Brevet FR2509091A1 — publié le 19830107

La présente invention concerne la réalisation d'électrodes à cathodes froides perfectionnées. On sait réaliser des tubes fluorescents alimentés par une haute tension en soudant une cathode aux deux extrémités d'un tube de verre. L'ensemble terminé est monté sur un poste de dégazage, puis des gaz rares, tels que du néon ou de l'argon, sont introduits sous une certaine pression dans le tube avec une perle de niercure. Le tube est enfin scellé. Pour une tension UT donnée aux bornes du tube, on obtient une certaine chute de tension UE aux électrodes, de sorte que seule une tension U = UT - UE permet, par ionisation du gaz dans le tube, un entretien de la décharge entre les électrodes pour produire la lumière par excitation des atomes de gaz ou de mercure. Dans les tubes à cathodes froides connus jusqu'à présent, la chute de tension aux bornes des électrodes est relativement importante et on a déåà essayé de réduire cette chute de tension. Il a ainsi été constaté.que, pour un gaz donné dans le tube et un état de surface donnée de la cathode, la valeur de la chute de tension aux électrodes était d'autant plus faible que l'électrode était fabriquée en un métal de faible numéro aitomique dans la classification de Mendeleiev, ou que l'électrode était ellemême revêtue d'un tel métal. Il existe, dans le commerce,des électrodes dites "activées" et qui sont ainsi revêtues d'une couche de métal alcalin (baryum , sodium,strontium) De tels métaux alcalins se trouvent dans le commerce sous forme de carbonates et il est nécessaire de les trans -former en oxydes, ce qui se fait par chauffage à une température de l'ordre de 850 à 950 C lors de Itopé ration de dégazage du tube. Cependant, en pratique, le chauffage au rouge du tube revêtu de carbonate est relativement long, et tout le revêtement de carbonate n'est pas transformé en oxyde, de sorte qu'après réduction de la couche d'oxyde, il est impossible d'obtenir des électrodes reccuvertes à 100 % de métal alcalin. De même pour éviter le- phénomene de pulvérisation cathodique nuisible à la longévité du tube luminescent, il y a lieu de respecter un certain rapport entre la surface émissive de la cathode et l'intensité du courant de décharge entre les électrodes. On a donc été amené à réaliser des tubes dont les électrodes sont relativement longues de sorte que l'encombrement des électrodes dans le tube constitue un inconvénient notamment dans la réa- lisation de certains graphismes d'enseignes lumineuses. L'invention vise à résoudre les problemes énoncés ci-dessus en créant une électrode à cathode froide de plus courte longueur que celle de la technique antérieure pour un même rapport de la surface émissive à l'intensité traversant le tube, et dans lequel l'activation des électrodes par une couche de métal alcalin est pratiquement de 100 %. Conformément à l'invention, l'électrode à cathode froide est constituée par la combinaison de deux éléments concentriques maintenus à la même tension. Selon une première disposition de l'invention, l'électrode est constituée sous la forme d'un tube fermé à une extrémité et dont le fond est conformé, par exemple par emboutissage, pour faire saillie à l'intérieur dudit tube. Selon une seconde disposition de l'invention, les éléments concentriques sont constitués par deux tube reliés électriquement entre eux à l'intérieur d'un support de matière isolante réfractaire, l'extrémité saillante du tube interne étant fermée. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont representées,à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexe La fig. 1 est un schéma d'un t u b e fluorescent.faisant application de l'invention. La fig. 2 représenteà plus grande échelle, une première forme de réalisation d'une cathode froide conforme à l'invention. La fig. 3 montre une seconde forme de réalisation de la cathode froide conforme à l'invention. A la fig. 1 on a représenté schématiquement un tube fluorescent 1 dont les électrodes 2a et 2b sont liées à une source 3 de courant continu. Deux sondes 4a et 4b sont disposées à l'intérieur du tube. On sait qu'un tel tube est réalisé en soudant une cathode à chaque extrémité d'un tube de verre de longueur variable. L'ensemble terminé est monté sur un poste de dégazage et, en fin de traitement, un gaz rare (néon ou argon) est introduit avec une perle de mercure dans le tube qui est alors scelle. L'invention vise à réduire, pour une tension totale UT aux bornes du tube, la chute de tension UE aux électrodes de manière à augmenter b tension U entre les sondes 4a et 4b mesurant la tension de charge ou "colonne positive" qui, par ionisation du gaz à l'intérieur du tube, permet d'entretenir la décharge produisant la lumière par excitation des atomes de gaz ou de mercure. A la fig. 2 on a représenté une première forme de réalisation de l'électrode 2a selon