<Desc/Clms Page number 1>
" Disposition de circuit de mise en marche et de fonctionnement pour lampes ou dispositifs de décharge électrique en atmos-
La présente invention concerne d'une manière générale des dispositifs de décharge électrique en atmosphère ga- zeuse et plus particulièrement des montages ou disposi- tions de circuit pour la mise en marche et le fonctionne- ment de ces dispositifs. Plus particulièrement encore, l'invention concerne à des organisations de circuit com- prenant deux ou plusieurs de ces dispositifs.
L'un des buts de la présente invention est de fournir une disposition de mise en marche et de fonctionnement pour des dispositifs de décharge électrique en atmosphère gazeuse pourvus d'électrodes thermioniques, disposition qui utilise un minimum d'équipement et assure une mise en marche régulière ainsi qu'un fonctionnement avec des ren- dements élevés. Un autre but est de fournir une disposi- tion de circuit simplifiée qui permette le fonctionnement des dispositifs directement au moyen de sources industriel-
<Desc/Clms Page number 2>
les ordinaires (115 volts par exemple) de courant alterna- tif ou continu. D'autres buts et avantages de l'invention résulteront de la description qui suit de quelques aspects de celle-ci, et des dessins.
Pour assurer une mise en marche satisfaisante de dis- positifs de décharge électrique, tels que des lampes à décharge, ces dispositifs sont habituellement établis de façon à avoir un voltage ou tension faisant fonctionner l'arc, valant environ 50% de la tension d'alimentation disponible. Les 50% restants sont absorbés dans l'élément de ballast ou stabilisation et il en résulte une diminu- tion du rendement général dans le cas de la stabilisation par résistance, et une diminution du facteur de puissance dans le cas de la stabilisation par réactance . Environ 25 % seulementdu voltage de la ligne doivent être absor- bés dans la stabilisation pour assurer un fonotionnement stable et régulier .
Conformément à la présente invention, il est possible d'utiliser au moins 75% du voltage d'ali- mentation pour le fonctionnement de l'arc et également d'effectuer la mise en marche sans difficulté. On emploie deux ou plusieurs dispositifs de décharge pour lesquels la somme des voltages de chute dans l'arc atteint le maximum admissible pour un réglage de fonctionnement satisfaisant sur le voltage d'alimentation donné et sont reliés en série avec un élément de stabilisation. La mise en marche des dis- positifs est obtenue,par l'emploi d'un dispositif de mise en marche séparé pour chacun, les dispositifs étant construits de telle manière qu'ils sont mis en marche à des moments différents de sorte qu'on dispose pour chaque dis- positif à tour de rôle d'un voltage de mise en marche adé- quat.
Sur le dessin, la fig. 1 est une représentation sché- matique d'une disposition de circuit comprenant l'invention.
La fig. 2 est une vue en perspective d'une partie d'un nou-
<Desc/Clms Page number 3>
veau dispositif combiné thermique de commutation et de stabilisation qui peut, si on le désire, être employé dans le circuit . Les fig. 3, 4 et 5 sont des représenta- tions schématiques de dispositions modifiées de circuit qui entrent dans le oadre de la présente invention.
Si l'on se reporte à la fig. l, on voit que le circuit représenté comprend plusieurs (deux dans le cas présent) dispositifs 10, 10' de décharge électrique en atmosphère gazeuse, montés électriquement en série l'un par rapport à l'autre etpar rapport à une résistance de stabilisation 11, entre les bornes 12, 13 d'une source de courant alterna- tif ou continu .
Les dispositifs 10, la' peuvent être des lampes à décharge à colonne positive, comprenant des en- veloppes tubulaires ou des récipients allongés 14, 14' dansées extrémités desquels on a scellé les électrodes thermioniques 15,16, 15', 16' représentées chacune ici comme consistant en un enroulement (de préférence un enrou- lement de fil métallique boudiné tel que du fil de tung- stène recouvert d'une matière à grande capacité d'émission d'électrons, telle qu'un oxyde aloalino-terreux comme l'o- xyde de baryum ou de strontium ou des mélanges de ceux-ci).
