Dispositif à tube luminescent à décharge. La présente invention a. pour objet un dispositif à tube luminescent à décharge, du type à remplissage gazeux à basse pression.
L'emploi des tubes à décharge dans des buts d'éclairage prend une importance crois sante. Jusqu'ici, on a, de préférence, utilisé dans ce but des tubes dont les cathodes com prennent un organe de chauffage destiné à faciliter l'amorçage de la décharge.
Pour pro voquer cet amorçage dans de tels tubes, on utilise des dispositifs produisant une surten sion momentanée et appliquant entre les élec trodes du tube une tension suffisante pour produire l'ionisation du gaz, du mélange ga zeux ou du mélange de gaz et de vapeur con tenu dans le tube.
De tels dispositifs présen tent l'inconvénient. de nécessiter, pour le tube, une armature dont l'isolation soit capable de supporter la surtension appliquée pour pro voquer l'amor@age.
On a. également utilisé, dans des buts d'éclairage, des tubes à décharge contenant un reinplissagc gazeux à, haute pression. Ces tubes ont un rendement très élevé et con viennent particulièrement bien pour l'éclai- rage des routes, des voies de chemin de fer, et, en général,
n'exige pas que les couleurs des objets ainsi éclairés se rappro chent autant que possible des couleurs qu'ils présentent à la lumière .du jour. Jusqu'ici, tous les efforts qu'on a faits pour obtenir de ces tubes une lumière se rapprochant au- tant que possible de la lumière du jour n'ont pas eu un succès complet. D'autre part, les tubes à décharge à remplissage gazeux à haute pression présentent l'inconvénient de ne produire leur flux lumineux normal qu'au bout d'une période de mise en route de quel ques minutes,
au cours de laquelle le gaz con tenu dans le tube est échauffé par la dé charge, si bien que sa. pression augmente. Lorsqu'un tube de ce type est, éteint après avoir atteint :son état de fonctionnement nor mal, il faut attendre que le gaz à l'intérieur du tube se soit refroidi avant de pouvoir le rallu mer. Cet état de choses présente de graves incon vénients pour l'éclairage de locaux d'habita tion et, en général, de locaux dans lesquels on peut être amené à, enclencher et déclencher fréquemment les sources d'éclairage.
La présente invention vise à fournir un dispositif à tube luminescent à, déchargé ne nécessitant pas l'application de hautes ten sions pour l'amorçage de ce tube et permettant un enclenchement- et un déclenchement quasi instantané dudit tube.
Dans ce but, dans le dispositif objet de l'invention, le tube comprend au moins deux électrodes principales entre lesquelles passe la phis brande partie du courant et au moins une électrode auxiliaire, disposée à l'intérieur du tube, dans le voisinage d'une desdites élec trodes principales servant au moins momen tanément do cathode, des moyens étant dis- posés pour porter cette électrode auxiliaire, ait moins momentanément, à un potentiel po sitif par rapport à l'électrode principale voi sine,
de façon à projeter des électrons à par tir de cette électrode principale vers l'autre électrode principale et à provoquer l'ionisa tion dudit remplissage gazeux et l'amorçage de la :décharge entre les électrodes principales à une tension inférieure à celle qu'il serait. nécessaire d'appliquer ventre, ces électrodes, pour amorcer cette décharge, en l'absence de l'électrode auxiliaire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, trois formes-d'exécLit.ion du dis positif objet de l'invention.
Les fig. 1, 2 et 3 sont les schémas électri ques respectifs -de ces trois formes d'exécu tion.
La fig. 4 est une vue en .coupe axiale de l'extrémité -d'un tube portant une électrode principale et une électrode auxiliaire associée.
Les fig. 5 et. 6 sont des diagrammes expli catifs illustrant deux modes de fonctionne ment du dispositif.
Le dispositif représenté à la fig. 1 com prend un tube 1 à décharge à remplissage gazeux à basse pression. Ce tube comprend deux électrodes principales 2 et deux élec trodes auxiliaires 3. Les électrodes auxiliaires sont alimentées par la même source que les électrodes principales, pair l'intermédiaire de condensateurs 4. Le circuit de décharge des électrodes principales 2 est branché aux bor- nesd'un circuit 6, prévu pour être relié à une source de tension alternative.
L'électrode de chacun des condensateurs 4 opposée à celle qui est reliée à l'électrode auxiliaire 3 est reliée à la borne du circuit 6, opposée à celle à laquelle st reliée l'électrode principale 2 au voisinage de laquelle est disposée l'électrode auxiliaire 3.
