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LAMPE A DECHARGE ELECTRONIQUE ET CIRCUIT POUR SON UTILISATION .-
L'invention se rapporte aux dispositifs à décharge électronique et plus particulièrement à ceux du type à atmosphère gazeuse, ainsi qu'aux circuits qui y sont relatifs.
Dans certaines lampes à atmosphère gazeuse et à grille de comman- de, il est nécessaire d'avoir une tension assez élevée entre l'anode et la cathode pour que le courant puisse passer. Mais, en outre, bien que la grille commande le début de la décharge, elle n'est pas capable de l'arrêter, à moins qu'on ne lui applique des tensions négatives très élevées, ce qui, en pratique, ne peut être réalisé dans la plupart des cas, En général, on arrête le fonctionnement de la lampe en supprimant la tension anodique; ce procédé limite naturellement les applica-
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-tions des lampes de ce genre.
Un objet de cette invention est de fournir une lampe à décharge, à milieu gazeux, où cette décharge peut être facilement commandée, provoquée et arrêtée. D'une manière plus précise, un objet de cette invention est de fournir une lampe de ce genre utilisant un champ magnétique pour interrompre la décharge.
Bien qu'une lampe correspondant à cette invention puisse servir à de multiples usages, elle convient tout particulièrement pour les systèmes cn- vertisseurs servant à la transformation d'un courant continu à basse tension en un courant ondulé ou intermittent à basse tension ou à haute tension.
La transformation d'un courant continu à basse tension en un courant ondulé ou intermittent à basse ou haute tension peut se faire au moyen d'un vibrateur, système utilisé notamment pour-l'alimentation des récepteurs radiophoniques pour autos. Toutefois, dans beaucoup de cas, le Vibrateur ne convient pas parfaitement par suite de la brieveté de l'existence des contacts, par suite des collages de ces derniers, par suite de l'étincelle ou de l'arc qui peut prendre naissance, etc... On peut employer des oscillateurs à lampe à atmosphère gazeuse mais ils sont généralement coûteux (surtout aux basses fréquences) et nécessitent des selfs et des condensateurs volumineux.
Un autre objet de cette invention est par conséquent de fournir un dispositif servant à la transformation ou à la conversion efficace d'un courant continu à basse tension en un courant ondulé ou intermittent à basse ou à haute tension au moyen d'une lampe à décharge dans un gaz faisant usage de la présente invention et éliminant les contacts intermittents et les autres particularités gênantes que l'on observe dans ce type d'appareil.
La lampe utilisant l'invention comprend une cathode et une anode qui se trouvent à l'intérieur d'une enveloppe contenant un gaz qui peut être ionisé à une très faible tension, tel que par exemple la vapeur de césium qui peut être ionisée à des tensions de l'ordre de 1,5 volt à 3 volts. L'enveloppe entoute étroitement les électrodes et comporte à l'extérieur un électro-aimant qui produit* un champ transversal par rapport à la décharge entre la cathode et l'anode.
Par suite des faibles tensions utilisées entre la cathode et l'anode (de préférence pas plus de 15 volts) un champ magnétique modéré suffit pour interrompre la décharge gazeuse ou l'arc entre les électrodes,
En résumé, le circuit de conversion comprend une lampe réalisée d'après cette invention et dont la sortie est connectée à une charge qui peut comprendre le primaire d'un transformateur. Le courant qui actionne l'électro-aimant
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interrompant d'une façon intermittente la décharge dans la lampe, est commandé par une seconde lampe à gaz connectée dans le circuit de sortie de la première lampe et sensible accourant de charge.
Le champ magnétique interrompt le courant de sortie du premier tube et par conséquent celui du second tube, L'élec- tro-almant est donc désexcité, le champ magnétique supprimé et la première lampe redevient conductrice. Ce processus se répète et un courant ondulé apparaît à la sortie de la première lampe.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante ainsi qu'aux dessins qui l'accompagnent donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels
La Fig.l est une coupe verticale d'un dispositif à décharge électronique conforme à l'invention,
La Fig.2 est une coupe transversale'faite suivant la ligne 2/2 de la Fig.l,
La Fig.3 est une coupe partielle d'une variante,
La Fig. 4 est un graphique donnant la caractéristique tensioncourant anodiques d'une lampe correspondant à l'invention,
Les Fig.5 et 6 sont les schémas d'une lampe et d'un circuit réalisés d'après l'invention et servant à la conversion d'un courant continu à basse tension en un courant ondulé ou alternatif à basse ou à haute tension à la sortie de la lampe.
