U NIDAD DE DESVIACIÓN PARA TUBOS DE RAYOS CATÓDICOS QUE COMPRENDE BOBINAS DE DESVIACIÓN VERTICAL EN FORMA
DE SILLETA La invención se refiere a una unidad de desviación para tubos de rayos catódicos a color, cuya u nidad también se denomina un deflector y comprende u n par de bobinas de desviación vertical y un par de bobinas de desviación horizontal en la forma de una silleta , cuya forma particular perm ite m i nimizar los errores de coma . Un tubo de rayos catódicos diseñado para generar imágenes a color generalmente comprende un cañón de electrones que emite tres haces de electrones coplanares, se pretende que cada haz excite bandas de material luminiscente del color correspondiente (rojo, verde o azul) en la pantalla del tubo. Los haces de electrones exploran la pantalla del tubo bajo la influencia de los campos de desviación creados por las bobinas de desviación horizontal y vertical del deflector que está fijo al cuello del tubo. U n anillo de material ferromagnético rodea convencionalmente las bobinas de desviación para concentrar los campos de desviación en la región apropiada. Los tres haces generados por el cañón de electrones siempre deben converger en la pantalla del tubo o sino sufrir la introducción de un llamado error de convergencia que, en particular, falsifica el suministro de los colores. Para lograr la convergencia de los tres haces coplanares, se sabe utilizar los llamados campos de desviación astigmáticos auto-convergentes; en una bobina de desviación auto-convergente, entonces la intensidad del campo de desviación horizontal tiene una distribución en forma de acerico y la del campo de desviación vertical tiene una distribución en forma de barril. Coma es una aberración que afecta los haces laterales que vienen de un cañón de electrones que tiene tres haces en línea, independientemente del astigmatismo de los campos de desviación y de la curvatura de la superficie de la pantalla del tubo; estos haces laterales entran en la región de desviación a un ángulo pequeño con respecto al eje del tubo y pasan por una desviación en adición a la del eje axial. La coma se corrige generalmente modificando la distribución de los campos de desviación en el punto en donde el haz entra al deflector de manera que la coma generada compensa la producida por la distribución de campo necesaria para obtener el astigmatismo deseado para auto-convergencia. Por lo tanto, con respecto al campo de desviación horizontal , el campo en la parte posterior del deflector tiene la forma de un barril y en la parte frontal tiene la forma de un acerico. Las configuraciones de campo como las arriba descritas pueden ocasionar la aparición de aberraciones llamadas parábolas de coma que se manifiestan en un patrón de prueba rectangular desplegado en la pantalla del tubo mediante un cambio en incremento de la imagen verde con respecto a la imagen roja/verde conforme se acerca a las esquinas del patrón de prueba. Si el cambio es hacia el exterior del patrón de prueba, el error de coma es convencionalmente positivo, mientras que si es hacia el interior del mencionado patrón de prueba, el error de coma es negativo. El control simultáneo, mediante una configuración particular de los conductores que forman las bobinas de desviación de la coma, la parábola de coma, los errores de geometría y de convergencia no ha sido posible hasta ahora sin agregar componentes adicionales, tales como piezas de metal, dispuestas para producir la modificación local de los campos de desviación para corregir los errores de coma, o imanes permanentes para corregir los defectos de geometría. La Patente Francesa No. 2, 757,678 describe una configuración de bobina de desviación horizontal que permite la corrección de problemas de parábola de coma vertical u horizontal; sin embargo, como las parábolas de coma horizontal y vertical están íntimamente relacionadas en cuanto a la variación, la configuración descrita por la mencionada solicitud no permite corregir las parábolas de coma horizontal y vertical, particularmente cuando las últimas son de signo positivo. Esto debido a su comportamiento opuesto, ya que la corrección de una ocasiona la degradación de la otra. Adicionalmente, estos problemas de la geometría de la imagen, de coma y de convergencia están relacionados con lo plano de la pantalla y con el