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La présente invention se rapportée un dispositif d'allumage et de fonctionnement pour lampes de décharge électriques remplies de gaz ou de vapeurslampes à substance luminescente en particulier dispositif dans le- quel un interrupteur d'amorcage, de préférence chauffable par une source de chaleur particulière,est placé en série avec un interrupteur d'allumage dans le circuit en pont des électrodes d'allumage. Un montage en série con- nu de ce genre d'un interrupteur d'amorçage avec un interrupteur d'allumage n'a manifestement pas encore fourni jusqu'à présent de dispositif d'allumage et de fonctionnement utilisable pour lampes de décharge électriques du fait que la construction des deux éléments interrupteurs présente encore les défauts suivants.
L'interrupteur d'amorçage jusqu'ici prévu, ainsi qu'on le sait d'après le starter d'amorçage normale exécute lors de sa fermeture plusieurs fermetures de contact et provoque de ce fait plusieurs à-coups de courant qui n'amènent sans doute pas la lampe à s'allumer mais entraînent une détérioration des électrodes Il arrive aussi que l'interrupteur d'amorçage reste ferméau-delà du temps d'ouverture de l'interrupteur d'allumage, de telle manière que la lampe à matière luminescente,à peine allumées'éteint de nouveau. Ces défauts et d'autres ont empêché en pratique jusqu'ici l'emploi d'interrupteurs d'allumage et d'amorçage montés en série.
Ces défauts sont évités dans un dispositif d'allumage et de fonc- tionnement selon la présente invention du fait que l'interrupteur d'amor- çage est calculé de façon à pouvoir résister à un à-coup de tension qui est inférieur à la tension nécessaire à l'allumage total de la décharge d'arc de la lampe de décharge à allumer lorsque ses électrodes sont froides ' tandis que l'interrupteur d'allumage fournit un à-coup de tension supérieur à la tension d'allumage de la lampe de déchargelorsque les électrodes de celle-ci sont chauffées.En calculant ainsi l'interrupteur d'amorçage9 on évite que les à-coups de tension provoqués dès sa fermeture par 1' établissement incertain du contact provoquent, dans la lampe de décharge branchée9 des allumages totaux qui ontainsi qu'on lésait,
une influence très défavorable sur les électrodes encore froides.
Pour un fonctionnement irréprochable de l'interrupteur d'alluma- ge ainsi combiné selon l'inventions il est préférable en outre que l'in- terrupteur d'amorçage soit calculé en vue des propriétés particulières de temps de fermeture bref,de pression contact suffisante , et en particulier de faible à-coup de tension d'environ 400 volts de préférence,et l'inter- rupteur d'allumage en vue d'une grande rapidité d'ouverture, d'un à-coup de tension assez élevé et d'un refroidissement lent.
En conséquence, la bande bimétallique de l'interrupteur d'amorçage présente une épaisseur de 0,2 mm environ ou moins de préférence et une longueur de 14 mm ou moins de préférence, la pression de remplissage en néon ou en argon avec une petite addition de H2 ou N2 étant de plus de 40 Torr de préférence,tandis que la bande bimétallique de l'interrupteur d'allumage possède de préfé- rence une épaisseur plus grande ou au moins égale et une longueur plus petite ou au maximum la même que la bande bimétallique de l'interrupteur d'amorçage et un remplissage de néon avec petites additions de H2 ou N2 sous une pression de 10 Torr ou moins de préférence On obtient des dimensions avantageuses des interrupteurs quand l'interrupteur d'amorçage pré- sente une bande bimétallique d'environ 0,08 x 2,
5 x 12 mm et un remplissa- ge gazeux de néon + 10 % H2 avec pression de remplissage de 65 Torr environ, tandis que l'interrupteur d'allumage possède une bande bimétallique d'envi- ron 0912 x 3 x 12 mm et environ le même remplissage gazeux que l'interrup- teur d'amorçage avec une pression de remplissage de 2 mm/Eg environ.En calculant ainsi différemment les deux éléments interrupteurs on-arrive à ce que l'interrupteur d'amorçage ferme son contact aussi rapidement que
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possible lors de l'application de la tension du réseau.
