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MONTAGES D'ELECTRODES ET EQUIPEMENTS AUXILIAIRES D 9 AMORCAGE POUR TUBES A
DECHARGES A ECRANS FLUORESCENTS.
La présente invention a pour objet un nouvel équipement auxili- aire d'amorçages pour tubés à décharges, à écrans fluorescents.
On sait que le problème de l'amorçage des tubes à décharges est un problème complexe tant en ce qui concerne le fontionnement même du tu- be, qu'en ce qui concerne l'appareillage auxiliaire qui l'équipe. Si l'on désire en effet obtenir un bon amorçage, on doit, tout en observant les conditions nécessaires à ce sujet, et notamment celles relatives à la ten- sion appliquée, en fonction de la distance entre électrodes et de la pres- sion du gaz, tenir compte également des conditions de conservation du tu- be et en particulier des électrodes, et de l'appareillage d'équipement. Il est également désirable de satisfaire à ces différentes conditions à l'ai- de d'une installation aussi économique que possible.
On a déjà proposé divers procédés d'amorçage donnant plus ou moins satisfaction.
L'un de ceux-ci consiste à alimenter les tubes à partir d'une tension à vide maximum que l'on corrige en charge soit par des résistances, des selfs, des capacités, des circuits de fuites ou de compensation. Cepen- dant,des que la distance entre les électrodes est appréciable ou que la pression du gaz dépasse quelques millimètres, les tensions des réseaux d'a- limentation desdits tubes doivent être relevées par l'intermédiaire de transformateurs ou d'auto-transformateurs.
Pour réduire l'inconvénient à utiliser des transformateurs ou auto-transformateurs précités, et notamment pour diminuer l'importance de ces appareils, il est possible, suivant un second procédé, d'élever la tension aux bornes des tubes par montage en parallèle sur les secondaires d'une capacité faisant, par effet de résonance, apparaître une tension à vide plus élevée que la tension propre du transformateur. L'inconvénient ' de ce système est de soumettre la capacité à une tension dangereuse si le tube devient défectueux.
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On a également proposé d'obtenir l'amorçage des tubes en utili- sant l'émission de cathodes chaudes dont le préchauffage est commandé soit manuellement, soit automatiquement. Les starters actuellement employés et répondant à ce but permettent de préchauffer les électrodes puis, par in- terruption brusque du courant de chauffage, de créer dans les circuits sel- fiques d'alimentation une impulsion de tension simultanée aux bornes du tu- be, facilitant ainsi son amorçage.
Il est donc connu d'équiper les tubes à décharge à écrans fluo- rescents avec des cathodes thermoioniques Il est également connu d'ad- joindre à ces cathodes, qu'elles soient préchauffées ou non, des électro- des auxiliaires. La commande de ces électrodes auxiliaires se fait habituel- lement soit à travers de fortes résistances,'soit à travers de faibles ca- pacités. Ces électrodes auxiliaires sont destinées à ioniser localement le gaz de l'enceinte au voisinage des électrodes principales et ne sont soumi- ses qu'à de faibles énergies. Elles sont réaiisées communément par un fil en métal dur disposé au voisinage immédiat de l'électrode principale sui- vant le principe : anode auxiliaire - cathode des tubes à arc.
Un autre dispositif concernant les lampes à vapeur de sodium consiste dans le montage d'une électrode auxiliaire cylindrique autour de l'électrode principale reliée à l'autre pôle par l'intermédiaire d'une ca- pacité. Ce montage pour les tubes à enduits fluorescents destinés à l'éclai- rage... présente à l'expérience l'inconvénient dans le cas d'une électrode principale thermoionique ordinaire d'une durée très éphémère, d'une part par suite des faibles pressions utilisées et d'autre part, et surtout, par la forme cylindrique de l'électrode auxiliaire montée périphériquement à l'électrode principale.
