Brevet FR2027916A1 — publié le 19701002

t 2027916 Dans le fonctionnement de lampes à décharge gazeuse utilisées à des fins d'éclairage, on a eu rebours,' jusqu'à présent, à un ballast classique pour augmenter la tension puis débiter le courant pendant le fonctionnement, le système opératoire était 5 par ailleurs entièrement basé sur le principe du courant alternatif. Si la source originale de courant était du type continu,on utilisait un circuit de transformation pour passer du courant continu au .courant alternatif. Par conséquent, la présente invention a pour but de prévoir un système qui permet de faire fonc— 10 tionner des lampes à décharge à l'aide d'une source de courant basse-tension en utilisant pour cela un circuit à la fois simple et économique. Un autre but de l'invention consiste à prévoir un appareil d'éclairage portatif lequel , à son intensité maximale d*éclaire-15 ment , donne plusieurs fois autant de lumière que cë que peut en fournir une batterie de mêmes dimensions mais utilisant line lampe à incandescence pendant une durée identique. Suivant la présente invention, le même appareil d'éclairage peut être utilisé sans diminution de rendement soir une gamme étendue de niveaux d'éclai-20 rement, ce qui prolonge sensiblement la durée de la batterie lorsqu'on n'a pas besoin d'utiliser l'éclairement maximal. la disposition suivant la présente invention est également applicable à un système d'éclairage de secours qui fonctionne directement à partir du réseau ou secteur, et qui continue de 25 fonctionner après que le courant a été coupé. la durée de ce prolongement de fonctionnement dépend des dimensions de la batterie qui est entretenue par le réseau ou secteur tant que ce dernier fonctionne, et aussi du niveau d'éclairement désiré dans le cas de fonctionnement en condition de secours. 30 Une autre caractéristique de la présente invention réside dans son application à un système d'éclairage urbain par lampes à décharge gazeuse, lesquelles restent allumées lorsque l'alimentation normale vient à manquer. En outre, toujours suivant la présente invention, la lumière émise par la lampe à décharge gazeuse 35 qui en fait l'objet peut aisément être atténuée au prix d'une légère augmentation du prix de revient, tandis que la lampe à décharge fournit davantage de lumière par watt de puissance consommée, en comparaison de la lumière que peut fournir la même lampe mais utilisant un ballast courant ou de type classique. 70 00292 2 2027916 Bans le fonctionnement de lampes à décharge, il est nécessaire tout d'abord d'amorcer un arc à l'intérieur de la lampe pour la faire démarrer. Après l'amorçage de l'arc, une seconde phase opératoire est indispensable pour entretenir la lumière de la lam-5 pe en contrôlant la quantité de puissance qui'lui est transférée. Oette action de contrôle est assurée, suivant la présente invention, en appliquant des quantités contrôlées d'énergie aux impulsions individuelles d'un train d'impulsions. Une commande complémentaire du transfert de puissance ou d'énergie.à la lampe peut 10 être réalisée en faisant varier la fréquence de répétition des impulsions. Il est également possible de contrôler le transfert d'énergie à la lampe en faisant varier à la fois l'énergie par impulsion individuelle et la fréquence des impulsions. La possibilité de contrôler la puissance appliquée ou transférée à la lampe 15 est une formule attrayante, car l'on peut ainsi conserver un rendement élevé par ces procédés d'atténuation de la lumière émise par line lampe à décharge gazeuse, contrairement au faible rendement qui résulte de l'atténuation d'une lampe à incandescence par n'importe quel procédé. Le rendement élevé est dû au fait que 20 l'atténuation lumineuse ne se traduit pas par un gaspillage d'énergie. Etant donné cette caractéristique particulière, la présente invention se prête tout spécialement à un fonctionnement assuré à partir d'une source de courant continu telle qu'une batterie, attendu que, dans ces circonstances, la puissance de la batterie 25 peut être conservée. Ainsi, en adoptant la caractéristique de l'atténuation , la période de temps pendant laquelle la lumière peut être conservée en utilisant une batterie déterminée peut être prolongée en cas d'urgence ou dans