Du fait de la haute pression de remplissage de plus de 40 mm/Hg de l'interrupteur d'amorçage associée à la construction symétrique de ses électrodes on arrive à ce que, même avec un mauvais contacta il ne soit pas engendré au moment de sa fermeture d'à-ceup de tension suffisant pour allumer la lampe de décharge dont les électrodes sont encore froides à cet instant.
Par exemple9la tension nécessaire à l'allumage total de la décharge d'arc est de plus de 500 volts peur les tubes luminescents du commerce d'une consommation de puissance de 40 watts et de 1,20 m de longues électrodes étant froides Si l'interrupteur d'amorçage est calculé suivant les données ci-dessus, il n'engendre qu'un à-coup de tension de 400 volts9 de telle manière qu'on évite à coup sûr les allumages nuisibles à freid de la lampe de décharge.
Ceci en particulier du fait que l'énergie de l'à-coup de tension de l'in- terrupteur d'amorçage reste dans ce cas particulièrement faible à cause de sa très courte durée d'ouverture et reste ainsi sans aucune action visible sur la lampe.
La spire (enroulement) d'allumage de l'interrupteur d'allumage a de préférence pratiquement la même vitesse d'échauffement que les spires (enroulements) des électrodes de la lampe de décharge,de telle manière que la levée du contact de l'interrupteur d'allumage se produit quand la spire d'électrode atteint la température d'émission exacte. La spire d' allumage de l'interrupteur d'allumage présente de préférence les mêmes dimensions que les spires d'électrode pour ce qui concerne le diamètre et le pas et est faite de la même matière. Elles peuvent être découpées dans le même spirale et se différencient uniquement par leur longueur.
Il a été constaté aussi qu'un interrupteur d'amorçage dont la spire de chauffage était constituée comme d'habitude par un fil de tungstène supporte un nombre de commutations suffisant à de nombreuses opérations.
Il est apparu;, de façon surprenante,qu'un interrupteur d'amorçage avec spire de chauffage en fer supporte plusieurs fois ce nombre de commutations, ce qui prolonge en fait la durée de vie de l'interrupteur combiné d'amor- çage et d'allumage* Pour augmenter la durée d'existence de cet interrupteur d'amorçage la spire de chauffage est en conséquence fabriquée;, suivant un autre mode de réalisation de l'invention, en une matière dont le travail d'émission d'électrons est supérieur à 4,6 volts Le travail d'émission d' électrons du tungstène atteint 4953 à 4,57 volts.
Par exemple. avec un in- terrupteur d'amorçage dont, la pire de chauffage etait constituée par du fil de fer de même grosseur environ,on obtient cinq fois plus de commu- tations. Le travail d'émission d'électrons du fer est de 4,75 à 4977 volts.
Avec comme spire de chauffage du fer chromé au nickel;, qui est à préférer au fer en bien des cas à cause de sa plus grande résistance mécaniques l'in- terrupteur d'amorçage atteignit un nombre de commutations triple de celui d'un interrupteur d'amorçage avec spire de chauffage en tungstène.
Les spires en fer chromé au nickel ont cet autre avantage que la valeur de la résistance électrique de la spire et par conséquent sa puissance de chauf- fage restent constants pour une intensité constante de courantetelle qu' elle est donnée pendant la période d'échauffement des électrodes par suite de la présence de la self d'amortissement.La pleine puissance de chauffage s'établit alors immédiatement après mise en circuit de la spire en fer chromé au nickel, contrairement à ce qui se passe avec les spires en tungstène dans lesquelles la valeur de résistance es.