Lorsque le dispositif est mis sous tension, 1e condensateur 4 transmet le courant alter natif à l'électrode auxiliaire 3 et un fort gra dient de potentiel est ainsi produit, durant les pointes de la tension alternative appli quée, entre chacune des électrodes principales 2 et l'électrode auxiliaire voisine 3. Chacune des électrodes principales est destinée à ser vir alternativement. d'anode et de cathode.
Dta.nt donné la faible .distance séparant cha cune,de ces électrodes de l'électrode auxiliaire voisine, le remplissage gazeux du tube est immédiatement ionisé dans le voisinage de ces électrodes et cette ionisation entraîne l'amor- c,age de la décharge entre les électrodes prin- cipales. Les capacités 4 sont dimensionnées de faon à présenter, à la fréquence de la ten sion d'alimentation, une impédance eapacitiv e relativement forte.
Les électrodes auxiliaires 3 pourraient avoir tendancé à dériver une partie appréciable du courant. de la. décharge, mais, grâce à ladite impédance des conden sateurs 4, le .courant de chacune des électro des auxiliaires reste très faible.
De plus, lors qu'un courant passe dans le .circuit d'une des électrodes auxiliaires, le -circuit partant. de cette électrode .et aboutissant à la source de tension à travers le tube à. décharge équivaut approximativement à une résistance, si bien que la tension appliquée à. ladite électrode auxiliaire est alors déphasée par cette résis tance équivalente et par le condensateur 4 alimentant cette électrode.
La. tension appli quée entre cette électrode auxiliaire et l'élec trode principale voisine est ainsi réduite par le diviseur de tension formé par ladite résis tance équivalente et par le condensateur 4, d'une part, et par le déphasage de la tension appliquée à l'électrode auxiliaire 3, d'autre part.
Les électrodes auxiliaires 3 sont dispo sées à .l'intérieur du tube.
Le dispositif représenté à. la fi-. '? se dis tingue de celui représenté à la fig. 1, en ce que. chacune .des électrodes auxiliaires est re liée à l'électrode principale voisine par l'in termédiaire d'une résistance 7. Les résistances 7 servent à augmenter le déphasage de la. ten sion appliquée aux électrodes auxiliaires et rendent ce déphasage moins dépendant du courant passant dans le circuit. de ces élec trodes.
Ce dispositif comprend un condensa teur de protection 5 branché dans le circuit reliant une des électrodes principales 2 au circuit d'alimentation 6. Le fonctionnement de ce dispositif est identique à celui titi dispositif de la fig. 1.
On remarquera que, lorsque la décharge est amorcée, une chute de tension appréciable se produit. dans le condensateur de protection :5. Cette chute de tension a. pour effet de dimi nuer la différence de potentiel entre les élec trodes principales 2, d'une part, et, d'autre part, entre chacune :des électrodes auxiliaires et les électrodes principales dans le voisinage desquelles elles sont respectivement disposées.
Les résistances 7 !ont pour effet de réduire la valeur de la tension appliquée aux élec- trades auxiliaires et d'avancer l'instant, au cours de la. période du courant alternatif, au quel la différence de potentiel entre chaque électrode auxiliaire et l'électrode principale voisine est maximum, ce qui permet, dans cer tains cas, d'augmenter la durée de chacune des décharges successives.
Le dispositif représenté à la. fil. 3 est des tiné à fonctionner en courant continu. Il ne comprend qu'une seule électrode auxiliaire, disposée au voisinage de ].'électrode principale \? qui est reliée au pôle négatif d'un circuit 9 destiné à être alimenté en :courant continu. Cette électrode auxiliaire 3 est reliée à ].'élec trode principale dont elle est éloignée par l'in termédia.ire d'une résistance 7 et à l'électrode principale voisine par un condensateur 4. Une résistance de protection 10 est branchée entre une des électrodes principales et le pôle cor respondant du circuit 9.
Lorsque le .circuit 9 est relié à. une source de courant continu adéquate, le condensateur 4 se charge à travers les résistances 7 et 10. Lorsque ce condensateur est chargé, la ten sion de la source est appliquée entre une des électrodes principa=les 2 et l'électrode auxi liaire 3 voisine. Lorsque cette tension est suf fisante, la décharge est amorcée, et le cou rant passant par l'électrode auxiliaire 3 tra verse la. résistance 7 dans laquelle il produit une chute de tension, si bien que l'électrode auxiliaire 3 est finalement portée à un poten tiel voisin de celui de l'électrode principale négative.