des circonstances critiques. Si l'on envisage une disposition permettant d'alimenter des 30 lampes à décharge gazeuse à partir d'une source portative de courant continu, on applique simultanément à la base d'un transistor de commutation et à un transformateur de temporisation des impulsions produites par un générateur d'impulsions. Après saturation du transformateur, une tension s'établit aux bornes de la lampe à 35 actionner par l'application d'un inducteur. L'énergie emmagasinée dans cet inducteur est transférée à la lampe au moment de l'allumage de celle-ci. La relation qui existe entre la lampe et le fonctionnement du transistor est telle que ces deux éléments opèrent en déphasage entre eux. L'atténuation s'effectue soit par 40 variation de l'énergie conférée aux impulsions individuelles qui BAD ORIGINAL 2027916 émanent du générateur d1 impulsions, soit par variation de la cadence de celles-ci, soit encore par ces deux moyens combinés# Un enroulement de commande monté sur le noyau du transformateur de temporisation sert à contrôler la largeur des impulsions des si-5 gnaux à impulsions. Lorsque le transistor est mis hors circuit par suite de son interaction avec le transformateur de temporisation, la tension aux bornes de la lampe s'établit et croît jusqu'à la rupture. Par suite de cet allumage de la lampe, l'énergie des impulsions est transférée à la lampe polir en assurer l'allu-10 mage d'une façon contrôlée. Le transistor et le transformateur de temporisation peuvent être remplacés par un circuit de commutation assurant des résultats identiques. Les nouvelles caractéristiques qui sont considérées comme propres à la présente invention ressortiront davantage au. 15 cours de la description ci-après faite en se référant au dessin annexé qui montre schématiquement plusieurs modes possibles de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. Sur ce dessin : La figure 1 montre le schéma électrique d'un circuit utilisé pour 20 assurer l'allumage ou démarrage et le fonctionnement de lampes à décharge gazeuse suivant la présente invention ; La figure 2 montre un schéma électrique et se réfère à un mode de réalisation suivant la figure 1, dans lequel un en-25 roulement de commande est utilisé pour contrôler le fonctionnement de la lampe lors de son atténuation ; La figure 3 montre le schéma de circuit relatif à une variante de réalisation du dispositif de la figure 2 ; La figure 4 est un autre schéma de circuit relatif à une disposi-30 tion pour l'allumage et le fonctionnement de lampes au sodium du type haute-pression ; La figure 5 montre un diagramme de forme d'onde et indique les variations de tension et d'intensité qui dominent dans le circuit de la figure 1 ; 35 La figure 6 montre le schéma graphique des caractéristiques de la tension produite aux bornes du primaire de l'inducteur de la figure 1 , et La figure 7 montre schématiquement les caractéristiques magnétiques du noyau dans l'inducteur de la figure 1. 70 0(52 92 70 00292 4 2027916 Sx l'on se réfère au dessin, on voit qu'un oscillateur 100 destiné à servir de circuit d'allumage d'une lampe à décharge gazeuse, est branché aux bornes d'une source de courant continu 102 par l'intermédiaire de l'interrupteur 104. La source d'alimenta-5 tion 102 en courant continu peut être constituée par une batterie. Un transformateur de temporisation 106 comprend un enroulement secondaire 108 branché aux bornes de sortie de l'oscillateur ou générateur d'impulsions 100. L'enroulement de charge 116 de l'inducteur 114 et l'enroulement primaire 110 du transformateur 106 10 sont reliés en série avec le trajet émetteur-collecteur d'un transistor 112. La combinaison en série de l'enroulement de charge 116, de 11 enroulement primaire 110 et du trajet émetteur-collecteur du transistor de commutation 112 est relié aux bornes de la source de tension continue 102. L'enroulement 116 de l'inducteur 114 est 15 branché entre la source d'alimentation 102 en courant continu et une borne de l'enroulement primaire du transformateur 106. Un enroulement 118 de l'inducteur 114 est accouplé électromagnétique-ment avec 1'enroulement 116 du même inducteur, et cet enroulement 118 étant également relié en série avec la lampe à décharge ga-20 zeuse 120 à allumer, en