Brevet FR2008519A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne un circuit d'application d'une haute tension à une charge dont la tension de fonctionnement normale est sensiblement inférieure, comme dans le cas d'un circuit de démarrage pour lampe à arc à vapeur de mercure. 5 Les lampes à arc à vapeur de mercure sont de deux types selon quelles comportent ou non des électrodes d'amorçage. Certaines lampes à électrodes d'amorçage ne peuvent être mises en route à chaud (du fait de leur câblage) de sorte que le circuit décrit n'est applicable qu'au démarrage d'une lampe froide. D'autres lampes à arc à vapeur de mercure câblées 10 de manière différente,comportant ou non des électrodes d'amorçage peuvent être mises en marche par le circuit décrit ci-après qu'elles soient froides ou chaudes. Une lampe sans électrode d'amorçage, nécessite nécessite l'application d'environ 600 volts entre ses électrodes pour démarrer alors qu'une 15 lampe à électrode d'amorçage n'exige qu'environ 250 volts. La mise en marche à froid d'une lampe à vapeur de mercure nécessite l'application d'une tension d'ionisation entre ces électrodes de fonctionnement. Cette tension d'ionisation, pour une lampe à arc à vapeur de mercure classique avec une électrode d'amorçage, est environ deux fois supérieure à la tensionnormale 20 ou de fonctionnement de la lampe. Après ionisation la tension nécessaire au fonctionnement de la lampe décroît et le courant qui la traverse augmente au fur et à mesure de l'échauffement de la lampe et de l'accroissement de la pression de la vapeur de mercure. Un circuit ballast permet d'appliquer le potentiel de démarrage 25 nécessaire et, lorsque la lampe s'échauffe, limite le courant à une valeur telle que la lampe ou la source d'alimentation ne soit pas endommagée. Cependant, si la lançe s'éteint pour une raison quelconque après avoir été chauffée» le potentiel maximum appliqué par les circuits ballasts peut être trop faible pour redéclencher l'ionisation de la vapeur de mer-30 cure et remettre la lampe en marche. Ceci est dûku fait qu'à la température de fonctionnement de la lampe, la tension de réionisation peut dépasser 5 000 volts. Ainsi, lorsqu'une lampe à arc à vapeur de mercure s'éteint, pour une raison quelconque,alors qu'elle est chaude ou à sa température maximale de fonctionnement, il n'est pas possible de la remettre en marche 35 à l'aide d'un circuit ballast classique et il faut attendre son refroidissement jusqu'à une température à laquelle la tension d'amorçage délivrée par le circuit ballast est suffisamment importante pour redéclencher l'Ionisation de la lampe. 69 157 61 2 2008519 La lumière fournie par la lampe à vapeur de mercure peut ainsi être interrompue pendant une durée de plusieurs minutes, fonction des caractéristiques de la lampe, ce qui, dans certains cas, peut nécessiter l'adjonction d'Un dispositif d'éclairage auxiliaire complétant l'instal-5 lation à lampe à vapeur de mercure en cas de coupure momentanée de courant. En outre, les circuits ballast classiques ne fournissent pas une tension de démarrage suffisamment élevée pour amorcer, même à froid, une lampe à arc à vapeur de mercure du type sans électrode d'amorçage. La présente invention a donc pour objet un circuit de commandé 10 d'une charge dont la tension nominale de fonctionnement est fournie par une source capable de délivrer une tension supérieure à ladite tension nominale lorsque lrimpédance de la charge augmente, l'impédance de la charge décroissant lorsqu'une haute tension prédéterminée lui est appliquée. Dans une forme de réalisation le circuit de commande selon l'inven-15 tion comporte un dispositif de commutation déclenché par la haute tension de la source de manière à appliquer à la charge la haute tension prédéterminée mentionnée plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui suit et de la figure unique 20 illustrant schématiquement un circuit de démarrage à chaud d'une lampe à arc à vapeur de mercure"selon une forme de la présente invention. Sur la figure une lampe à arc à vapeur de mercure 10 comporte des électrodes 12 et 14. La lampe 10 ne comporte pas d'électrode d'amorçage et les conducteurs d'alimentation des électrodes 12 et 14 comportent une isola-25 tion haute tension. La lampe 10 nécessite,par exemple, une tension d'amorçage de 600 volts à froid alors qu'une lampe à vapeur de mercure à électrode d'amorçage démarre à froid sous 250 volts. Là lampe 10 est alimentée par un circuit ballast à courant continu 16 dont la borne positive 18 est directement reliée à l'électrode 12 et dont la