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CIRCUIT D'ALIMENTATION ET D AMORCAGE POUR TUBE A DECHARGE ELECTRIQUE A
REMPLISSAGE DE GAZ 'OU DE VAPEUR METALLIQUE.
La présente invention est relative à un ensemble de moyens des- tinés à allumer un tube à décharge électrique à remplissage de gaz ou de vapeur métallique, à électrodes activées constituées par des substances é- mettrices d'électrons à base d'oxydes alcaline terreux, à l'aide d'une source de courant alternatif dont la tension, suffisante pour entretenir la décharge quand le tube est en régime, est insuffisante pour allumer le tube quand ses électrodes ne présentent pas de points chauds ou ne sont pas chauffées en permanence ou temporairement au moment de 1'allumage
On sait qu'un tube à décharge électrique à électrodes activées à base d'oxydes alcaline terreux et à faible pression de gaz ou de vapeur métallique, alimenté par une source de courant alternatif,
s'allume et s' éteint à chaque alternance et que la tension nécessaire u réamborcage de -la déchar- ge a chaque alternance décroît sensiblement depuis l'instant où le tube est mis sous tension, ses électrodes étant froides, jusqu'à l'instant où appa- raissent sur ces électrodes des points suffisamment chauds pour que les oxy- des alcaline terreux commencent à émettre des électrons en quantité impor- tante; lorsqu'on ne recourt pas à un préchauffage des électrodes ou à 1' établissement d'une décharge électrique secondaire à l'aide d'électrodes auxiliaires, c'est la décharge principale elle-même quiéchauffe les élec- trodes du tube à décharge électrique.
Cet échauffement exige qu9une cer- taine énergie soit fournie au tube sous une tension plus élevée que la tension suffisante pour entretenir la décharge quand les électrodes pré- sentent des points chauds ou sont uniformément chaudeso
En général on alimente les tubes à décharge à électrodes ac- tivées par des oxydes alcaline terreux, non chauffées par un circuit auxi- liaire, à l'aide d'une source de tension élevée au travers d'une impédan- ce relativement forte, par exemple à l'aide d'un transformateur à tension secondaire élevée et fort flux de fuite connu sous le nom de transformateur
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à dispersion. Cette solution est peu 'économique.
On connaît également un certain nombre de procédés utilisant le phénomène de résonance entre une inductance et une capacitance: le tu- be à décharge est relié aux bornes du condensateur, souvent par l'intermé- diaire d'une inductance dont le rôle est de freiner la décharge, à chaque alternance, du condensateur dans le tube. Ces systèmes à résonance présen- tent le grave inconvénient, quand ils sont simples de ne pas assurer l'al- lumage du tube d'une manière certaine, quand ils sont compliqués d'être d' un prix de revient très élevé.
Au cours de nombreux essais sur les systèmes à résonance, on a constaté que quand le circuit résonant est fermé à un instant où la ten- sion instantanée de la source de courant est voisine de zéro, l'allumage du tube ne se produit pas toujours tandis que si on ferme le circuit à un instant où la tension instantanée est grande, la perturbation occasionnée dans le circuit crée un régime oscillatoire à fortes surtensions et le tube s'allume- certainement.
Le but que l'on se propose par la présente invention, est de fermer automatiquement un circuit résonant alimentant le tube à décharge à un instant bien déterminé de la période du courant alternatif quel que soit le moment où manuellement on ferme ce circuit; en outre, comme la tension de réamorgage du tube ne décroît qu'après un assez grand nombre d' alternances, on se propose que pendant toute cette période de mise en régi- me, le circuit soit ouvert et refermé dans les mêmes conditions favora- bles; enfin on se propose de faire en sorte qu'une fois le tube à déchar- ge allumé et en régime, le condensateur n'intervienne plus dans le fonc- tionnement.
D'après l'invention, le circuit d'alimentation et d'amorçage du tube à décharge électrique à remplissage de gaz ou de vapeur, aux bor- nes de la source du courant alternatif, est formé par un circuit compre- nant, en série, une inductance, une capacitance et un tube à décharge, que l'on appellera dans la suite le démarreur, le tube à décharge étant connecté en parallèle sur l'ensemble capacitanc-démarreur
La figure 1 du dessin annexé représente, à titre d'exemple, un tel circuit: T est le tube à décharge principal, L l'inductance, C la capacitance, et D le démarreur.