d'abord très faible et la puissance de chauffage en conséquence très petite en raison du coef- ficient positif élevé de température du tungstène., Or., avec les interrupteurs d'allumage de l'espèce en causer il est justement nécessaire d'obtenir la pleine puissance de chauffage immédiatement après mise en circuit de la spire de chauffage pour que l'interrupteur ne s'ouvre pas prématurément
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Le fait qu'une spire de chauffage à point de fusion plus bas témoignecontrairement à l'expérience générale,d'une durée de vie plus longue qu'une spire semblable dont la matière possède un point de fusion plus élevé a pu être expliqué par les phénomènes intervenant dans la décharge d'amorçage.Dans une décharge d'amorçage anormale;
, telle qu' elle se présente ici, la chute cathodique croit avec l'intensité du courant, à partir de la valeur de la chute cathodique normalesuivant une fonction exponentielleet elle est limitée vers le haut par la tension appliquée, qui n'est située ici qu'un peu au-dessous de celle du réseau. Si l'on suppose sensiblement pgale pour le fer et pour le tungstène la densité normale du courant qui;, pour une même pression de gaz et de remplissage, est également une constante de la matière, il en résulte,pour une décharge d'amorçage opérée à tension égale,une plus grande densité de courant pour la matière d'électrode présentant la plus petite chute cathodique normale.
La cathode à moindre chute cathodique normale est donc soumise par la plus grande intensité du courant à un effort plus grand et n'atteint pas une grande durée d'existence.Mais on sait qu'à la plus faible chute cathodi- que normale correspond un moindre travail d'émission d'électrons. Ces considérations ne constituent qu'une tentative d'explication de ce fait surprenante expérimentalement constaté, que l'interrupteur d'amorçage avec spire de chauffage en fers c'est-à-dire une substance à plus grand travail d'émission d'électrons et point de fusion plus bas que le tungstène,témoig- ne une durée d'existence plusieurs fois plus élevée que le même interrup- teur d'amorçage avec spire de chauffage en tungstène.
Une fois le contact de l'interrupteur d'amorçage fermé,le bimé- tal de l'interrupteur d'allumage est rapidement échauffé par la puissance élevée de la spire de chauffage;,puissance de préférence deux fois plus grande que la puissance de chauffage de la spire de l'interrupteur d' amorçage, de telle manière que l'ouverture du contact intervient à grande vitesse.La pression de remplissage du gaz remplissant l'interrupteur d' allumage est faible selon la proposition de l'invention, si bien que, lors de l'ouverture de l'interrupteur d'allumage,il intervient un fort à-coup de tension qui aboutit avec une grande certitude à l'allumage de la lampe Du fait de la plus grande puissance de chauffage de la spire de chauffage de l'interrupteur d'allumage,
le bimétal de l'interrupteur d'allumage absorbe une plus grande quantité de chaleur que la bande bimétallique de l'interrupteur d'amorçage.De ce faits, le contact de l'interrupteur d'allu- mage revient en position de repos fermée plus lentement que le contact de l'interrupteur d'amorçage ne revient en position d'ouverture.Pour obtenir un à-coup de tension aussi faible que possible lors de l'ouverture de 1' interrupteur d'amorçage et un à-coup de tension aussi élevé que possible lors de l'ouverture de l'interrupteur d'allumagela source de chauffage additionnelle de l'interrupteur d'amorçage doit être reliée avec le contre- contact de la bande bimétallique et la source de l'interrupteur d'allumage avec la bande bimétallique elle-même.On arrive de ce fait à ce qu'existent, dans l'interrupteur d'amorçage ,de part et d'autre des contacts,
des sur- faces d'électrode sensiblement égales qui fournissent de faibles à-coups de tension, tandis que le starter d'allumage fonctionnant comme un starter d'amorçage dans une atmosphère de gaz fait se produire des à-coups de ten- sion élevés en raison de l'effet de redressement qui intervient par suite de l'asymétrie des surfaces d'électrode.De ce fait résultent en même temps dans l'interrupteur d'amorçage des distances définies des trajets d'amorçage puisque la partie immobile de la bande bimétallique constitue une des élec- trodes et les supports de spire l'autre électrode d'amorcage, électrodes qui sont disposées à une distance constante l'une de l'autre.