borne négative 20 est connectée 30 par deux enroulements couplés de transformateur-, 22 et 24 à l'électrode 14. Comme on le verra ci-après les enroulements 22 et 24 n'ont aucun effet sur le courant ou la tension de fonctionnement normal de la lampe 10. Le circuit ballast 16 fournit au démarrage une tension suffisante pour ioniser ou amorçer la vapeur de mercure froide et à basse pression 35 contenue dans une "lampe à électrode d'amorçage, ainsi que pour limiter le courant que laisse passer la lampe à sa valeur nominale. Cependant, dans le cas de la lampe sans électrode d'amorçage 10, le circuit ballast 16 est incapable d'ioniser la vapeur de mercure, même à froid. éf 15761 3 2008519 Ainsi, si pour une raison quelconque, telle qu'une coupure momentanée de l'alimentation des circuits ballast, la lampe 10 (sans électrode d'amorçage) n'est plus alimentée, la vapeur se dêionise et il est impossible de la..; remettre- en marche. Dans le cas d'une lampe à électrode d'amor-5 çage (non représentée) il faudra attendre pendant un certain temps que. l'électrode d'amorçage se soit refroidie à un point tel que la tension- maximale fourniè par le circuit ballast 16 soit suffisante pour réioniser la vapeur de mercure et réamorcer la lampe. Cette période peut durer jusqu'à plusieurs minutes. 10 Le démarreur de lampe 26 illustré est capable d'amorcer à froid et à chaud (lorsque la lampe est prévue pour un démarrage à chaud) les lampes à électrodes d'amorçage, ainsi que d'amorcer à toutes températures une lampe sans électrode d'amorçage du type illustré. Le démarreur de lampe 26 comprend deux résistance ; 28 et 30 en 15 série entre les bornes 18 et 20 du circuit ballast 16. La jonction des résistances 28 et 30 est connectée à un tube à gaz 32 et à une résistance 34 bxanchéâ en série à l'électrode 20. Un condensateur accumulateur 36 est con-, necté en parallèle avec la résistance 34. La jonction du tube 32 et de la résistance 34 est reliée à l'émetteur d'unfcransistor unijonction 38. La deu-20 xième base du.: transistor? 38 est reliée à travers une résistance 40 à la borne 18. La "première base du transistor 38 est reliée par une résistance 42 à la borne 20 et également à l'électrode de commande ou "gâchette" d'un thyristor (SCR) 44 dont la cathode est reliée à la borne 20. L'anode du thyristor 44 est reliée à la borne 18 par une résistance 46. La jonction 25 de l'anode du thyristor 44 et de la résistance 46 est reliée à la jonction, des enroulements 22 et 24 par un condensateur 48. Les deux enroulements 22 et 24 peuvent être bobinés sur un noyau, de fer 50. La borne 18 du circuit ballast est directement reliée à l'électrode 12 de la lampe à arc. Les enroulements 22 et 24 présentent une faible résis-30 tance en courant continu entre la borne 20 du circuit ballast 16 et.l'électrode 14 de la lampe. En outre, lorsque le thyristor 44 n'est pas conducteur, le courant circulant de la borne 18 à travers la résistance 46,1e condensateur 48, le primaire 22 et la borne 20 est juste suffisant pour charger le condensateur 48 à la tension de la source. Dé plus, les résistances 28 et 30 étant 35 relativement importantes,dérivent un courant minime et le transistor unijonction 38 est à l'état sensiblement non-conducteur lorsque son émetteur est à un potentiel nul ou faible. Le circuit démarreur 26 a donc peut ou pas. d'effet sur le fonctionnement du circuit ballast 16 et de la lampe 10, lorsque cette 69 15761 4 2008519 dernière fonctionne normalement. Cependant, au démarrage ou lorsque la lampe 10 est chaude et que son alimentation constituée par le circuit ballast 16 est momentanément , . coupée, l'impédance de la lampe 10 croît et la tension qu'applique,le cir-5 cuit ballast à ses bornes augmentent jusqu'à sa valeur maximale qui n'est capable d'amorcer une lampe à vapeur de mercure à électrode d'amorçage qu'à froid et qui est incapable d'amorçer une lampe à vapeur de mercure 10 sans électrode d'amorçage, à froid comme à chaud. Cette tension est appliquée aux bornes des résistances en série 28 et 30. Si la lampe se réamorce, 10 cette tension décroît et le circuit démarreur 26 est à nouveau hors circuit. La tension appliquée à la résistance 30 est également appliquée au tube à gaz 32. Si la lampe ne démarre pas la tension appliquée au tube 32 croit jusqu'à la valeur d'amorçage de ce dernier. Le condensateur 36 se charge alors à travers le tube à gaz 32 à une tension égale à la chute 15 ohmique dans la résistance 34. La tension présente auxbornes du condensateur 36 augmente jusqu'à la valeur de déclenchement du transistor . unijonction