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?'.'CT' AUX CIRCLTITS D'ANDRCAGE ET DE TC 1 P DES TUBES A DECHARGE
La présente invention concerne d'une manière générale les cir - euits des tubes à décharge électrique et plus particulièrement des perfectionnements aux circuits d'amorçage et de fonctionnement de tubes ou lampes à décharge, comme les lampes à basse pression à co - lonne positive.
Les circuits actuellement généralement utilisés avec les lampes fluorescentes comportent des moyens pour chauffer les électrodes
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filamentaires et pour appliquer une tension élevée de courte durée entre les électrodes, pour y amorcer la décharge électrique. Des moyens sont prévus pour retarder l'application de la haute tension jusqu'à ce que les électrodes aient atteint la température désirée pour leur émission électronique. Dans les anciennes installations, les dispositifs ou interrupteurs différés entrainaient une détermina- tion très soigneuse, un remplacement périodique, un amorçage relati - vement lent dû à la période de préchauffage et des caractéristiques de fonctionnement variant avec le temps.
Dans les circuits à amorçage instantané, on supprime d'habitude les interrupteurs ;cependant, le transformateur de tension, nécessai- re pour fournir une tension suffisamment grande pour amorcer la dé - charge dans la colonne gazeuse entre les électrodes, dépasse celui qui est simplement nécessaire pour le fonctionnement de la lampe. En outre, il existe un gradient de tension relativement élevé près des cathodes, pendant l'amorçage sans préchauffage des électrodes acti - vées ce qui diminue leur durée utile.
La présente invention a pour objet un nouveau circuit perfection - né pour amorçer et faite fonctionner des tubes à décharge électrique, utilisant des électrodes filamentaires. Des moyens sent prévus pour appliquer aux bornes desdites électrodes des tensions d'amorçage et de fonctionnement, qui varient en phase et en grandeur suivant le de - gré d'ionisation du milieu dans lequel la décharge jaillit.
L'invention sera d'ailleurs bien comprise en se référant à la description qui suit et au dessin qui l'accompagne à titre d'exemple non limitatif et dans lequel : - La figure 1 est un schéma d'un tube à décharge électrique et d'un circuit d'amorçage et de fonctionnement conforme à l'invention.
- La figure 2 représente vectoriellement les caractéristiques d'amorçage du circuit de la figure 1.
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- La figure 3 représente vectoriellement les caractéristiques de fonctionnement normal dudit circuit.
- La figure 4 est une représentation schématique d'un transfor - mateur conforme à certaines caractéristiques de l'invention.
En se reportant figure 1, on voit des tubes à décharge électri - que 1-le, par exemple des lampes fluorescentes qui comprennent des ampoules allongées 2-2', possédant des électrodes filamentaires,3-4, 5-6, scellées dans leurs extrémités respectives et comportant chacune une bobine, de préférence en boudinage double, en fil de tungstène activé avec des oxydes de métaux alcalino-terreux, tels qu'un mélan... ge d'oxydesde baryum et de strontium.
Les ampoules 2,2' contiennent des atmosphères gazeuses, telles'que des gaz rares : krypton, néon, argon, ou des mélanges de ces gaz, à une pression de quelques milli- mètres, ainsi qu'une petite quantité de mercure qui, pendant le fonc - tionnement des lampes, possède une faible pression de l'ordre de 10 microns. Les tubes 1,1' peuvent être des lampes fluorescentes ( à basse pression, à colonne positive ) avec un revêtement fluorescent approprié.
Ce dernier, lorsqu'il est excité par les radiations produites par la décharge électrique entre électrodes, transforme les radia - tions à courtes longueurs d'ondes de la décharge en radiations à plus grandes longueurs d'ondes, telles que des radiations visibles. Pour faciliter l'amorçage, des bandes 7-7' en matière conductrice, qui peuvent être constituées par exemple par une peinture métallique ou du graphite mélangé à du silicate de potassium, sont appliquées sur les surfaces des tubes 1,1'. Chaque bande d'amorçage peut être reliée à l'une des électrodes ou aux deux.
Il peut être désirable de relier les bandes d'amorçage 7-7' par des résistances, des inductances, ou des capacités, ayant des valeurs prédéterminées relativement grandes, de l'ordre de plusieurs mégohme, à l'une des électrodes ou aux deux électrodes filamentaires de chaque tube, de manière à réduire la ten. sion d'amorçage nécessaire pour amorcer une décharge à arc entre les
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électrodes, et à réduire, ou à éliminer complètement le danger pour le personnel, en raison de la présence de ces bandes d'amorçage 7-7' sur la surface extérieure des ampoules.