l'invention. L'électrode 2b est identique à l'électrode 2a. L'électrode 2a est réalisée à partir d'un tube. 3 fermé à une extrémité par un fond 4 qui est embouti ou autrement repoussé pour former un second tube 5 concentrique au tube 3 et s'étendant dans une partie au moins de la longueur dudit tube 3. L'électrode ainsi conformée est ensuite dégraissée et désoxydée au four à vide à 9000C pendant dix minutes. Un enduit de carbonate de métal alcalin (baryum., sodium, strontium) est ensuite déposé à l'intérieur de l'électrode qui est finalement chauffée, par exemple par bombardement ionique. Le tube interne 5 fait que, lors du bombarderent ionique permettant de transformer les carbonates en oxydes, la pointe chaude qu'il délimite rayonne sur la paroi interne. L'ensemble de l'électrode est ainsi chauffé plus rapidement à la température de 9000C pour laquelle la couche de carbonate portée au rouge est transforme en oxyde, et cette transformation se fait de manière pratiquement complète. On passe ensuite l'électrode dans un four à oxygène pendant cinq minutes à 9500C, par exemple. L'oxygène agit comme réducteur et nettoie l'ensemble oxydé par la transformation des carbonates en oxydes. On obtient ainsi une électrode activée pratiquement à 100 ,ó De plus, la surface émissive de l'électrode est accrue pcur une longueur dentée d'électrode de sorte que cette longueur peut être diminuée pour une même intensité de courant. Dans l'exemple de montage illustré à la fig.1, la longueur de l'électrode conforme à llin- vention est ainsi réduite à 26 mm par rapport à une lectrode activée monotubulaire de 40 mm. l"encombrement de l'électrode est donc diminué et il devient possible de réaliser, pour des enseignes lumineuses, des graphismes qui ne pouvaient pas être obtenus par des électrodes connues. A la fig. 3, on a représenté une variante de réalisation de l'invention dans laquelle l'électrode 2a est réalisée en trois parties, à savoir un tube externe 6, un tube interne 7 et un support 8 en matière isolante réfractaire, par exemple en stéatite. Comme l'illustre le dessin, le support présente un noyau 9 sur lequel est serti le tube 7 et une collerette 10 sur laquelle est également serti le tube 6. Des conducteurs électriques non représentes relient les tubes 6 et 7 à une borne dont est muni le support 8. Comme dans la réalisation selon la fig. 2, le tube interne 7 permet, par bombardement ionique, de faire rougir plus rapidement l'électrode recouverte de carbonates de métal alcalin, ce qui facilite la transformation complète descarbonatesen oxgde.a suite opératoire de fabrication de l'électrode activée selon la fig. 3 est, par ailleurs, la même que pour l'électrode de la fig. 2. De même, la surface émissive de l'électrode est.aumentée et, pour une même intensité, la densité du courant est réduite, ce qui améliore la longévité du tube luminescent tout en réduisant la longueur de l'électrode. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. EEVENDIChIONS l - Electrode à cathode froide, caractérisée en ce qu'elle est constituée par la combinaison de deux éléments concentriques (3, 6; 5, 7) maintenus à la même tension. 2 - Electrode à cathode froide selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée sous la forme d'un tube (3) fermé à une extrémité et dont le fond (4) est conformé pour faire saillie (5) à l'intérieur dudit tube. 3 - Electrode à cathode froide selon la revendication 1, caractériséeen ce que les éléments concentriques sont constitués par deux tubes (6,7) reliés électriquement entre eux à l'intérieur d'un support (8) en matière isolante réfractaire, l'extrémité saillante du tube interne (7) étant fermée. 4 - Electrode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fond (4) du tube est conformé par emboutissage. 5 - Electrode à cathode froide selon la revendication 3, caractérisée en ce que le support (8) en matière isolante réfractaire présente un noyau central (9) et une collerette(10) sur lesquels sont respectivement sertis le tube interne et le tube externe. 6 - Electrode à cathode froide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en fer revêtu de métal alcalin. 7 - Procédé de réalisation d'une électrode suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fabrique l'électrode en fer, en ce qu'on la dégraisse et désoxyde, en ce qu'on dépose à l'intérieur un enduit de carbone de métal alcalin, en ce qu'on chauffe l'enduit de carbone de métal alcalin pour le transformer -en oxyde, et en ce qu'on réduit la couche d'oxyde pour assurer sa transformation en métal alcalin. 8 - Procédé de réalisation d'une électrode suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments concentriques de l'électrode sont réalisés séparement et ensuite relie-s ensemble. 9 - Procédé selon la revendication 8, caracté- risé en ce que la liaison des éléments concentriques est effectuée par sertissage.