En effet, si la cathode n'est pas antérieurement préchauffée, son émission thermo-ionique sera la¯conséquence du choc des ions positifs accélérés dans la chute du potentiel du domaine cathodique; il semble alors que la destruction de l'enduit émissif résulte de la dis- symétrie du champ entre le cylindre auxiliaire et le support de l'enduit (généralement un fil afin d'obtenir un échauffement intéressant), Cette des- truction pour les cathodes ordinaires qui sont simplement recouvertes de produits émissifs, se produit par pulvérisation cathodique en même temps que l'émission des électrons secondaires, et même en réduisant au maximum la chute cathodique, cet arrachement a toujours lieu très rapidement dans le cas d'un cylindre surtout aux basses pressions usuelles.
La présente invention permet de remédier aux inconvénients des procédés précités tout en assurant un amorçage très efficace des tubes à écrans fluorescents. Elle permet en outre de réaliser un équipement auxi- liaire d'amorçage simple et économique à l'aide duquel il est possible d'augmenter la distance des électrodes et la pression du gaz contenu dans les tubes, même si,pour des raisons de normes ou de sécurité on est tenu à des tensions classiques de 220 volts par exemple.
Un équipement auxiliaire d'amorçage conforme à l'invention com- porte en principe, branchés sur une source d'alimentation de préférence u- nique, un circuit de mise sous tension des électrodes principales, un cir- cuit de mise sous tension des électrodes auxiliaires, un appareillage é- lectrique de régulation inséré dans le circuit des électrodes principales, et des impédances disposées dans le circuit des électrodes auxiliaires en vue d'alimenter ces dernières, à partir du circuit des électrodes princi- pales, lesdites impédances étant susceptibles de déterminer, par effet de résonance avec la composante complémentaire du circuit de mise sous ten- sion des électrodes principales, une surtension aux bornes du tube, suffi- sante pour allumer ce dernier, en fonction de la longueur du tube et de la pression du gaz, même relativement importantes.
Suivant un premier mode de réalisation de cet équipement, lors- que l'appareillage électrique de régulation est une inductance, les impé- dances au travers desquelles les électrodes auxiliaires sont alimentées, sont constituées par ces capacitances.
Suivant un second mode de réalisation de cet équipement, lors-
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que l'appareillage électrique de régulation est une capacitance, les im- pédances au travers desquelles les électrodes auxiliaires sont alimentées, sont constituées par des inductances.
Au point de vue sécurité de l'appareillage employé, on remarque- ra immédiatement que la défection du tube débranche automatiquement les selfs ou capacités, annulant ainsi le risque de claquage.
Il est bien évident que, l'on peut combiner les différents cir- cuits d'alimentation de plusieurs tubes sur une même source, et introdui- re dans ces derniers diverses impédances de couplage, pourvu que les impé- dances insérées dans les circuits des électrodes auxiliaires de ces tubes puissent combiner leur composante selfique ou capacitive respectivement avec la composante capacitive ou selfique de l'appareillage de régulation, en vue de déterminer un effet de résonance favorable à l'établissement de surtensions aux bornes des tubes.
Dans ces conditions, on conçoit que les chocs d'amorçage éle- vés subis par les électrodes soient capables d'allumer des tubes de gran- de longueur par rapport à celle des tubes couramment utilisés, et conte- nant des gaz à pression relativement élevée.
L'établissement des décharges auxiliaires entre de telles élec- trodes principales à froid et les électrodes auxiliaires permet d'attein- dre presque instantanément le régime thermoionique du circuit principal.
On a constaté, conformément à l'invention, qu'il convient d'uti- liser des électrodes auxiliaires fermées à la partie avant ou supérieure et disposées comme un chapeau devant l'électrode principale, de telles é- lectrodes créant une charge spatiale qui modifie heureusement la distribu- tion du champ sur l'électrode principale.