passant par une diode de blocage 122. Lorsque l'interrupteur 104 de la figure 1 est fermé, le générateur d'impulsions 100 émet des impulsions à des intervalles périodiques et les applique à la base du transistor 112, ainsi qu'à l'enroulement 108 du transformateur 106. Le générateur d'impulsions 25 ou oscillateur 100 peut être du type à jonction unique, dont on obtient une impulsion typique d'une amplitude de 2 Volts et d'une durée de 10 microsecondes. Lorsqu'on applique une telle impulsion à la base du transistor de commutation 112 ce dernier est mis en circuit et devient conducteur. Par suite de ce changement d'état 30 du transistor 112, le courant circule à travers le parcours ou trajet émetteur-collecteur du transistor, l'enroulement 110 et l'enroulement de charge 116 reliés en série. Par suite de la circulation de courant à travers 1'enroulement primaire 110 du transformateur 106, un courant induit circule dans l'enroulement secon-35 dàire 108 de ce transformateur. Le courant induit dans l'enroulement secondaire 108 a une polarité telle qu'il intervient de façon à rendre le transistor 112 davantage conducteur ou à le mettre davantage en circuit. Dans son état totalement conducteur ou en circuit, le transistor de commutation 112 se sature, et le 70 00292 5 2027916 courant provenant de la source de tension 102 croît en fonction linéaire par suite de l'action de l'enroulement 116 de l'inducteur 114. Oe dernier commence à accumuler de l'énergie selon \ Li Au cours de la période transitoire , la circulation de courant à 5 travers l'enroulement 116 augmente jusqu'à produire la sajruration du transformateur 106. Dès que le -transformateur 106 a atteint son état de saturation, aucun courant n'est plus induit dans 1 'enroulement 108 du transformateur pour maintenir le transistor 112 à l'état conduc-10 teur. De même, du fait qu'aucun courant ne domine dans l'enroulement 108, le transistor 112 commence à perdre sa conductivité, c'est-à-dire à revenir à l'état non-conducteur. Pendant la période de temps qui s'écoule entre l'instant où le transistor commence à perdre son état conducteur et celui où il est totalement non-15 conducteur, la tension aux bornes de l'enroulement 110 du transfor-- mateur 106 diminue. Cette diminution de tension est due au fait que la polarité du flux magnétique variable produit dans le transformateur est inversée. Etant donné la condition suivant laquelle le changement de 20 flux magnétique associé au transformateur 106 subit une inversion de polarité, la polarité du courant induit dans l'enroulement 108, qui est fonction de ce flux magnétique, est également inversée. Cette inversion du sens de circulation du courant à travers l'enroulement 108 a pour conséquence de mettre davantage au repos le 25 transistor de commutation 112. Ainsi, cette inversion du courant à travers l'enroulement 108 sert à hâter la mise au repos du transistor 112. Lorsque le circuit passant par le transistor 112 s'est ainsi ouvert par suite de la mise à l'état de non-conductivité de ce 30 transistor, l'énergie qui s'était accumulée dans l'enroulement 118 pendant la période de conductivité du transistor 112 contraint le courant à circuler à travers cet enroulement 118 du circuit. Il s'ensuit que la tension aux bornes de la lampe 120 augmente jusqu'à produire l'allumage de celle-ci. Une fois allumée de cette 35 façon, la lampe est traversée par le courant d'une façon décroissante, ce qui libère dans la lampe l'énergie antérieurement emmagasinée dans l'enroulement 118. Contrairement à toute disposition classique où l'on utilise un transistor pour actionner une lampe à décharge gazeuse, la présente 70 00292 6 2027916 invention prévoit l'état dans lequel le fonctionnement du transistor et celui de la lampe sont.totalement décalés. Ainsi, la lampe est à l'état d'allumage ou de fonctionnement lorsque le transistor 112 n'est plus conducteur, et inversement. Une fois que la lampe 5 120 a été ainsi allumée, et que l'énergie préalablement emmagasinée a été libérée dans la lampe, une nouvelle impulsion apparaît à la sortie de l'oscillateur 100 afin d'amorcer un nouveau cycle. La commande d'atténuation de la lampe 120 peut être assurée par une variation de la fréquence de répétition des impulsions •[0 produites