tamaño de ésta. Los tubos de rayos catódicos convencionales fabricados hace unos cuantos años y que utilizan una pantalla de forma esférica generalmente tienen un radio pequeño de curvatura. Como la tendencia actual es moverse hacia pantallas de radios de curvatura grandes, o incluso pantallas completamente planas, con diagonales mayores de 70 cm de longitud, se está haciendo cada día más difícil controlar los problemas arriba mencionados exclusivamente mediante campos adecuados generados por las campos de desviación. Es una práctica común dividir el sistema de desviación en tres regiones de acción sucesivas a lo largo del eje principal del tubo: la región posterior más cercana al cañón de electrones tiene influencia de manera más particular en la coma, la región intermedia actúa de manera más particular en el astigmatismo del campo de desviación y por lo tanto en la convergencia de los haces de electrones rojo y azul y, finalmente, la región frontal, que está más cerca de la pantalla del tubo, actúa en la geometría de la imagen que se formará en la pantalla del tubo. El objeto de la presente invención es hacerlo posible, mediante una configuración particular de los alambres de devanado de las bobinas de desviación vertical, para generar campos de desviación que ya no requieren el uso de correctores adicionales para minimizar los errores de parábola de coma a un nivel aceptable, sin modificar de manera irreversible los otros parámetros de diseño del deflector, tales como la convergencia de los haces de electrones y la geometría de la imagen formada en la pantalla del tubo. Para hacer esto, la unidad de desviación electromagnética para tubos de rayos catódicos de conformidad con la invención, comprende un par de bobinas de desviación horizontal y un par de bobinas de desviación vertical, las bobinas de desviación vertical tienen la forma de una silleta y comprenden un paquete frontal que se encuentra en el lado de la pantalla del tubo y un paquete posterior que se encuentra en el lado del cañón de electrones, dichos paquetes están conectados entre ellos mediante arneses ?onductores laterales, los paquetes frontal y posterior y los arneses laterales definen una ventana libre de conductores, cuya unidad de desviación está caracterizada porque, en la región cercana al paquete posterior, por lo menos 98% de los conductores de arneses laterales están en la abertura angular ?m de menos de 80°. Otros aspectos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción y de los dibujos entre los cuales: La Figura 1 , muestra un tubo de rayos catódicos equipado con un deflector de conformidad con la invención; La Figura 2, muestra esquemáticamente un cuarto de una pantalla de un tubo de rayos catódicos a color en el cual las aberraciones llamadas parábola de coma se pueden ver; La Figura 3, es una vista lateral de una bobina de conformidad con la invención; La Figura 4, ilustra una modalidad de una bobina de desviación vertical de conformidad con la invención en representación y, z, ?; y La Figura 5, muestra la variación a lo largo del eje principal Z del tubo de los coeficientes de la función de distribución para el campo de desviación vertical generado por una bobina de conformidad con la invención y la influencia de la configuración particular de los conductores de arneses laterales sobre los mencionados coeficientes. Como se muestra en la Figura 1 , un dispositivo de despliegue de color auto-convergente comprende un tubo de rayos catódicos equipado con un envolvente de vidrio evacuado 6 y una matriz de fósforos que representan varios colores, estos fósforos están dispuesto en uno de los extremos del envolvente, formando una pantalla de despliegue 9, y una serie de cañones de electrones 7 dispuestos en un segundo extremo del envolvente. La serie de los cañones de electrones está dispuesta para producir tres haces de electrones 12 alineados de manera horizontal para excitar, respectivamente, uno de los varios fósforos de color. Los haces de electrones exploran toda la superficie de la pantalla mediante un sistema de desviación 1 , o deflector, que se coloca en el cuello 8 del tubo y comprende un par de bobinas de desviación horizontal 3, un par de bobinas de desviación vertical 4, estando éstas aisladas entre ellas mediante un separador 2, y un núcleo 5 hecho de material