Le circuit, selon l'invention, présente les caractéristiques suivantes :
1) L'inductance L est calculée pour assurer le fonctionnement correct en régime, du tube à décharge To
2) La capacité C a une valeur telle qu'il apparaît à ses bor- nes une tension supérieure à la tension de la source S lorsque le démar- reur D laisse passer-le courant du circuit L.C. l'excès de tension dé- pendant du tube T et de- la tension de la source So Le rapport de 1-'indue- tance à la capacitance n'est pas nécessairement celui qui définit la ré- sonance du système mais il peut, d'après l'invention, être tel qu'il y ait résonance.
3) Le démarreur D est un tube à décharge à deux électrodes, ca-
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pable de laisser passer le courant de résonance du circuit L.C ses ten- sions d'allumage et de réamrcage sont supérieures à la tension de réamof- gage du tube T quand ce dernier est en régime,c'est-à-dire quand les points chauds ont apparu sur ses électrodes, mais elles sont inférieures à la ten- sion de la source So Les électrodes de ce tube sont ou non activées par des oxydes alcaline terreux suivant les tensions d'allumage et de réamorgage que l'on désire obteniro 4) Le tube à décharge électrique T possède deux électrodes activées par des oxydes alcalino terreux, ces électrodes pouvant être des cylindres métalliques,
des plaques, des filaments bobinés en hélice ou tressés ou torsadés ou de forme absolument quelconque le système décrit. fonctionnant correctemet à la seule condition que la tension de réamor= gage du tube soit, en régime et grâce à lémission d'électrons- par les oxy- des, notablement inférieure à sa tension d'allumage.
A titre d'exemple non limitatif, on considère un tube T de 1200 mm de longueur et 38 mm de diamètre dont la tension de réamorçage est com- prise entre 110 et 135 volts et une source S dont la tension est au moins de 185 Voltso Dans ces conditions le démarreur est un tube à décharge, par exemple au néon,
dont la tension d'allumage est inférieure à 185 volts et dont la tension de réamorgage est supérieure à 135 Voltso
Il résulte de ces conditions que le circuit L C D ne peut pas se fermer quand la tension instantanée de la source S est inférieure à la tension de réamorcage du démarreur puisque c'est l'allumage du démarreur D qui ferme le circuit L G Do Dans ce raisonnement on néglige volontaire- ment le très petit courant qui se produit dans le démarreur entre l'ins- tant où la tension commence à croitre et 1-*instant où le démarreur D s' allume. L'expérience prouve que ce courant n'a aucune influence sur le système si sa-valeur est faible.
On réalise- donc systématiquement et automatiquement à chaque alternance la fermeture du circuit L C D à un instant'de l'alternance tel qu'il a été défini précédemment, instant favorable à un allumage du tube T à l'aide d'une- source de courant dont la tension est inférieure à la tension d'allumage du tube T
Quand les électrodes du tube T ont atteint une température suffisante pour que la tension de réamorgage de ce tube tombe en dessous de la tension de réamorcage du démarreur D, celui-ci ne se réallume plus et le condensateur n'intervient plus dans le fonctionnement du système L'apparition de points chauds localement sur les électrodes du tube T produit le même effet.
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SUPPLY AND PRIMING CIRCUIT FOR ELECTRIC DISCHARGE TUBE A
FILLING WITH GAS OR METAL VAPOR.
The present invention relates to a set of means intended to ignite an electric discharge tube filled with gas or metal vapor, with activated electrodes constituted by electron-emitting substances based on alkaline earth oxides, using an alternating current source whose voltage, sufficient to maintain the discharge when the tube is in operation, is insufficient to ignite the tube when its electrodes do not present hot spots or are not permanently heated or temporarily at the time of ignition
It is known that an electric discharge tube with activated electrodes based on alkaline earth oxides and at low pressure of gas or metal vapor, supplied by an alternating current source,
turns on and off at each half-wave and that the voltage required for re-ignition of the discharge at each half-wave decreases appreciably from the moment the tube is energized, its electrodes being cold, until the instant when sufficiently hot spots appear on these electrodes for the alkaline earth oxides to begin to emit electrons in large quantities; When preheating the electrodes or establishing a secondary electric discharge with auxiliary electrodes is not resorted to, it is the main discharge itself which heats the electrodes of the electric discharge tube. .
This heating requires that some energy be supplied to the tube at a voltage higher than the voltage sufficient to sustain the discharge when the electrodes have hot spots or are uniformly hot.