On a en. outre constaté, conformément à l'invention, qu'il con- vient, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant de l'équipement, que la distance entre chaque électrode principale et l'électrode auxiliaire qui lui est adjointe soit telle que le produit de cette distance par la pres- sion de remplissage du tube corresponde sensiblement aux conditions opti- ma définies par la loi de Paschen, compte tenu des dispositions et des for- mes des électrodes.
La description qui va suivre.faite en regard des dessins anne- xés, donnés à titre d'exemples non limitatif s, permet de se rendre compte comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui découlent tant du texte que des dessins faisant, bien entendu, partie de celle-ci.
La fig. 1 est un schéma électrique d'une installation d'alimen- tation d'un tube à décharge munie d'un équipement auxiliaire d'amorçage conforme à l'invention;
La fig. 2 est un schéma électrique d'un second mode de réalisa- tion de cette installation ;
La fig. 3 est encore un schéma électrique d'un autre mode de réalisation ;
La fig. 4 est un schéma électrique d'alimentation de deux tu- bes à décharge à l'aide d'un équipement auxiliaire d'amorçage conforme à l'invention.
La fig. 5 est un schéma électrique d'une combinaison des sché- mas des fig. 2 et 3; . Les fig. 6 à 9 sont des coupes schématiques de l'une des ex- trémités de différents tubes à décharges, montrant diverses dispositions possibles des électrodes principales et auxiliaires.
Dans le schéma représenté à la fig. l, on voit en-1 la source d'alimentation en courant alternatif à partir de laquelle sont mises sous tension les électrodes principales et auxiliaires du tube à décharge 2.
On voit en 3a et 3b les électrodes principales du tube et en 4a et 4b les
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électrodes auxiliaires. Les électrodes 3a, 3b sont branchées directement aux bornes de l'auto-transformateur 5, tandis que les électrodes 4a et 4b sont reliées à l'auto-transformateur 5 par l'intermédiaire de capacités
6a et 6b. Conformément à l'invention, la composante capacitive du circuit de mise sous tension des électrodes 4a et 4b est telle qu'elle soit sus- ceptible de déterminer, en combinaison avec la composante selfique du cir- cuit d'alimentation du tube, une surtension aux bornes de celui-ci suffi- sante pour provoquer son allumage en fonction, bien entendu, de la lon- gueur du tube et de la pression du gaz qui s'y trouve enfermé.
Dans le schéma de la fig. 2, l'appareillage électrique de régu- lation est constitué par une inductance de stabilisation 7. Dans ce cas, les électrodes auxiliaires 4a et 4b sont, comme dans le schéma de la fig.
1, reliées au circuit d'alimentation proprement dit du tube par des capa- cités 6a et 6b.
Dans le schéma de la fig. 3 par contre, le circuit d'alimenta- tion des électrodes principales 3a et 3b comporte une capacité-série 8.
Dans ce cas, et en vue de déterminer un effet de résonance favorable à la création de surtensions aux bornes du tube, les électrodes auxiliaires 4a et 4b sont alimentées à partir d'inductances 9 et 10.
Dans le schéma de la fig. 4, deux tubes à décharge 11 et 12 sont alimentés sur la même source 1. L'inductance 13 est l'inductance de stabi- lisation du tube selfique 11. Dans ce cas, les électrodes 4a et 4b de ce tube 11 sont alimentées à partir de capacités 14a et 14b comme il ressort du schéma de la fig. 2. En ce qui concerne le tube capacitif 12, on a re- présenté en 15 la capacité-série de stabilisation branchée en amont de l'in ductance 13. L'électrode auxiliaire 4a est reliée en aval de l'inductance
13 par l'intermédiaire d'une capacité 16a, tandis que l'électrode auxiliai- re 4b est alimentée par l'intermédiaire de l'inductance 17b.