Les impédances séparées ou individuelles 8-8' peuvent être cons - tituées par des résistances allant de 1 à lu méghoms, et de préféren - ce de 2 à 8 méghoms, pour des lampes fluorescentes de 4u watts. La bande d'amorçageet l'impédance associée constituent une aide pour l'amorçage, et ne sont pas nécessaires à tous les types de lampes, pour le bon fonctionnement du dispositif de l'invention.
Les lampes et les circuits associés formant un circuit de charge 9-10 à déphasage en arrière, et un circuit de charge 10-11 à dépha - sage en avant, sont connectés aux bornes d'une source appropriée de tension, de préférence à un auto-transformateur-élévateur 12 dans lequel deux secondaires 13 et 14 formant ballasts pour les tubes 1-le respectivement, sont couplés de manière lèche avec le primaire 15,au moyen d'une réactance à fuites. Le primaire 15 est relié à une sour - ce d'énergie 16, par exemple le secteur 115 volts, bO-60 périodes.
Le condensateur usuel 17 est ajouté au circuit de charge déphasé en avant, pour effectuer la correction de phase dans le circuit à deux lampes.
Conformément à l'invention, les tensions d'amorçage et de fonc - tionnement sont appliquées, aux bornes des électrodes filamentaires d'un tube à décharge électrique, par trois sources de tension ayant des phases déterminées pour faciliter l'amorçage d'une lampe ou d'un tube à décharge électrique,et qui varient en phase ou en phase et en grandeur, afin de produire une réduction importante de la tension au moment de l'établissement et après l'établissement d'une décharge dans la lampe. par exemple, on peut utiliser trois enroulements produisant des tensions, dont l'une au moins diffère par sa phase de la tension des deux autres .
Cette source de tension peut être, par exemple , un
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auto-transformateur dont le primaire constitue une source de tension et dont les deux secondaires constituent les deux autres sources de tensions. La phase relative de ces enroulements varie avec le degré d'ionisation du milieu gazeux contenu dans les lampes, comme on l'ex- pliquera ci-après. De cette façon, en utilisant des tensions induites provenant de trois sources différentes de tensions,ou de flux, dont la phase relative varie suivant l'ionisation du milieu de la déchar - ge, ou suivant le courant correspondant, le contrôle sélectif de l'a- limentation des électrodes peut être obtenu dans les circuits de chauffage, par une proportion et un déphasage appropriés entre les trois tensions induites.
Par le contrôle de la valeur et de la phase relatives des trois tensions induites, on peut réduire les tensions résultantes d'élec - tredes à une valeur très basse, ou sensiblement nulle, suivant l'état d'ionisation du milieu dans lequel la décharge se produit, ou suivant une condition électrique, telle que le courant qui traverse les lam - pes. Cette réduction de tension, ou cette action dévoltrice, peut être obtenue en utilisant un dispositif sensible à la circulation du courant, comme par exemple un moyen sensible au courant de la lam - pe.
C'est pourquoi on prévoit des bobines ou des enroulements 18 , 19 , 20 et 21, sur le noyau de l'auto-transformateur 12 et couplés inductivement au primaire 15 du transformateur; des bobines ou des enroulements 22, 23, 24 , 25, sur le noyau de l'auto-transformateur 12, sont couplés inductivement au secondaire 13 du transformateur ; des bobines ou enroulements 26, 27, 28, 29, sur le noyau de l'auto- transformateur 12, sont inductivement coup lés au secondaire 14 du transformateur. Dans ce cas, les électrodes filamentaires sont con - nectées chacune en série avec les enroulements couplés inductivement avec le primaire 15 de l'auto-transformateur 12 et avec ceux qui sont couplés avec les secondaires 13 et 14.
C'est ainsi que les électro des 3, 4, 5, 6 sont connectées en série avec les enroulements indue-
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tivement couplés 22, 18 et 26 de l'auto-transformateur ; 33 , 19 et 27 ; 24 , 20 et 28 ; 25, 21 et 29 respectivement, et constituent les circuits d'amorçage et de contrôle d'électrodes ou de chauffage 2-30, 10-31, 10-32 et 11-33 respectivement.
En considérant chaque circuit de chauffage d'électrodes filamen - taires comme un ensemble, un courant initial approprié de chauffage, sensiblement instantané, est fourni par les enroulements en série avec les électrodes pendant l'amorçage, et il est automatiquement supprimé par l'action dévoltrice ou neutralisante de ces enroulempnts lors du début de la décharge et pendant le fonctionnement des lampes.