Si on le désire, ces électrodes peuvent être établies de telle manière que la chube de voltage dans celles-ci dépas- se le voltage d'ionisation de l'atmosphère gazeuse, de sor- te qu'une décharge locale en arc est formée entre elles pendant l'amorçage . Les enveloppes 14, 14' contiennent une atmosphère gazeuse telle qu'un gaz rare comme le néon ou l'argon ou des mélange$de ceux-ci, ou bien un métal vapori- sable comme le mercure, ou un mélange de gaz et de métal vaporisable .
Si on le désire, chacun des dispositifs 10,10' peut être une lampe à colonne positive à basse pression, du type fluorescent récemment introduit dans le commerce, dans lequel l'enveloppe est revêtue intérieurement d'une matière luminescente appropriée et contient un remplissage
<Desc/Clms Page number 4>
de gaz rare, de préférence de l'argon, à une faible pres- sion de l'ordre de 1-10 mm de mercure, de préférence 4 mm, et une petite quantité de mercure .
La résistance de stabilisation 11 peut oonsister, comme on l'a représen-
EMI4.1
té, en une lampe à filament de tunjstène<iNxM&&@oe*Nù1
Conformément à la présente invention, les lampes 10, 10' sont au début shuntées par les commutateurs 17, 17' qui peuvent être d'un type approprié quelconque, aotionna- ble à la main ou automatiquement, et lorsque les électro- des des lampes sont suffisamment chauffées, les commuta- teurs 17, 17' sont ouverts l'un après l'autre , de sorte que le voltage de démarrage nécessaire est appliqué à chaque lampe . Plusieurs commutateurs actionnables automa- tiquement sont bien connus dans ce domaine, par exemple les commutateurs bimétalliques et les commutateurs à vibra- teurs magnétiques disponibles dans le commerce actuellement pour l'emploi avec les lampes fluorescentes indiquées ci- dessus.
On trouvera ci-dessous une description détaillée d'une disposition fonctionnant conformément à la représentation. de la fig. 1:
Chacune des lampes 10,10' était une lampe fluorescente du type indiqué ci-dessus, comprenant une enveloppe d'envi- ron 18 pouces de long et d'un pouce et demi de diamètre, contenant de l'argon à une pression d'environ 4 mm et une petite quantité de mercure . Les électrodes consistaient en des enroulements de fil de tungstène boudiné recouvert d'un mélange d'oxydes de baryum et de strontium. La résis- tance de stabilisation 11 était une lampe normale du commer- ce de 100 watts, 115 volts, à filament de tungstène.
Les commutateurs 17, 17' étaient d'un type bien connu bimétal- lique : action thermique, décrit en détail ci-après à propos de la fig. 2, les appareils de chauffage pour les commutateurs étant en série avec la lampe 11. La source de
<Desc/Clms Page number 5>
courant 12, 13 était une ligne à courant alternatif indus- triel de 115 volts, 60 périodes.
Dans le fonctionnement du circuit, lorsqu'une ten- sion est appliquée à la ligne, les deux commutateurs 17,17' sont fermés et le courant parcourt les cathodes des deux lampes, ce qui les échauffe, ces cathodes et la lampe de stabilisation 11 étant toutes reliées en série entre les bornes 12,13 de la ligne, comme cela ressort de la fig.l.
Pour faciliter l'exposé du fonctionnement, on supposera que le commutateur 17 s'ouvre d'abord. Lorsque ce commuta- teur 17 s'ouvre, le courant circulant dans le circuit en série est brusquement réduit à zéro et avec lui la chute de tension dans la lampe de stabilisation 11 se réduit de mme. Par conséquent le plein voltage de la ligne est ap- pliqué à la lampe 10,,ce qui provoque le passage d'une dé- charge en arc dans celle-ci entre les électrodes 15,16, et le courant à travers le circuit augmente momentanément par suite du coefficient de résistance négatif de la lampe 10. Cette action élève davantage la température des élec- trodes 15',16' de la lampe 10' et réduit effectivement le voltage nécessaire à son démarrage.