Dans ce dispositif, la résistance 7 doit être dimensionnée selon d'antres critères que les résistances 7 du dispositif de la. fig. elle doit limiter le courant dérivé par l'élec- t.rode auxiliaire à une valeur telle que la lu minosité -du tube soit sensiblement régulière ment répartie le long de ce tube. Conjointe ment avec la résistance de protection 10, elle sert également à limiter le courant de dé charge à une valeur choisie, cette valeur étant. telle qu'un noircissement prématuré du tube par -condensation de matière, arrachée à la cathode par bombardement ionique, soit évité.
La fig. 4 représente une forme d'exécution d'une électrode principale et de l'électrode auxiliaire voisine, l'extrémité du tube à la quelle sont disposées ces électrodes étant. re présentée en coupe axiale. Le tube propre ment dit est constitué par une enveloppe de verre 11, de forme ey lindrique, terminée par un fond de plias grande épaisseur présentant, à sa face intérieure, un téton axial 12.
Une électrode principale 13, destinée à servir au moins momentanément de cathode, est sertie autour du téton 12. Cette électrode est cylindrique et elle est fermée à son extré mité opposée au téton 12 par un fond 15. Un enroulement résistant 14, par l'intermédiaire duquel l'électrode 13 est reliée au circuit d'alimentation, est disposé à l'intérieur de cette électrode et est fixé à :son fond 15. Cet enroulement est parcouru par le courant de décharge et sert à chauffer l'électrode 13 dont il est isolé par un tube -de matière céramique 16, dans lequel il est enrobé.
La surface inté rieure de l'électrode<B>13</B> est revêtue d'un dé pôt d'un métal alcalin, tel que du caesium. Sous l'effet de la chaleur et du courant élec- trique, le caesium diffuse vers l'extérieur de l'électrode 13 et augmente son pouvoir d'émis sion d'électrons.
L'électrode auxiliaire est constituée par un tube métallique 17, scellé au fond du tube 11 par une connexion et présentant, à son autre extrémité, un large rebord intérieur. Ce re bord entoure tin orifice coaxial à l'électrode 13 et au tube 1.7, si bien que l'ensemble formé par l'électrode principale .et par son électrode auxiliaire associée constitue un canon à élec trons susceptible de projeter des électrons vers l'autre électrode principale, dans la. direction de l'axe du tube et :
de former une cathode vir tuelle entre les d'eux électrodes principales, réduisant ainsi la distance efficace entre ces électrodes et la différence de potentiel néces saire pour amorcer une décharge entre elles.
La plus grande partie de la surface cylin drique intérieure du tube 17 est. isolée par une couche de mica ou d'un autre isolant adé quat, pour empêcher l'amoreage d'un are entre cette partie de l'électrode auxiliaire et les parties voisines de l'électrode principale et pour empêcher ainsi que de la. matière qui pourrait être détachée de l'électrode princi pale sous l'effet d'un bombardement ionique ne vienne se déposer contre le fond -du tube 11. Un tel bombardement ionique se produi sant au voisinage du fond du tube 11 risque rait. en effet de nuire à l'isolation entre l'élec trode auxiliaire et l'électrode principale voi sine.
La. forme du tube 17 a pour effet d'em pêcher de la matière détachée de l'électrode principale par bombardement ionique de venir se déposer contre les parois latérales dit tube <B>Il</B> et d'obscurcir ces parois. La matière ainsi détachée se dépose principalement contre les surfaces intérieures du tube 17 non recou vertes par l'isolant 18.
Les dispositifs représentés aux fi-. 1 à 3 peuvent comprendre des cathodes froides ou des cathodes à chauffage indirect, telles que celles représentées à la, fig. 4. Dans ce der nier cas, l'électrode auxiliaire est reliée à. l'une des électrodes principales (fig. 1) ou aux deux (fi-. ? et 3) par l'intermédiaire de l'enroule ment de chauffage 14 que comprend au moins une de :ces électrodes.
Ces enroulements ont alors également pour effet d'amortir les ondes à front raide produites lors de l'amorçage de la, décharge. Un tel effet pourrait également être obtenu à l'aide .d'une résistance disposée dans le circuit de décharge ou d'un conden sateur tel que le condensateur 5 de la fig. \?. Cette résistance ou ce condensateur peuvent être :
dimensionnés de faco.n à limiter le cou rant. -de -décharge et constituent un condensa teur ou une résistance de protection. L'intensité lumineuse produite et le coit- ra.nt consommé par le dispositif peuvent être ajustés au moyen des condensateurs 4.