par l'oscillateur ou le circuit 100 émetteur d'impulsions. Le taux de répétition des impulsions est suffisamment élevé pour que l'oeil d'un observateur, en raison de la persistance rétinienne naturelle, ne perçoive pas le scintillement de la lampe. Ainsi, lorsque ce taux diminue, l'observateur précité s'aperçoit •J5 d'une diminution de l'intensité d'éclairement. Plus le taux est rapide, plus l'éclairement est brillant. Un autre procédé de réalisation de la commande d'atténuation consiste à maintenir constante la fréquence de répétition des impulsions et à faire varier la teneur en énergie de l'impulsion in-20 dividuelle. Une disposition de ce dernier genre fait l'objet de la Figure 2. Dans cette disposition visant à assurer l'atténuation du pouvoir d'éclairement de la lampe par variation de l'énergie des impulsions individuelles, on incorpore au transformateur de tempo-25 risation 106 un enroulement de commande 126 relié en série à une résistance variable 128. Cette combinaison en série de l'enroulement de commande 126 et de la résistance variable 128 est branchée à son tour aux bornes de la source de courant continu 102. Dans cette disposition, le générateur 124 d'impulsions à fréquence fixe 30 remplace l'oscillateur ou générateur d'impulsions 100 de la Figure 1. Le restant du circuit de la Figure 2 est analogue à celui de la Figure 1. En faisant varier le réglage de la résistance variable 128, le courant qui traverse l'enroulement de commande 126 subit une 35 variation correspondante. Par suite de cette variation du courant traversant l'enroulement de commande 126, le niveau initial du flux parcourant le noyau du transformateur 106 subit également une variation, ce qui se produit également pour l'énergie contenue à l'intérieur dé chaque impulsion individuelle. Cela est dû au fait 40 que la teneur en énergie de chaque impulsion individuelle dépend 70 00292 7 2027916 de la variation de flux dans le noyau du transformateur 106. Attendu que l'intensité d'éclairement de la lampe 120 est fonction de l'énergie appliquée à la lampe, l'action d'atténuation du pouvoir d'éclairement de la lampe peut être obtenue en diminuant la teneur 5 en énergie des impulsions individuelles, c'est-à-dire en faisant varier le courant à l'intérieur de l'enroulement de commande 126. Une autre disposition permettant d'atténuer l'intensité d'éclairement de la lampe 120 par variation de la largeur du train d'impulsions utilisé pour allumer cette lampe fait l'objet de la 10 Figure 3. Une telle variation de largeur ou de durée des impulsions peut être réalisée en utilisant me résistance variable 130 branchée en série avec l'enroulement 108, comme le montre la Figure 3* Dans cette disposition, la fréquence de répétition des impulsions reste constante, tandis que la largeur des impulsions varie par 15 suite du réglage de la résistance variable 130. Une diode de "verrouillage" 132 est prévue dans le circuit de la Figure 3 pour faire en sorte qu'aucune impulsion de ré-amorçage ne soit délivrée par le générateur d'impulsions 124 tant que le transformateur 106 n'a pas effectué son cycle complet. En même temps, la diode de verrouilla-20 ge 132 empêche l'application de tensions excessives au générateur d'impulsions ou oscillateur 124. 0e dernier est représenté plus en détail sur la Figure 3 que sur la Figure 2. la résistance 130 peut être du type non-linéaire, comme dans le cas d'un filament en tungstène. Une telle caractéristique sert 25 à limiter le courant d'application ou d'entrée de certaines lampes à décharge à haute pression. Dans ce cas, dès que l'arc a été amorcé la tension de la batterie est suffisamment élevée pour entretenir un courant continu à travers l'inducteur 114 alors que la lampe est encore froide. Le courant de lampe ne chute pas au terme de la 30 période de décharge. Ainsi, au début de l'impulsion de déclenchement suivante, le courant circule dans l'inducteur 114. Gela peut avoir pour conséquence l'établissement d'un courant dans le transistor 112 jusqu'à des niveaux nuisibles. Or, le courant obtenu en 130 est directement proportionnel 35 au courant de collecteur du transistor 112. La résistance ii130 peut être constituée par une lampe à filament de tungstène qui fonctionne au-dessous de sa tension