ferromagnético que pretende concentrar el campo en el punto en donde está diseñado para actuar. La Figura 2, ilustra una aberración de parábola de coma que la presente invención pretende minimizar. Se despliega un patrón de prueba en un cuarto de la pantalla e ilustra el cambio de las imágenes creadas por los haces rojo/azul - las líneas sólidas 30 -con respecto a la imagen creada por el haz verde- las líneas interrumpidas 31 . Como se definió anteriormente, la Figura 2 ilustra el caso en el cual, en el punto de las 2 en punto que representa la esquina de la pantalla, el error de coma horizontal 32 y el error de coma vertical 33 tienen signo opuesto. La Figura 3, ilustra, mediante una vista lateral, uno de los pares de las bobinas en forma de silleta 4 que implementa un aspecto de la invención. Cada vuelta del devanado se forma mediante un tramo de alambre conductor que tiene generalmente la forma de una silleta. Dentro del alcance de la invención, cada bobina de desviación vertical del deflector 1 tiene la forma de una silleta y tiene una porción 19 llamada un paquete de extremo posterior, cerca del cañón de electrones 7 y que preferiblemente se extiende en una dirección perpendicular al eje Z. Una segunda porción 29, llamada el paquete de extremo frontal, de la bobina 10 está cerca de la pantalla de despliegue 9 y encorvado moviéndose lejos del eje Z en una dirección generalmente transversal a la última. El paquete de extremo frontal 29 de la bobina en forma de silleta 4 está conectada al paquete de extremo posterior 19 mediante grupos de los conductores laterales 120. Los paquetes 19 y29 así como los grupos de conductores 120, definen una ventana principal 18. Tomando como referencia la dirección del flujo de los electrones que forman los tres haces que vienen del cañón 7, la región sobre la cual la ventana 18 se extiende se denomina la región intermedia 24, la región sobre la cual los conductores que forman la salida del ventilador del paquete frontal se denomina la región de salida 23 y la región de ia bobina que se encuentra en la parte posterior de la ventana 18, que forma el paquete posterior, se denomina la región de entrada 25. Es conocido que los errores de coma se corrigen en la región de entrada 25 de las bobinas de desviación. Los errores de convergencia se corrigen en la región intermedia 24, entre las regiones de salida y entrada. Los errores geométricos en los bordes extremos de la pantalla de despliegue se corrigen en la región de salida 23. Una bobina en forma de silleta como se describió anteriormente se puede devanar con un alambre de cobre fino, el alambre está cubierto con un aislamiento eléctrico y con adhesivo termoestable. El devanado se lleva a cabo en un devanador que devana la bobina en forma de silleta esencialmente en su forma final e introduce espacios 21 , 21 ', 21 ", etc. , durante el proceso de devanado. Las formas y las posiciones de estos espacios están definidas por pernos retráctiles 22 o mediante insertos 28. Después del devanado, cada bobina en forma de silleta se mantiene en su lugar en una plantilla y se le aplica presión para obtener las dimensiones mecánicas requeridas. Una corriente fluye a través del alambre para suavizar el adhesivo termoestable, que después se enfría para unir los alambres y formar una bobina en forma de silleta auto-soportada. Hasta ahora, las formas de las bobinas no permitían controlar los errores de parábola de coma vertical y horizontal al mismo tiempo, principalmente cuando estos errores son de signo opuesto. Utilizando la enseñanza de la patente francesa FR 2.757,678, se nota que en el caso de errores de parábola de coma de signo opuesto, cuando la coma horizontal se mejora, la coma vertical se deteriora y viceversa. La Figura 4, ilustra una modalidad de la invención en la cual la bobina de desviación vertical se muestra en Y, Z, ?, siendo ? el valor del ángulo que define la posición radial en el plano transversal paralelo a XY de un conductor de la bobina que se encuentra en Y, Z con respecto al plano de separación YZ de las dos bobinas de desviación vertical. De una manera conocida, los errores de coma se minimizan introduciendo las ventanas 21 " en la región 25 en donde está localizado el paquete posterior 19. Con base en la enseñanza, se propone controlar o minimizar, a un valor