Pour contr8ler l'alimentation des électrodes, il est nécessaire d'avoir des phases relatives convenables. Par exemple, l'auto-transformateur ou ballast 12 peut être construit de manière à comprendre quatre en - roulements de chauffage des électrodes, comportant file même nombre to- tal de spires, pour fournir les tensions nécessaires. Chaque section de chauffage, par exemple, peut avoir un total de 173 spires sur le noyau du transformateur, dont 41 peuvent être bobinés sur le secon - daire 13, 76 spires sur le primaire 15 et 56 spires sur le secondaire 14.
Les bobines ou enroulements alimentant les électrodes 3 et 5 peuvent être bobinées de la manière suivante : les enroulements 22 et 24 sont bobinés sur la secondaire 13 de l'auto-transformateur 12, en sens opposé à celui du secondaire 13 ; les enroulements 18 et 20 sont bobinés sur le primaire 15 dans le même sens que ce primaire 15; les enroulements 26 et 28, pour les électrodes ci-dessus, 3 et 5 , sont bobinés sur le secondaire 14, en sens inverse de celui de ce secondaire 14. Toutefois, le secondaire 13 de l'auto-transformateur 12 est bobiné en sens inverse de celui du primaire 15 et du secondai- re 14 dudit auto-transformateur.
Les enroulements de chauffage alimentant les électrodes 6 et 4 peuvent être bobinés sur le noyau du transformateur, exactement en sens inverse de celui des enroulements ci-dessus,alimentant les @
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électrodes 3 et 5.
Lorsque l'interrupteur 34 est fermé, de l'énergie est fournie à l'auto-transformateur 12 et les enroulements qui lui sont inducti - vement associés sont alimentés. Un courant de chauffage pour les ca - thodes est ainsi produit en quantité suffisante pour élever la tempé - rature des électrodes de chaque tube à décharge, afin de produire leur émission électronique et de faciliter l'amorçage de la colonne positive entre les électrodes. Une tension appropriée d'amorçage de l'arc prend également naissance entre les électrodes filamentaires.
Avant qu'une décharge ne se produise dans les tubes 1 et 1', la tension induite dans chaque enroulement, couplé inductivement, d'un circuit de chauffage particulier, par exemple le circuit de chauffage 10, 31, est ou bien en phase, ou bien décalée de 180 par rapport aux tensions des autres enroulements couplés inductivement de ce circuit de chauffage.
La figure 2 représente vectoriellement les phases et grandeurs relatives des tensions d'amorçage induites dans les enroulements du
V V V circuits de chauffage 10-31. - 19' 27 et 23 représentent les tensions induites dans les enroulements 19, 27 et 23 respectivement.
De cette manière, la tension résultante VR représante la tension four- nie au circuit de chauffage 10-31 pour appliquer aux bornes de l'élec- trode filamentaire 4, une tension destinée à enlever la température de cette électrode pour faciliter l'amorçage de la colonne positive dans la lampe et pour faire jaillir l'arc entre les électrodes.
Par exemple, la tension induite V19 = 11,9 volts ; V27 = 7,1 volts V23 = 5 volts et avec les phases relatives indiquées figure 2. La ten- sion résultante VR = 9,8 volts est appliquée aux bornes de l'électro - de filamentaire 4 pour la chauffer.
'Après que la décharge a été établie, les valeurs et phases rela - tives entre les tensions induites dans le circuit de chauffage 10-31
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se modifient. Comme représenté figure 3, la tension résultante VR peut être sensiblement réduite à uhe valeur prédéterminée de fonc - tionnement, par une proportion et un déphasage appropriés des trois tensions induites du circuit de chauffage 10-31: Il est difficile d'obtenir une neutralisation parfaite par suite de la chute de tension provoquée dans l'électrode filamentaire de la lampe, à cause de la phase et de la grandeur de son courant. Toutefois, la tension résul - tante VR est suffisamment petite pour être négligée.
D'ailleurs,pour le fonctionnement favorable du circuit, il n'est pas nécessaire d'a - voir une corrélation parfaite entre les tensions des enroulements , pour obtenir une tension de fonctionnement sensiblement nulle pen - dant que la lampe est conductrice. En réalité, une petite quantité de chaleur additionnelle de la cathode est quelquefois désirable pendant le fonctionnement de la lampe, afin d'abaisser la chute de tension dans l'arc, ou la tension de la cathode.
Il est possible de supprimer le chauffage de l'une des électro - des de chaque lampe. Dans ce cas, on peut supprimer un circuit de, cnauffage, et l'électrode correspondante peut être court-circuitée.
La figure 4 représente schématiquement un transformateur compor- tant les enroulements de chauffage et de neutralisation conformes à l'invention.
La disposition de ce transformateur se comprend d'elle-même , les divers enroulements représentés sur la figure 1 ayant été repré - sentés sur la figure 4, avec les mêmes numéros de référence.