nominale, soit au "coude" de la caractéristique volt-ampère du filament. Ainsi, le filament chauffe, la tension qui le traverse s'élève sensiblement ce qui 40 fait saturer plus tôt le transformateur de temporisation 106.Ainsi, 70 00292 8 2027916 1'accumulation d'énergie en 114 se trouve réduite. Au fur et à mesure que la lampe chauffe, le courant continu tend à chuter. La résistance 130 refroidit, sa résistance chute, la tension appliquée à l'enroulement 108 tombe rapidement, ce qui élargit de nou-5 veau l'impulsion. Oette succession de faits limite le courant d'application ou d'entrée afin qu'il ne soit que légèrement supérieur au courant normal ou nominal, ce qui protège l'élément de commutation 112. Des caractéristiques améliorées en ce qui concerne le fonc-10 tionnement de la lampe peuvent être obtenues par l'adoption de la disposition représentée Figure 4 du dessin. Dans ce circuit, un enroulement supplémentaire 138 est prévu sur l'inducteur 114. Cet enroulement 133 comporte un nombre relativement élevé de spires,ce qui augmente la tension de démarrage appliquée à la lampe. L'enrou-15 lement 138 est relié en série à un condensateur 142 qui limite la circulation du courant après l'allumage de la lampe 120. La résistance 144 en série avec le condensateur 142 sert à diminuer la dissipation d'énergie dans l'enroulement 138. L'ensemble des éléments en série précités, qui comprend l'enroulement 138, le conden-20 sateur 142 et la résistance 144 , est branché directement aux bornes de la lampe 120. Gomme le montre la Figure 4, des transistors supplémentaires peuvent être branchés en parallèle avec le transistor 112 afin de diminuer les conditions imposées à ce dernier transistor quant à la 25 délivrance de courant. Ainsi, les bases des transistors supplémentaires 146 sont reliées à la base du transistor 112. D'une façon analogue, les collecteurs et émetteurs des transistors 146 et 112 sont reliés entre eux. Par suite de ce mode d'interconnexion des transistors, ceux-ci sont reliés en parallèle et partagent de ce 30 fait les conditions de charge de courant qui leur sont imposées. Une autre caractéristique de la disposition représentée Figure 4 réside dans l'adjonction d'une bobine 140 formant un enroulement supplémentaire du transformateur 106. Cette bobine ou enroulement 140 sert à assurer l'équilibrage des impédances par 35 rapport au générateur d'impulsions 124. L'enroulement 140 agit sur l'enroulement 108 et, par conséquent, sert d'intermédiaire entre l'émetteur d'impulsions 124 et l'enroulement 108 du transformateur de temporisation. Ainsi, au lieu d'être branché directement sur l'enroulement 108, comme dans le cas des Figures 2 et 3, l'émet-40 teur d'impulsions est branché sur un enroulement 140 d'équilibrage 70 00292 9 2027916 d'impédances lequel agit à son tour sur l'enroulement 108. Par conséquent, la sortie de l'émetteur d'impulsions est appliquée directement à l'enroulement 140, ce qui permet un équilibrage plus serré des impédances par rapport à l'émetteur d'impulsions 5 124« Un enroulement supplémentaire 154 entourant l'inducteur 114 est prévu en série avec l'enroulement ou bobine 108. Cet enroulement complémentaire ou auxiliaire 134 contribue à son tour à améliorer les caractéristiques de démarrage de la lampe 120. Ainsi, grâce à l'incorporation de cet enroulement 134, les caractéris-10 tiques des impulsions sont modifiées de telle sorte que les caractéristiques de démarrage des impulsions se trouvent améliorées, ce qui rend plus sûr le démarrage de la lampe 120. Un enroulement de contre-réaction 136 formé autour de l'inducteur 114 est branché aux bornes de la source de courant continu 15 102 afin de restituer l'énergie à cette source au cas où la lampe ne parviendrait pas à s'allumer, la diode 148 reliée en série avec l'enroulement 136 sert à garantir que la circulation du courant s'effectue dans le sens correct pour assurer la réaction vers la source de courant continu. Ainsi, la diode 148 renvoie le courant 20 vers la source de courant continu tandis que, simultanément, elle empêche la mise en court-circuit de cette source par l'enroulement 136. les considérations analytiques qui déterminent le choix des éléments constitutifs permettant de réaliser un circuit fonction-25 