Par conséquent, lors- que le commutateur 17' s'ouvre, la lampe 10' se met en fonctionnement, dans le cas présent approximativement pour 60% de son voltage normal de démarrage. (Cette explication est valable également pour le fonctionnement au courant continu). Lorsque les deux lampes 10 et 10' fonctionnent, la lampe 11 agit cornme un stabilisateur pour limiter le passant courant @ dans le circuit. Lorsque le voltage de ligne est peu élevé, la résistance de la lampe de stabilisa- tion 11 est diminuée automatiquement et lorsque le voltage s'élève, la résistance augmente, ce qui procure un réglage automatique du courant dans de larges limites de voltage.
On trouvera ci-dessous un tableau de mesures faites pendant le fonctionnement des lampes ci-dessus indiquées.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
<tb>
Lampe-. <SEP> Volts <SEP> :Amps. <SEP> de:Jatts <SEP> de:Watts <SEP> de <SEP> Watts <SEP> de <SEP> Facteur <SEP> :Facteur <SEP> :Volts
<tb>
<tb>
<tb> :de <SEP> ligue:ligne <SEP> : <SEP> :ligne <SEP> : <SEP> lampe <SEP> :stabili-:de <SEP> puis-:de <SEP> puis- <SEP> :de <SEP> lam-
<tb>
<tb> :sation <SEP> :sance <SEP> de:sance <SEP> gé-:pe
<tb>
<tb> lampe <SEP> :
néral
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 110 <SEP> 0,31 <SEP> 31,4 <SEP> 12,0 <SEP> 8,0 <SEP> 84,0 <SEP> 92,0 <SEP> 45,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10' <SEP> 11,4 <SEP> 82,0 <SEP> 45,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 118 <SEP> 0,36 <SEP> 40 <SEP> 14,0 <SEP> 13, <SEP> 84,0 <SEP> 94,0 <SEP> 45,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> la' <SEP> 13,0 <SEP> 82,0 <SEP> 44,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 125 <SEP> 0,40 <SEP> 48 <SEP> 16,0 <SEP> 17,5 <SEP> 87,0 <SEP> 96,0 <SEP> 44,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10' <SEP> 14,5 <SEP> 85,0 <SEP> 44,0
<tb>
La chute de tension à travers les lampes 10,10' augmente graduellement lorsque le voltage de ligne diminue . Pour une tension de ligne de 100 volts, la chute totale de la lampe était de 95 volts.
Les lampes ne sont plus maintenues en fonctionne- ment pour des voltages de ligne inférieurs à 100, mais démarrent à 100 volts. La stabilisation peut donc être obtenue avec ce circuit au moyen d'une différence entre les volts de ligne et de lampe de 5% seulement.
Il est évident que plus de deux lampes peuvent être mises en fonctionnement sur ce circuit, les facteurs de limitation étant les volts de lampe et de ligne. Il est évidemment néces- saire que les chutes de voltage combinées des lampes pendant le fonctionnement ne dépassent pas le voltage de la ligne ou de la source. Toutefois, dans l'exemple spécialement représenté ci-joint, la tension de démarrage de chacune des lampes est d'environ 100 à 120 volts et dépend dans ume large mesure de la température à laquelle les cathodes sont chauffées,et en ceci réside un avantage important de ce circuit. Bien que le voltage de mise en marche de chaque lampe doive être moindre que le voltage de ligne, les voltages combinés de démarrage peuvent être considérablement plus élevés (dans l'exemple donné, envi- ron deux fois aussi élevés).
Il est donc possible de ne tire en marche et de faire fonctionner plusieurs lampes dont les volta- ges de démarrage combinés sont fortement en excès sur le volta- ge de ligne, tandis qu'un circuit analogue utilisant une seule
<Desc/Clms Page number 7>
lampe dont le voltage de mise en marche serait plus élevé que le voltage de ligne ne fonctionnerait pas.