Dans le schéma de la fig. 5, le tube 18 est monté d'une maniè- re analogue au tube 2 de la fig. 2, tandis que le tube 19 est monté d'une manière analogue au tube 2 de la fig. 3. On a reproduit sur ce schéma les références respectives des organes électriques dont il a déjà été question en regard des fig. 2 et 3
On a représenté aux fige 6,7, 8 et 9 des modes de réalisation d'électrodes principales et auxiliaire destinées à être montées aux extré- mités de tubes à décharges, susceptibles de recevoir l'équipement auxili- aire d'amorcage décrit en regard de l'une des fig. 1 à 5.
La fig. 6 représente les détails d'une¯des extrémités d'un tu- be à décharge à enduits fluorescents, équipé suivant l'invention :20 est le chapeau métallique constituant l'électrode auxiliaire proprement dite,
21 est l'électrode principale, 22 est l'enrobage des conducteurs amenant le courant à travers le pied de tube 23.
La fig. 7 représente une autre forme particulièrement avantageu- se du chapeau, observée par le demandeur. La pointe 24 favorise l'amorçage de manière sensible par suite des effets connus des pointes dans les dé- charges.
La fig. 8 est une réalisation visant à remédier à l'effet de pied observé sur les tubes à décharges dans les gaz.. En effet, il se pro- duit fréquemment des amorçages de la décharge, lorsque l'on démarre comme c'est le cas en cathode froide et même en cathode chaude sur les extrémi- tés des conducteurs traversant le verre et aboutissant au support des pro- duits émetteurs, relativement isolé puisque recouvert. Le demandeur a donc expérimenté la disposition d'un anneau 25 comme représenté sur la figure 8, le chapeau 20 est représenté, en variante, hémisphérique à la partie supérieure, et entre le chapeau 20 et l'anneau 25 la liaison est assurée par les deux pattes 26 qui dégagent ainsi l'orifice 27.
Les dispositions représentées ne le sont qu'à titre d'exemple non limitatif de formes. On peut également réaliser le chapeau comme re-
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présenté à la fig. 9 où sa composition est semi-métallique. La pointe 28 est facultative, mais facilite l'amorçage par effet des pointes ; est un chapeau en verre dur ou tout autre matière.ne dégageant pratiquement pas, 20 est l'électrode auxiliaire proprement dite, 21 est l'électrode princi- pale, comme précédemment.
Le montage de cette forme d'électrode auxiliaire en chapeau, outre les avantages précédemment décrits, permet de donner à la décharge finale un parcours orienté vers le pied de la lampe, suivant les flèches 30 (fig. 6), ce qui permet, principalement dans les tubes à décharges é- lectriques à écrans fluorescents, d'obtenir la luminescence des écrans jusqu'à l'extrémité de la lampe et de masser dans le chapeau les projec- tions de particules qui accompagneront la destruction dans le temps de la lampe par pulvérisation cathodique.
Par ailleurs, l'équipement de tubes à décharges à écrans fluo- rescents, alimentés en basse tension, est possible en grandesdimensions, nettement plus importantes que par les procédés connus, par suite de la simplification du système d'amorçage entièrement statique.
Le mécanisme de mise en température de l'électrode pariucipale est obtenu à partir de décharges auxiliaires par des électrodes auxili- aires des formes précitées, adjointes aux électrodes principales.
Dans tous les cas, ainsi qu'il a été dit plus haut, la distan- ce entre l'électrode principale et l'électrode secondaire doit être'telle que le produit de cette distance par la pression de remplissage du tube corresponde sensiblement aux conditions optima définies par la loi de Pa- schen. Bien entendu, les deux facteurs distance et pression peuvent va- rier en sens inverse.
Il va de soi que l'on peut apporter aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits toutes modifications de détail, sans franchir pour celà le cadre de l'invention.
En particulier, on pourra appliquer les dispositions ci-dessus décrites au ces d'alimentation des tubes à décharges par des réseaux à haute tension. D'autre part, on pourra insérer, si on le désire, dans le circuit d'alimentation des électrodes principales, les bobines d'excita- tion de relais débranchant les électrodes auxiliaires lorsque le tube est allumé.