Ces condensateurs déterminent. la tension efficace appliquée à l'électrode auxiliaire 3 correspon dante, ainsi que la phase de cette tension. Se lon la valeur de ces condensateurs .et des ré sistances 7 de la forme d'exécution repré sentée à la fig. \?, l'amore.a,ge du dispositif alimenté en tension alternative peut, se pro duire plus ou moins tôt, avant que la. tension appliquée aux électrodes principales ? n'ait passé par# sa.
vaileur maximum.
Le diagramme de la fi < g. :5 illustre le fonc tionnement d'un dispositif\ tel que celui repré senté à la fig. 1, dans lequel le déphasage de la tension appliquée aux électrodes auxiliaires 3 serait relativement faible, la capacité des condensateurs 4 étant. relativement forte, et. dans lequel les électrodes principales ? ne comprendraient pas d'enroulement de .chauf fage. La sinusoïde 19 représente la, tension appliquée aux électrodes principales 2 et les dignes en traits forts représentent le courant. de décharge en fonction du temps.
On voit que Vamorca.ge du tube se produit très brus quement en 20, respectivement en 20', avant que la tension aux bornes des électrodes prin- cip.a.les ? n'ait atteint sa, valeur maximum.
Le diagramme de 1a fig. 6 illustre le fonc tionnement d'un. dispositif pour courant alter natif tel que ceux décrits, dans lequel la ten sion positive appliquée à. chacune des électro des auxiliaires est déphasée vers l'arrière ou, ce qui revient au même, déphasée vers l'avant de purs de 180 par rapport à l'instant au quel. la tension entre les électrodes principales est maximum, l'électrode principale associée<B>à</B> cette électrode auxiliaire étant négative. On remarquera que le point. l'amorca.ge 21, 21' est situé au-delà du point où se produit ce maximum @de tension entre électrodes princi pales.
Le tube comprend :des enroulements de chauffage pour les électrodes principales, et le front raide d'établissement du courant. à. l'instant de l'amorçage est. de ce fait très amorti. On a constaté que les différents circuits décrits peuvent être réalisés de faon telle, que l'amorçage de la décharge entre les élee- t.rodes principales se produise déjà à une ten sion inférieure à celle pour laquelle le tube est prévu.
Pratiquement, on pourra. donc re lier un tel dispositif directement à un réseau d'alimentation, à 220 volts alternatifs par exemple, ce qui .constitue un avantage a.ppré- ciable par rapport aux dispositifs connus, qui nécessitent des tensions d'a.morcabe considé rablement plus élevées.
Un dispositif réalisé conformément an schéma de la. fig. ? et dont les électrodes étaient analogues à celle représentée à la. fig. 4 a. fonctionné de faon satisfaisante, avec ou sans chauffage des électrodes princi pales au moyen des enroulements 14 (fig. 4), ceux-ci ayant été montés de façon à, pouvoir être eourt,circuités. Dans ce dispositif, la lon gueur du tube était de 80 cm, la tension appli quée était de 220 volts alternatifs, le conden sateur 5 avait une capacité de 2 ,u.F et cha cun des condensateurs 4 avait une capacité de 0,
1 ,uF. Les résistances 7 n'étaient pas uti- liséeus. La puissance dissipée dans les enrou lements résistants 14 était, de 0,8 watts envi ron, ce qui est négligeable par rapport à la consommation totale, du tube qui était de 11 watts.
Lorsqu'ils sont alimentés en courant alter natif, les dispositifs décrits sont susceptibles d'être commandés pour régler leur intensité lumineuse en agissant sur la tension appli quée à. chaque instant à chacune des élec trodes auxiliaires 3. Selon les valeurs des con densateurs 4 des fig. 1 et 2 et des résistances 7 < le la fi-. ?, on peut modifier l'amplitude et.
la phase de la tension appliquée à .l'électrode auxiliaire et faire ainsi varier le point, d'amor çage entre un instant relativement proche de celui auquel la tension entre les électrodes principales s'annule et. un instant voisin de celui auquel cette tension passe par sa. valeur maximum. On peut obtenir des résultats ana logues à l'aide de tensions continues servant. à polariser les électrodes auxiliaires par rap port aux électrodes principales.
A l'aide de dispositifs .déphaseurs ou de dispositifs producteurs d'impulsions connus, on peut appliquer aux électrodes auxiliaires de relativement fortes tensions, rendant ces électrodes positives par rapport aux électro des principales voisines après que la tension entre les électrodes principales ait passé<U>par</U> sa valeur maximum. On peut ainsi provoquer l'amorçage du tube après le maximum susdit et réduire encore considérablement la durée des impulsions de courant traversant le tube. Le diagramme de la fig. 6 illustre ce dernier mode de fonctionnement.