A la place de commutateurs thermiques du type indiqué ci- dessus, des commutateurs thermiques du type à incandescence d'un genre bien connu qui sont remplis de gaz et font fonction- ner un élément de commutateur bimétallique par la chaleur d'une décharge à incandescence dans l'enveloppe qui l'enferme,peuvent être employés. Dans ce cas, l'un des commutateurs est shunté par une résistance élevée (2000 ohms par exemple) vu que les contacts du commutateur sont normalement ouverts. Pour doubler les résultats donnés ci-dessus, une lampe de 75 watts est em- ployée en 11.
On a représenté à la fig. 2 un élément combiné de commuta- teur et de stabilisation qui peut être employé à la fig. 1 dans le circuit pour combiner en un élément de petite dimension les commutateurs 17 et 17' et'le stabilisateur 11. Chacun des commutateurs 17, 17' comprend en double une paire de lames bi- métalliques 18,19 et 18', 19' respectivement, les lames re- courbées 18,181 étant actionnées par un seul organe de chauffa- ge ou filament 11' qui correspond à le lampe de stabilisation 11 de la fig. 1. Les commutateurs 17,17' tels qu'ils sont re- présentés sont chacun du type thermique bimétallique indiqué ci-dessus .
Les éléments bimétalliques 18,19 et 18',19' et l'or- gane de chauffage 11' sont supportés par une tige de verre 20 et sont scellés dans une ampoule ou une enveloppe en verre ou en métal (non représentée) remplie d'un gaz approprié tel que l'hé- lium ou l'hydrogène et portant de préférence une base non re- présentée telle que celle du type employé sur les tubes de ra- diodiffusion et comportant six contacts en forme de pointes.Les pointes respectives sont reliées par des conducteurs 21, 22 aux éléments 18,19 respectivement du commutateur 17, par des con- ducteurs 21',22' aux éléments 18',19' respectivement du commu- tateur 17', et par des conducteurs 23, 24 aux extrémités oppo- sées de l'organe de chauffage 11'.
Les connexions sont dans ce
<Desc/Clms Page number 8>
cas les mêmes que celles représentées à la fig. 1, c'est-à-di- re que les conducteurs 2-, 22 allant vers le commutateur 17 sont reliés en travers des cathodes 15,16 de la lampe 10, les conducteurs 21' et 22' allant au commutateur 17' sont mis en connexion en travers des cathodes 15', 16' de la lampe 10' et les conducteurs 23,24 se rendant à l'organe de chauffage 11' sont mis en connexion entre la borne 12 et la cathode 15 de- la lampe 10. Le fonctionnement du...circuit de la f ig. 1, conte- nant le dispositif représenté à la fig. 2, se fait exactement de la manière décrite ci-dessus.
Le dispositif représenté à la fig. 2 a l'avantage qu'il rend possible le fonctionnement de deux ou de plusieurs lam- pes au moyen d'un appareil auxiliaire de la dimension d'un petit tube de radiodiffusion, qu'il fonctionne sur le cou- rant alternatif ou le courant continu, qu'il assure un fac- teur de puissance général élevé vu que la résistance est le seul élément dans la stabilisation, et qu'il fonctionne sans bruit.
Les circuits représentés aux fig. 3-5 sont desmodifica- tions qui peuvent être faites dans certains cas pour tenir compte de certains facteurs tels que les changements de vol- tage, la forme des ondes et la longueur de la lampe.
Le circuit représenté à la fig. 3 est une variante du circuit de la fig. 1 par l'insertion d'une bobine d'inductan- ce ou de réactance 25 en série aveles lampes 10 et 10', ou- tre la résistance de stabilisation de la lampe 11. La source 12, 13 peut être comme à la fig. 1 du courant alternatif ou continu. La fonction de l'inductance 25 est de procurer une stabilisation partielle des lampes, qui réduit effecti- vement la perte en watts par rapport à une stabilisation par résistance pure comme à la fig. 1. Une semblable addition de réactance au circuit peut être nécessaire dans le fonctionne- ment de certaines lampes à décharge et améliore les formes des ondes de courant et de voltage.