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Dans un interrupteur d'amorçage normal;,un condensateur anti-parasi- tes provoque une légère soudure des contacts du fait de laquelle la durée de fermeture, et par suite l'échauffement des spires d'électrode, sont prolongés, quand bien même pas très exactement. Dans le. starter combiné d'interrupteur d'allumage et d'interrupteur d'amorçage, cette soudure n'est pas souhaitable car de son fait intervient un facteur d'incertitude dans l'évaluation du temps de fermetureIl est en conséquence préférable de monter en amont du condensateur anti-parasites une résistance de 100 à 1000 ohms, de préférence 500 ohms. De ce fait l'à- coup de courant de décharge du condensateur passant par les contacts de l'in- terrupteur d'amocage est assez affaibli pour qu'il n'intervienne plus de soudure.
De préférence, l'interrupteur d'amorçage et l'interrupteur d'alluma- ge sont montés,le cas échéant en même temps que le condensateur anti-para- sites pontant les allumeurs et la résistance d'amortissement, dans un go- det protecteur commun, ce qui permet de mettre en place ou de changer facile- ment le double starter comme dans le cas du simple starter d'amorçage connuo Une autre amélioration de l'allumage de la lampe de décharge ainsi mise en fonctionnement peut être obtenu en munissant la lampe d'un enduit d'allu- mage se prolongeant sur presque toute la longueur de la lampe et raccordé de préférence à une électrode par l'intermédiaire d'une résistance.
Enfin, le dispositif d'allumage et de fonctionnement suivant 1' invention peut aussi fonctionner selon un montage en pont dans lequel les électrodes d'allumage de la lampe sont mises à la tension d'alimentation par l'intermédiaire d'un self et, le cas échéant, d'un condensateur en prévoyant dans le circuit en pont contenant l'interrupteur d'amorçage et l'interrupteur d'allumage un contre-enroulement accouplé avec la self de manière à diminuer la résistance apparente de tout le circuit d'échauffe- mente Par cette disposition en soi connue d'un contre-enroulement couplé avec la self, le courant d'échauffement des électrodes de la lampe est notablement renforcé et la durée d'allumage abrégée,
ou l'allumage de la lampe assuré même à très basse température.Dans ce casil est préférable de constituer l'allumeur en allumeur de sûreté, c'est-à-dire de monter un contact de plus qui interrompt le circuit en pont, quand l'allumeur est en activité très longtemps, pendant environ dix secondes, par exemple quand la lampe est abîmée ou n'est pas en état de fonctionner pour une autre rai- son, de telle manière qu'il faille refermer l'allumeur à la main. La self peut également porter un thermo-interrupteur qui coupe tout le circuit si la surintensité se prolonge et qui empêche ainsi la détérioration de la self par le courant intense qui intervient lors de la fermeture de l'allu- meur.
En cas d'emploi de selfs avec contre-enroulementl'intensité du courant peut être accrue pendant la période de chauffage par calcul appro- prié du contre,enroulement de manière que l'électrode atteigne en quelques fractions de seconde la température nécessaire à l'allumage. En pareil cas, le temps pendant lequel l'interrupteur d'amorçage reste fermé est suffisant pour l'opération d'allumage, même sans chauffage additionnel ,de telle manière qu'on peut renoncer à un chauffage spécial du bimétal de 1' interrupteur d'allumage.
Le dessin annexé représente un exemple de réalisation d'un dispo- sitif d'allumage et de fonctionnement suivant l'invention dans un monta- ge de lampe, Tandis qu'à la Fig.1 les pièces du montage telles que lampe, self et condensateur sont représentées schématiquement; les deux allumeurs sont figurés en perspective,à plus grande échelle et en partie dans des récipients de verre indiqués en coupe.