qui décharge le condensateur 36 à travers son circuit émetteur-première base et à travers la résistance 42 en série. Le transistor unijonction 38 fonctionne en multivibrateur (en association avec le condensateur 36) tant que 20 le tube à gaz 32 est amorçé et applique des impulsions successives à la gâchette du thyristor 44 pour maintenir ce dernier conducteur. Le thyristor 44, lorsqu'il est rendu conducteur par l'application d'une impulsion à sa gâchette, court-circuite le condensateur 48 à travers le primaire 22 ce qui a pour effet d'induire dans le secondaire 24 une ten-25 sion importante qui est appliquée en série avec la tension du circuit ballast 16 auxbornœ de la lampe 10. Le courant passant dans l'anode du thyristor 44 décroît et ce dernier devient non-conducteur et le reste jusqu'à une nouvelle application d'impulsion à sa gâchette. Si la lampe 10 s'allume, c'est-à-dire si la vapeur de mercure qu'elle 30 contient est ionisée par l'impulsion de tension qui lui est appliquée, la chute ohmique dans la résistance 30 décroît a une valeur suffisamment faible pour desioniser le tube 32. La tension appliquée à l'émetteur du transistor 38 devient suffisamment faible pour que ce dernier ne soit plus conducteur et ne fonctionne plus en multivibrateur appliquant des impulsions à la lampe 35 10. Cependant, tant que la lampe 10 reste éteinte, des impulsions lui sont appliquées successivement à la période du multivibrateur comprenant le transistor 38, afin de redéclencher l'ionisation de la vapeur de mercure. Lorsque la lampe 10 se rallume, le condensateur 48 se charge et le circuit de démarrage 26 est prêt à assurer un nouvel amorçage de la lampe dès que cette dernière s'éteint. 69 15761 s 2008519 Bien que le circuit ait été décrit dans une application comme lémarreur pour lampe à arc à vapeur de mercure, il va de soi qi'il est utilisable d'une manière générale pour la commande d'une charge nécessitant un accroissement momentané important de sa tension normale de fonctionnement, lorsque l'impédance de ladite charge commence à augmenter. Comme exemple de telle charge on peut citer les redresseurs à vapeur de mercure et d'autres types de dispositifs à des charges dans un gaz ionisé. 69 15761 6 2008519 REVENDICATIONS 1 - Circuit de commande d'une charge dont: la tension nominale de fonctionnement est délivrée/. . par une source d'alimentation capable de fournir une tension supérieure à ladite tension nominale lorsque l'impédance de ladite charge augmente, l'impédance de la charge décroissant lorsqu'une haute tension prédéterminée lui est appliquée, ledit circuit de commande étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commutation commandé uniquement par l'application de ladite haute tension de la source et un dispositif déclenché par ledit dispositif de connmitation pour produire ladite haute tension prédéterminée. 2 - Circuit de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commutation comprend un circuit de production périodique d'une tension variable et un circuit sensible à ladite tension variable pour fournir ladite haute tension prédéterminée. 3 - Circuit de commande selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de production de haute tension est constitué par un condensateur et son circuit de charge, et un dispositif de décharge du condensateur à travers le primaire d'un transformateur dont le secondaire est connecté en série avec la charge. 4 - Circuit de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur dont le primaire et le secondaire sont connectés en série entre la source d'alimentation et la charge et un dispositif sensible à ladite tension variable provoquant le passage d'un courant puisé à travers le primaire de manière que la tension induite dans le secondaire soit appliquée à la charge. 5 - Circuit de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif sensible à la tension comprend un composant à amorçage auquel est appliqué une tension fonction de la chute de potentiel dans la charge. 6 - Circuit de commande selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif produisant un courant puisé comprend un thyristor auquel est appliqué ladite tension variable pour provoquer sa conduction périodique. 69 15761 7 2008519 7 - Circuit décommandé selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que la charge est un dispositif à décharge dans un gaz ionisé. 8 - Circuit de commande selon la revendications 7, caractérisé en ce que le dispositif à décharge dans un gaz ionisé est une lampe à arc à vapeur de mercure ne comportant pas d'électrode d'amorçage.