In general, the discharge tubes with electrodes activated by alkaline earth oxides, not heated by an auxiliary circuit, are supplied with the aid of a high voltage source through a relatively high impedance, for example using a transformer with high secondary voltage and strong leakage flux known as a transformer
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dispersion. This solution is not very economical.
A certain number of processes are also known using the phenomenon of resonance between an inductance and a capacitance: the discharge tube is connected to the terminals of the capacitor, often through the intermediary of an inductor whose role is to slow down. the discharge, at each alternation, of the capacitor in the tube. These resonance systems have the serious drawback, when they are simple not to ensure the ignition of the tube in a certain way, when they are complicated to have a very high cost.
During numerous tests on resonance systems, it has been observed that when the resonant circuit is closed at a time when the instantaneous voltage of the current source is close to zero, the ignition of the tube does not always occur. while if the circuit is closed at an instant when the instantaneous voltage is great, the disturbance caused in the circuit creates an oscillatory regime with strong overvoltages and the tube certainly ignites.
The object which is proposed by the present invention is to automatically close a resonant circuit supplying the discharge tube at a well determined instant of the period of the alternating current regardless of the moment when this circuit is manually closed; furthermore, as the re-priming voltage of the tube does not decrease until after a fairly large number of alternations, it is proposed that throughout this period of setting up, the circuit should be opened and closed again under the same favorable conditions. wheat; finally, it is proposed to ensure that once the discharge tube is on and working, the capacitor no longer intervenes in the operation.
According to the invention, the supply and ignition circuit of the electric discharge tube filled with gas or vapor, at the terminals of the alternating current source, is formed by a circuit comprising, by series, an inductance, a capacitance and a discharge tube, which will be called the starter in the following, the discharge tube being connected in parallel to the capacitor-starter assembly
FIG. 1 of the accompanying drawing represents, by way of example, such a circuit: T is the main discharge tube, L the inductance, C the capacitance, and D the starter.
The circuit, according to the invention, has the following characteristics:
1) The inductance L is calculated to ensure the correct operation in regime, of the discharge tube To
2) The capacitor C has a value such that a voltage appears at its terminals greater than the voltage of the source S when the starter D lets the current of the LC circuit pass through the excess voltage depending on of the tube T and of the voltage of the source So The ratio of 1-inductance to capacitance is not necessarily that which defines the resonance of the system but it can, according to the invention, be such that there is resonance.
3) Starter D is a two-electrode discharge tube, ca-
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able to allow the resonance current of the LC circuit to pass through its ignition and restart voltages are greater than the resetting voltage of the tube T when the latter is in operation, that is to say when the points hot have appeared on its electrodes, but they are lower than the voltage of the source So The electrodes of this tube are or are not activated by alkaline earth oxides depending on the ignition and re-priming voltages that one wishes to obtain o 4 ) The electric discharge tube T has two electrodes activated by alkaline earth oxides, these electrodes possibly being metal cylinders,
plates, filaments wound in a helix or braided or twisted or of absolutely any shape the system described. operating correctly on the sole condition that the re-ignition voltage = pledge of the tube is, under operating conditions and thanks to the emission of electrons by the oxides, notably lower than its ignition voltage.
By way of nonlimiting example, we consider a tube T 1200 mm in length and 38 mm in diameter, the re-ignition voltage of which is between 110 and 135 volts and a source S whose voltage is at least 185 Voltso Under these conditions the starter is a discharge tube, for example neon,
whose ignition voltage is less than 185 volts and whose re-priming voltage is greater than 135 volts
It results from these conditions that the LCD circuit cannot close when the instantaneous voltage of the source S is lower than the restarting voltage of the starter since it is the ignition of the starter D which closes the LG Do circuit In this reasoning the very small current which is produced in the starter between the instant when the voltage begins to increase and the instant when the starter D is ignited is deliberately neglected. Experience proves that this current has no influence on the system if its value is low.
The LCD circuit is therefore systematically and automatically carried out at each alternation at an instant of the alternation as defined previously, an instant favorable to an ignition of the tube T using a source of current whose voltage is lower than the ignition voltage of the tube T
When the electrodes of tube T have reached a temperature sufficient for the re-priming voltage of this tube to fall below the re-ignition voltage of the starter D, the starter does not re-ignite and the capacitor is no longer involved in the operation of the starter. system The appearance of hot spots locally on the electrodes of the T-tube produces the same effect.