nant correctement et conformément à la présente invention seront indiqués ci-après; voici tout d'abord la ^définition des symboles et expressions : Ebb = Tension d'alimentation de la batterie Vg = Tension de rupture (allumage) d'une lampe froide 30 Vg = Tension d'entretien Pq = Puissance dans la lampe sous intensité maximale ÎM118 a = Rapport d'élévation de tension = de l'inducteur 1U '»Î16 V, = Chute de tension en avant du transistor de commutation 35 t x = Rapport de conduction du transistor de commutation P = Puissance tirée de la batterie n P = Puissance de sortie vers la lampe o -A = Rendement 70 00292 10 2027916 1^ = Gourant (intensité) du transistor de commutation Ig = Gourant (intensité) de la lampe I = Valeur de pointe de l'intensité d'entrée P 5 YBè = Tension entre base et émetteur du transistor 112 L = Inductance de l'inducteur primaire 114 "^CiS = Tension maximale autorisée de collecteur à émetteur pour le transistor de commutation 112 T = Temps nécessaire au déroulement d'un cycle complet 10 = Changement de la densité du flux dans l'inducteur 114 A = Section transversale du noyau de fer. le choix du transistor de commutation 112 s'opère en fonction d' 1^ , c'est-à-dire de la valeur de pointe du courant ou in-15 tensité d'entrée. Cette valeur peut par ailleurs être déterminée d'après des considérations basées sur les relations de conception ou de forme concernant l'inducteur 114. En supposant qu'à l'instant t = 0 le transistor 112 reçoive une impulsion de déclenchement de l'émetteur d'impulsions 100 ou 124, le transformateur de 20 temporisation 106 interviendra pour réagir d'une façon positive afin de mettre plus rapidement le transistor dans son état conducteur . L'action se déroule de telle sorte qu'il en résulte un état d' "avalanche" dans la mise du transistor à l'état conducteur. Durant cette période transitoire, un courant d'intensité 1^ s'é-25 tablit jusqu'au moment de la saturation du transformateur 106. Le courant de collecteur du transistor est alors écarté en dérivation par la faible valeur de l'inductance primaire du transformateur de temporisation 106. Par conséquent, le courant de collecteur diminue et réduit davantage, de ce fait, l'action de commande de la base de 30 ce transistor. Le transistor le commutation 112 parvient donc en "avalanche" à son état de non-conduction, par l'effet de commutation produit. 8i l'on désigne par XT le temps de saturâtion,nous aurons : (Bbb-Vt ) (XI) (1Q) 35 I de pointe où L est établi par l'intervalle ou entrefer existant entre les faces magnétiques du noyau de 1'inducteur. Attendu que la puissance d'entrée est égale à la tension de la batterie multipliée 70 00292 n 2027916 30 35 par la valeur moyenne du courant d'entrée (en supposant que l'impédance de la batterie soit suffisamment faible pour pouvoir être négligée), nous aurons en outre : 2Po 1 de pointe = : ( 11 ^ Hf| Ebb £x + 1 ~x j 10 En déterminant le rapport d'élévation de tension "a" , le transistor de cximmutation 112 a effectué cette commutation à l'instant t = XT , et l'intensité 1^ tombe à zéro. Attendu que les ampères-tours d'un inducteur ne peuvent pas changer instantanément, l'intensité est commutée en 1^ dans l'enroulement 118 15 de l'inducteur 114, et elle est donnée par l'expression I /a. pointe Les formes d'onde des intensités 1^ et I2 , de même que la tension obtenue aux bornes de la lampe 120, sont indiquées sur le diagramme de la Figure 5. 20 Le courant de transition est accompagné par une tension transitoire élevée, et attendu que l'amplitude de cette tension transitoire n'est limitée que par la tension de rupture de la lampe 120, celle-ci s'allume. Cette tension de rupture est désignée par l'expression V-g . Cette tension de pointe ou de rupture 25 est renvoyée au transistor 112 qui est maintenant en état de blocage, attendu que les enroulements 116 et 118 sont étroitement accouplés sur le transformateur ou inducteur 114* .fin se basant sur la tension maximale de collecteur à émetteur , on détermine d'après la valeur nominale du tran- max sistor choisi, à savoir : VU - Ebb - Cî2) a = Yqb - Ebfe max L'équation (12) indique que le rapport a est fixé ou déterminé par les caractéristiques de la lampe, la tension de la batterie et le fonctionnement siîr du transistor de commutation 112. 