-La lampe représentée dans les Fig. 1 et 2 comprend une enveloppe 10 contenant une atmosphère gazeuse, par exemple de la vapeur de césium, et entourant étroitement les électrodes qu'elle renferme. La cathode 11 comporte le filament de chauffage 13 et les ailettes 12 revêtues d'un matériau émissif; elle est entourée par l'écran thermique 14. L'anode 15 reçoit les électrons émis par la cathode 11. Des tensions de 4 à 14 volts sont appliquées entre ces électrodes; ces tensions sont de préférence inférieures à celles qui produisent un bombardement ionique destructif, mais assez élevées pour créer l'ionisation et une décharge gazeuse. La vapeur de césium s'ionise à des tensions très faibles et laisse alors passer une décharge gazeuse' entre les électrodes de la lampe.
A l'extérieur de la lampe se trouvent des électro-aimants 16 servant à la production d'un champ perpendiculaire à la décharge gazeuse. Lorsque les électro-aimants 16 reçoivent assez d'énergie pour produire un champ magnétique modéré, la décharge peut être facilement interrompue et le courant anodique
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réduit à zéro. L'enveloppe 10 peut être entourée d'un revêtement isolant 17 afin de conserver la température nécessaire pour maintenir le césium à l'état de vapeur. La lampe peut également être placée dans une enceinte où l'on fait le vide.
La Fig. 3 représente une variante dans laquelle la lampe comporte une électrode de commande sous la forme d'un. cylindre 18 entourant l'anode et s'étendant dans la direction de la cathode. A tout autre point de vue, la lampe est identique à celle des Fig. 1 et 2.
A la Fig.4, on a représenté les caractéristiques tension-courant anodiques d'une lampe réalisée d'après l'invention. Lorsque l'intensité du champ magnétique augmente, les tensions nécessaires à la création et au maintien de la décharge augmentent, ainsi que l'indiquent les courbes a, b et c. Supposons qu'il existe un champ magnétique suffisamment intense, et transversal par rapport à l'arc.
Dans ce cas, pour une charge donnée et représentée par la droite Inclinée sur les deux axes, la courbe c montre que l'on peut non seulement empêcher la décharge de prendre naissance, mais que l'on peut également l'interrompre, après qu'elle a été amorcée* Ainsi, supposons qu'une tension Eb1 soit appliquée entre la cathode et l'anode de façon à produire un courant dont la valeur est déterminée par l'intersection de la courbe a avec la droite de charge; alors la décharge sera interrompue dès qu'un champ magnétique produisant la caractéristique c est appliqué entre la cathode et l'anode. Le champ magnétique chasse les électrons et les ions de l'espace compris entre la cathode et l'anode et en provoque la recombinaison sur les parois de la lampe ou sur une électrode auxiliaire prévue à cet effet.
La résistance de la lampe subit ainsi une augmentation, de telle sorte que la tension appliquée ne suffit plus pour maintenir l'arc ou la décharge gazeuse. Cette caractéristique est utilisée dans le fonctionnement d'un tube conforme à l'invention.
Dans un cas particulier, le tube peut comprendre une cathode ayant un diamètre de 6,35 mm. environ, et une anode en forme de disque ayant également un diamètre de 6,35 mm. Cette ahode a une longueur de 19,05 mm. et elle se trou- ve à une distance de 2mm. de la cathode. Le diamètre de l'écran thermique est de 6,6 mm. Des tensions de 6 à 9 volts sont appliquées entre cathode et anode et la lampe fonctionne à une température comprise entre 140 et 250 C., bien que des écarts de température plus considérables puissent être utilisés. L'enveloppe entoure étroitement les électrodes afin de réduire au minimum les pertes de chaleur et de permettre la concentration du champ magnétique dans l'espace entre les
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électrodes.