La Fig.1 représente la lampe de décharge à allumer 19 en particulier le tube luminescent à basse pression
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avec la couche de matière luminescente 2 et les électrodes échauffables 3, qui sont montées en série par l'intermédiaire d'un conducteur en pont 4,.- Sur ce conducteur en pont sont en outre placés un interrupteur d'amor- gage 5 avec fil de résistance de chauffage ¯6 et un interrupteur d'allumage 9 avec résistance de chauffage 10. Un condensateur anti-parasites 12 d'environ 5000 à 10000 pF forme pont au-dessus des interrupteurs et 9; le cas échéanteune résistance d'amortissement 19 est montée en série avec ce condensateur.
Avec certains réseaux d'alimentation en courante ce con- densateur a une action meilleure quand il est placé directement en parallèle avec l'interrupteur d'amorçage, le cas échéant avec sa résistance d'amor- tissement.
Une self d'amortissement 13 sert, de façon connue, à limiter le courant de décharge de la lampe 1. Il est encore prévu, le cas échéant, un condensateur 20 en série avec un des enroulements de la self pour obtenir une résistance capacitive pendant le fonctionnement de la lampe. En outre,il est disposé dans le circuit en pont un enroulement additionnel 14 inductive- ment accouplé avec la self 13. L'interrupteur principal 15 étant ouvert, le contact d'amorçage 2. est ouvert tandis que le contact de l'interrupteur d'allumage 9 est fermé.
Après fermeture de l'interrupteur principal 15, le contact de l'interrupteur d'amorçage 2. est fermé de façon connue par la chaleur de la décharge d'amorçage.Puis le fil de chauffage de la résistance 6 continue à échauffer la bande bimétallique ¯8 de l'interrupteur d'amorçage 5 de telle manière que celui-ci reste fermé jusqu'à ce que le contact bimétal- lique de l'interrupteur d'allumage 9 soit ouvert par l'action,de sa spire de chauffage 10.Du fait du chauffage qui continue de l'interrupteur d' amorçage 2. après fermeture du contact bimétallique, on obtient donc un échauffement prolongé des électrodes d'allumage 3.
Pour ce qui est du calcul des dimensions des allumeurs, les valeurs suivantes -assurant le fonctionnement accordé l'un sur l'autre des allumeurs se sont révélées ravorableso Dans cet exemple de réalisations la bande bimétallique de l'interrupteur d'amorçage a une section transversale de 0908 x 2,5 mm et une longueur de 12 mmo La bande bimétallique de l'in- terrupteur d'allumage possède les dimensions 0,12 x 3 x 12 mmo Il est prévu pour les deux allumeurs un remplissage de néon avec addition d'environ 10% d'hydrogène.
Ce remplissage gazeux présente une pression de 2 mm/Hg environ pour l'interrupteur d'amorcage,de 65 mm/Hg environ pour l'inter- rupteur d'allumage.Les résistances de l'interrupteur d'allumage et de l'interrupteur d'amorçage sont calculées environ dans le rapport 2 si à 3:1, c'est-à-dire que l'interrupteur d'allumage possède environ 5 tours d'une double spire tandis que l'interrupteur d'amorçage ne possède que deux tours les autres dimensions du fil étant identiques.Il est bien entendu possible sans difficulté d'accorder les allumeurs l'un sur l'autre de manière analogue par d'autres valeurs calculées tant des dimensions des bimétaux et des spi- res de chauffage que de la pression du gaz de manière que les allumeurs rem- plissent également les rôles précédemment indiqués.
Tandis qu'on a obtenu de bons résultats pour l'interrupteur d'allumage en constituant la spire de chauffage 10, pour ce qui concerne matière et dimensions, comme les spires des électrodes 3 de la lampe de décharge à allumer, ces spires ne se dis- tinguant tout au plus que par leur longueur, il s'est révélé favorable pour l'interrupteur 2. que les spires de chauffage 6 soient en une matière dont le travail d'émission d'électrons soit supérieur à 4,6 volts, en fer par exemple avec 4,75 à 4,77 volts de travail d'émission d'électrons, en fer chromé ou fer chromé au nickel. On obtient ainsi une augmentation allant jusqu'au triple ou au quintuple du nombre des commutations.