aceptable, las aberraciones de parábola de coma de la siguiente manera: El error de parábola de coma horizontal y vertical se minimiza mediante medios conocidos, por ejemplo, introduciendo ventanas adecuadas en el paquete posterior 29; Entonces, la parte posterior de la ventana principal 18 de la bobina de desviación vertical se ampl ía con respecto a la técnica anterior de manera que, cerca de la región de transición entre las partes 24 y 25 de la bobina, por lo menos 98% de los conductores de arneses laterales están dentro de una abertura radial angular ?m de menos de 80°, midiendo TM con respecto al plano de separación YZ de las dos bobinas de desviación vertical. La modificación de la configuración de la ventana principal y en particular de su parte posterior permite modificar la parábola de coma vertical sin modificar la parábola de coma horizontal, algo que no era posible usando las técnicas conocidas. En el caso de tubos de gran tamaño, que tienen una diagonal de pantalla de más de 70 cm, la experiencia muestra que TM se selecciona preferiblemente dentro de un rango de entre 60° y 80°. Por ejemplo, en el caso de un tubo que tiene una diagonal de 97 cm, de formato de pantalla 16/9, cuya la bobina de desviación vertical es de conformidad con la Figura 4, los conductores de arneses laterales están, en la parte posterior de la ventana principal 18, en una abertura angular radial de 65°. Las tablas a continuación comparan, en un cuarto de una pantalla, los resultados obtenidos con un deflector equipado con bobinas de desviación vertical de conformidad con la técnica anterior, es decir, bobinas cuyos conductores a la parte posterior de la ventana principal están dispuestos en una abertura angular de más de 80°, en este caso 82°, y un deflector equipado con bobinas de desviación vertical de conformidad con la invención, para el tubo arriba mencionado de diagonal de 97 cm. Antes de modificar la parte posterior de la ventana, la parábola de coma horizontal se llevó a un nivel bajo aceptable.
Bobinas verticales de conformidad con la técnica anterior (.la coma se expresa en mm): 12 en punto 2 en punto 12 en punto 2 en punto
3 en punto 3 en punto Coma horizontal Coma vertical Bobinas verticales de conformidad con la invención : 12 en punto 2 en punto 12 en punto 2 en punto
Coma horizontal Coma vertical Se puede ver que la aberración de parábola de coma vertical se ha reducido ampliamente sin modificar excesivamente la parábola de coma horizontal. El efecto del campo magnético vertical creado por esta modificación se ilustra en la Figura 5. Esta figura muestra, a lo largo del eje principal Z, las armónicas fundamental, 2a y 4a, denominadas 41 , 51 y 61 , respectivamente, del campo de desviación de la bobina de conformidad con la técnica anterior y las armónicas fundamental, 2a y 4a, denominadas 40, 50 y 60 respectivamente, de la bobina de desviación vertical de la misma modalidad de la invención como se indicó anteriormente. La experimentación ha mostrado que la aberración de parábola de coma vertical se minimizó asegurándose que la integral a lo largo del eje Z de la 4a armónica del campo de desviación vertical es lo más pequeña posible. Para hacer esto, cerca del paquete posterior en la región 24 de la ventana principal, se hicieron configuraciones para modificar la 4a armónica para cambiar su signo de manera que tiene, sobre la mayoría de la región 24 de la ventana principal, un signo opuesto al que tiene principalmente en la región de entrada 25.
Considerar otros parámetros de diseño incluye ciertas modificaciones a la parte frontal de la ventana principal 18 que está cerca de la región de transición entre las partes 23 y 24 de la bobina. Sin embargo, por lo menos en el caso de tubos de tamaño grande, los experimentos muestran que la abertura radial de la mencionada ventana 18 en su parte frontal permanece sustancialmente menor y por lo menos ¡gual a su abertura radial en su parte posterior para no comprender el efecto obtenido en los errores de parábola de coma. Por lo tanto, en ia modalidad relativa al tubo de diagonal de 97 cm, los mejores resultados se obtuvieron con una abertura radial de la ventana 18 de manera que los conductores de arneses laterales, al frente de la bobina, cerca de la región de salida 23, están dentro de una abertura angular de 72°.