<Desc/Clms Page number 9>
Dans le circuit de la fig. 4 destiné au fonctionnement au moyen d'une source 12,13 de courant alternatif, l'indus- tance 25 est substituée comme élément de stabilisation à la résistance 11 de la fig. 1 et des résistances ou des lampes 26,26' sont intercalées en série avec les commutateurs17,17' respectivement, en travers des lampes 10 et 10'. Dans certains cas où le voltage de ligne est beaucoup plus élevé que 115 volts, par exemple 220 volts, et où les cathodes 15,16 ont la même résistance que celles des lampes de la fig. l, il est nécessaire de placer ces résistances 26 et 26' en série avec les oommutateurs pour commander l'écoulement du courant pendant le cycle de mise en marche. Après que les lampes 10 et 10' ont démarré, les commutateurs 17 et 17' sont ouverts et les résistances 26 et 26' sont mises hors de circuit.
Le stabili- sateur ne doit pas être une réactance comme en 25 mais peut être un élément de stabilisation par résistance pure ou par lampe, comme le montre la fig. 1, ou une combinaison des deux comme à la fig. 3.
Le circuit de la fig. 5 est analogue à celui de la fig.1, sauf que les bobines d'inductance ou de réactance 27,27' sont insérées en série avec les commutateurs 17,17' respecti- vement, en travers des lampes 10 et 10'. Cette disposition est particulièrement efficace lorsque les voltages de démar- rage des lampes 10 et 10' sont plus élevés que ceux des lam- pes de la fig. 1, les bobines de réactance servant à produire une élévation de voltage lorsque les commutateurs 17 et 17' sont ouverts, de façon à faire démarrer les lampes.
Ce circuit est également efficace pour faire démarrer une seule lampe 10 ou 10' dont le voltage de démarrage est plus élevé que ce- lui de la lampe 10 ou 10' de la fig. l, mais dont le voltage de fonctionnement' est environ le même que les voltages de fonctionnement combinés des lampes 10 et 10' de la fig. 1.
<Desc/Clms Page number 10>
Bien que certaines formes de l'invention aient été dé- crites et représentées ci-dessus, il est évident pour les personnes du métier que différents changements peuvent y être apportés sans qu'on s'écarte de l'essence de la présente in- vention. Si on le désire, les électrodes 15,16 chauffées directement peuvent être remplacées par des électrodes chauf- fées indirectement dans lesquelles les enroulements 15,16 ser- vent d'organes de chauffage pour un tube de métal (nickel) les entourant,qui est en connexion électrique par une extrémi- té avec un bout de l'organe de chauffage et est enduit d'une matière émettant des électrons. De plus,pour le fonotionne- ment au moyen d'une source de courant continu, une seule des électrodes 15 ou 16 doit être une électrode thermionique.
REVENDICATIONS. ' ------------------
1. Une disposition de circuit de mise en marche et de fonctionnement pour des dispositifs ou des lampes à décharge électrique en atmosphère gazeuse,caractérisée par le fait qu'elle comprend un certain nombre de dispositifs ou de lam- pes à décharge électrique, oontenant chacun au moins une ca- thode thermionique et une électrode coopérant avec celle-ci, un élément de stabilisation limitant le courant, placé avec le dispositif à décharge en série entre les bornes d'une sour- ce de courant, un commutateur de démarrage monté en travers de cesdispositifs de décharge ou shuntant ceux-ci et destiné à être fermé pour permettre le passage de courant par les ca- thodes thermioniques des dispositifs de décharge en série, at de ou- â
EMI10.1
un moyen rretardement '&,
4ctemps pour ouvrir ces cOtllDl1 tateurs en succession en vue d'obliger les dispositifs de décharge démarrer successivement.