Lorsqu'on désire créer plus facilement le champ magnétique$ on peut placer à l'intérieur de l'enveloppe des électrodes auxiliaires faites en matériaux magnétiques, Le magnétisme rémanent de l'aimant peut être neutralisé au moyen d'un petit enroulement de compensation prévu sur l'aimant de façon à an'- nihiler le champ résiduel. On peut encore placer une électrode auxiliaire près de la cathode afin de créer une décharge à faible courant.
La fig.5 représente un circuit utilisant le dispositif de conver- sion de l'invention; elle comprend, en plus de la lampe 10 réalisée d'après l'invention, une source de tension anodique 19 qui sert également de source de chauf- fage pour le filament 13 de la cathode 11. La charge 20 est insérée entre l'anode 15 et le côté positif de la source de tension; elle peut être constituée par le primaire d'un transformateur ou par toute autre charge, L'électro-aimant 16 servant à produire le champ magnétique d'extinction est connecté d'un côté à la source de tension 19 et se trouve en série avec une lampe à gaz 21 dont la ca- thode - filament 22 est mise en série avec la cathode 11 de la lampe 10; l'anode 23 de la lampe 21 est connectée à l'autre coté de l'électro-aimant 16.
Un interrupteur de commande est inséré dans le circuit de chauffage de la lampe la.
Le fonctionnement de ce circuit est le suivant. Le commutateur S est fermé, ce qui permet au filament 13 de chauffer. Lorsque la cathode 11 est portée à la température à laquelle elle émet des électrons, un courant circule dans la charge 20 et dans le filament 22 de la lampe 21. Ce courant continue de circuler jusqu'à ce que la cathode 22 atteigne la température à laquelle elle devient émissive; elle agit ainsi comme un interrupteur automatique servant à envoyer le courant de la source 19 dans l'électro-aimant 16. On produit ainsi un champ magnétique suffisant pour interrompre la décharge entre les électrodes 11 et 15. Le courant passant par la charge 20 et la cathode-filament 22 est alors interrompu.
Par suite, la cathode-filament 22 se refroidit et son émission cesse, ce qui arrête l'envoi du courant dans l'éleotro-aimant 16 qui ne reçoit par conséquent plus d'énergie. Lorsque le champ magnétique tombe à une valeur nulle'ou suffisamment faible, la lampe 10 redevient conductrice de telle sorte qu'une nouvelle décharge prend naissance entre l'anode 11 et la cathode 15.
L'opération qui vient d'être décrite recommence et de cette façon le courant cir culant dans le circuit de sortie est rendu pulsatoire; un transformateur permet la conversion de ce courant pulsatoire en un courant alternatif à tension plus élevée.
La Fig.6 représente un circuit perfectionné qui évite l'établisse-
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-ment d'un régime stable qui pourrait empêcher le fonctionnement intermittent décrit à propos du système de la Fig.5. Ici on utilise une lampe à gaz 25 à grille de commande pour le contrôle du courant passant par l'électro-aimant.
Cette lampe comporte une cathode-filament 26 ,une anode 27 et une grille 28.
Une résistance 29 de faible valeur, en tungstène de préférence, est insérée en série avec le filament. Lors du fonctionnement, cette résistance agit sur la polarisation de la grille 28 par rapport à la cathode 26. Une résistance 30 peut être mise en série avec la grille 28.
Lorsqu'aucun courant ne traverse la lampe 10 et, par conséquent, la cathode 26 et la résistance 29, la grille 28 se trouve au même potentiel que la cathode 26. Lorsque l'interrupteur est fermé, la cathode de la lampe 10 est chauffée et un courant circule à travers la lampe 10, la résistance 29 et la cathode-filament de la lampe 25. La lam 25 est établie de façon à rester non conductrice dans ces conditions. Lorsque la résistance 29 s'échauf fe par suite du courant qui la traverse, la chute de tension à ses bornes augmente et la grille devient pulus positive par rapport à la cathode 26 par suite de l'insertion de la résistance entre la lampe 25 et le côté positif de la source de tension* Pour une certaine polarisation positive, la lampe devient conductrice et laisse passer le courant.
De cette façon, la décharge est retardée jusqu'à ce que la cathode ait eu le temps d'atteindre une température d'émission prédéterminée, Pour le reste, le fonctionnement du circuit de la Fig.6 est le même que celui de la Fig.5.
Bien que l'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.