < / B> reduce the intensity of the current absorbed. For example, a lamp that would absorb about <B> 3 </B> milli-amps under <B> 125 </B> volts in the absence of positive ionization, absorbs about <B> 500, </B> under the same voltage, in the presence of sodium vapor <B> at </B> the desired pressure.
In practice, the suitable temperature <B> of </B> la; cathode can correspond to an absorption of one watt per candle. If this temperature is increased, the amount of <B> -of </B> light emitted by the. both discharge and light output decrease: above a certain limit, the key stability area is smaller.
La., Fig. 4 represents the relation which exists between the voltage, plotted on the abscissa, and the intensity plotted on the ordinate, clans la. lamp which has just been described, operating at practically constant temperature. As we can see the intensity increases rapidly, <B> to </B> starting from zero with, the voltage, <B> then </B> is maintained appreciably constant in a relatively large zone, finally increases again fast - t, ment, as represented by the dotted line.
Consequently, from zero voltage to voltage a, la, discharge is stable, even without series resistance, since the intensity II can increase only by the effect of a strong rise (read vol tage; when the latter exceeds the value <B> fi, </B> the -discharge becomes unstable. <B> and </B> an arc forms, the voltage of which decreases as <B> to </B> as the current increases .
If the temperature of the lamp and consequently the voltage of the sodium vapors is increased, the critical voltage decreases, ie the zone of stability is less extensive. If the voltage of the sodium vapors is increased, for example to that which corresponds to a temperature above <B> at </B> 400 ° C, the volts-amperes characteristic of the lamp becomes negative at ordinary interstitial voltages, i.e. similar <B> to </B> that <B> of </B> devices <B> with </B> incandescent cathodes walking in vapors or gas which shell <B>:
at </B> relatively considerable pressure.
The device represented by FIG. 2 can be used as an AC rectifier or as a lamp.
In fig. <B> 1, </B> 14 is a filament of tungsten -or other metal <B> with </B> -high melting point; this filament is supported by a ti.ge <B> 15 </B> carrying two -disks <B> 16 </B> and <B> 17 </B> fitted with hooks <B> 18 </ B > between which it is stretched;
the stem and the forks are preferably made of a material with a high melting point, <B>, </B>, for example tungsten or nichrome, the discs can be made of refractory glass or porcelain.
The current is fed to the filament by (the relatively strong <B> 19 </B> and 20 connections, made of tungsten, molybdenum, or other high-melting <B> </B> metal, passing through the sealed part The vacuum is created and <B> the </B> sodium introduced into the latter as was inflicted <B> in </B> in connection with fig. 2.
When this lamp is fed by continuous or alternating current, a discharge through the sodium vapor, in the spaces located <B> - </B> between two consecutive seats of the filament, therefore of the voltage difference existing between these sections, and the whole bulb lights up with a bright yellow light. The quantity of light thus produced is remarkably large and can reach, depending on the dimensions of the bulb, several times that which the filament alone would emit.
These results, which are of an entirely different order (those observed so far in lamps containing low pressure <B> gas </B>, must be attributed in part <B> to </B> the purity of the sodium vapors, vapors which -contribute, on the other hand, <B> to. </B> remove all traces of foreign gas from the bulb.
In an alternating current <B> </B> lamp the connections, <B> at </B> the place where they exit from the sealed part, periodically have the highest positive potential, and therefore play the role of 'anodes visâ vis -de all the rest of the filament. This place therefore tends <B> to </B> to overheat. In a <B> direct current </B> lamp, this mark only applies to the positive conductor.
<U> In </U> fig. <B> 1 </B> and <B> 3, </B> said connections are made of a wire of sufficiently thick diameter so that it cannot heat up in a dangerous way .
The lamp represented by fig. <B> 3 </B> is a double bulb <B> to </B>, the space between the interior bulb and the exterior bulb preferably being empty of air. This construction allows <B> -de </B> to reduce heat loss; they require the use of an insulated base itself against heat losses which could occur through the part fixed in the base.