Pour faciliter l'arrachement des contacts qui se soudent facile- ment dans l'interrupteur d'amorçage ceux-ci sont fabriqués en molybdène
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ou en un semi-conducteur L'élément de chauffage peut être aussi en matière semi-conductrice avec faibles coefficients négatifs de température.
On obtient dans les deux cas que le bimétal ¯8 de l'interrupteur d'amor- çage soit encore chauffé après fermeture de ses contacts par l'élément de chauffage additionnel'6 et reste fermé de ce fait. Dans cet exemple de réalisation en outreen vue d'une répartition symétrique des pièces de l'allumeur de part et d'autre des contacts et pour en même temps diminuer l'à-coup de tension, la source de chauffage ¯6 de l'interrupteur d'amorçage
5 est reliée avec le contrecontact ? de la bande bimétallique 8 Inverse- ment,
dans l'interrupteur d'allumage l'élément de chauffage 10 est relié avec la bande métallique 11 en vue d'une disposition asymétrique des pièces de l'allumeur de part et d'autre des contacts et par conséquent de favoriser un plus grand à-coup de tension.
Suivant l'invention, on améliore encore l'échauffement des électro- des en renforçant le courant d'échauffement des électrodes de la lampe à l'aide de l'enroulement additionnel 14 Quand l'appareil amortisseur ne contient qu'une self .il, il faut que l'enroulement additionnel 14 soit enroulé en sens contraire par rapport à l'enroulement de la self de manière à diminuer l'inductivité des deux enroulements. Si l'appareil amortisseur en série avec la self 13 contient encore une capacité 20,il faut que l'en- roulement additionnel 14 soit enroulé dans le même sens que la self d'amortis- sement 13 de façon que, dans ce casl'inductivité de la self soit augmentée par le courant d'échauffement.
Dans les, deux cas en effets l'impédance de tout le circuit d'échauffement doit être diminuée par l'enroulement addition- ne 1 Il. Donc,quand 1'interrupteurd'alumage 9ouvresoncontact et allume la lampe
1, le contact de l'interrupteur d'amorcage 5 se rouvre lui aussi et le contact de l'interrupteur d'allumage revient en position de contact .La tension de la lampe ne suffit plus alors, de façon connue, à amener l'inter- rupteur d'amercag 5 à fonctionner.
Sur la Fig.2, l'interrupteur d'amorçage 5, l'interrupteur d' allumage 9, le condensateur anti-parasites 12 et la résistance d'amortisse- ment 19, recouverts d'un godet protecteur commun 17, sont montés sur une plaque de base commune 16. L'allumeur combiné est donc rassemblé en une unité et établi à des dimensions telles qu'il peut être monté à laplace - de l'allumeur (starter) d'amorçage jusqu'ici habituel dans les mêmes montures de starter d'amorçage. Dans cet exemple de réalisation en outre, la lampe 1 est pourvue d'un enduit d'allumage 18 qui est réuni de manière électriquement conductrice avec l'une des électrodes d'allumage 3.
Cette disposition permet encore d'obtenir une autre amélioration de l'allumage pour autant que celle-ci serait nécessaire le cas échéant à basse tempé- rature. L'enduit d'allumage 18 peut être appliqué de façon connue à 1 eg térieur ou à l'intérieur sur l'ampoule de la lampe.Du fait du dispositif d'allumage et de fonctionnement suivant l'invention ainsi décrit et repré- senté, on obtient donc un échauffement suffisant, prolongédes électro- des de la lampe avec un courant renforcé de sorte qu'on obtient à coup sûr un allumage rapide et exempt de scintillementsmême à de très basses températures.