70 00292 12 2027916. 10 25 Le rapport de conduction Z peut être déterminé en se référant à la Figure 6 qui montre la forme d'onde de la tension produite aux "bornes de l'enroulement 116 de l'inducteur 114» Si l'on néglige la résistance de l'enroulement et la zone d'impulsion d'allumage , la tension aux bornes de l'inducteur doit être nulle si l'on prend la moyenne d'un cycle total. Par conséquent : Vg - Ebb X = (a - 1) Ebb - aV^ + Vg (13) Cette équation (13) est basée sur le postulat que la lampe 120 est continuellement conductrice pendant toute la période ( 1 - X ) î . 15 Pour s'assurer que le noyau magnétique de 1'inducteur 114 ne sature pas et pour déterminer la perte de noyau dudit inducteur, il est indispensable de déterminer la densité de pointe du flux qui se produit au moment de la commutation du transistor de commutation 112. D'après la Figure 7 , et en supposant que l'intensité 20 de la lampe est faible au terme d'un cycle complet ; XT (Ebb - Vt) 108 A. b — (14) AC N12 AC La perte de noyau peut être déterminée d'après les spécifications et les diagrammes du fabricant. Pour déterminer la perte dans le cuivre de l'inducteur 114» il est indispensable de calculer les valeurs rms ou efficaces 30 des intensités dan,s les enroulements de cet inducteur. En désignant respectivement par et les valeurs efficaces des enrou lements 116 et 118 . on aura î 35 '116 P V 3 3a,2 1-x I,.* = I_ \/- -3- (15) I118 I / 1-X P il (16) 70 00292 13 2027916 Le second terme sous le radical de l'Equation (15) désigne la contribution du courant de lampe au chauffage de 11 enroulement primaire 116. Cependant, ce second terme peut généralement être négligé en comparaison du premier terme sous le radical. 5 Le transformateur de temporisation est un petit transformateur de courant, du type à saturation, dans lequel le primaire est relié en série au collecteur du transistor 112.L'enroulement secondaire de ce transformateur est branché entre le trajet base-émetteur du transistor. Le rapport de transformation de ce transformateur est 10 donné par la relation suivante : N108 (3 = (17) *110 15 où désigne le gain de courant de commutation du transistor, dams le cas correspondant aux conditions les plus critiques. L'intervalle de temps XT est déterminé par l'interaction des caractéristiques magnétiques du transformateur de temporisation 106 avec la tension VBE de la jonction base-émetteur sur l'en-20 roulement 108. far conséquent : N108 Ac A BAC XT = — x 10"° (18) VBE 25 °ù A Baq désigne le changement de densité du flux, Ac est le noyau magnétique , H^Qg le nombre de spires de 1'enroulement 108 et Vgjj, la tension base-émetteur du transistor 112 . En disposant un enroulement de commande 126 sur le noyau du transformateur de temporisation 106, on peut réaliser ce noyau sous 30 forme d'un toroïde avec noyau magnétique en boucle carrée. Le ryau sera choisi de façon à obtenir l'égalité : A B = 2B (19) - ** max s - ' où Bg désigne la densité du flux de saturation. Un. noyau toroïdal 35 pour le transformateur de temporisation 106 se sature plus rapidement qu'un noyau lamellaire, et cela se traduit par une diminution des pertes de puissance dans le transistor. 70 00292 H 2027916 Dans une variante de réalisation du transformateur de temporisation 106, le noyau se compose de tôles du type "El" ou "F" qui possèdent un entrefer naturel. Attendu que l'acier pour transformateur n'a qu'une faible rétentivité magnétique, l'entrefer 5 réduit est favorable pour établir le noyau de façon que BQ = 0. Suivant un procédé de commande de la durée des impulsions, on ajoute ou on retire des tôles. Une fois le réglage effectué, la durée des impulsions de temporisation est permanente, le principe de ce procédé peut être dérivé de l'Equation (14) qui indique que 10 XT est proportionnel à 1 . L'autre procédé de contrôle de la lar-geur d'impulsion réside dans la disposition de la Figure 3 où la résistance variable 130 est relié* en série avec la base du transistor 112. En plus des fonctions déjà signalées, la diode de verrouillage 132 empêche le décalage de fréquence de 1'oscilla-15 teur ou émetteur 124, par suite de la tension de réenclenchement du flux naturel du transformateur de temporisation 106. Lorsque la valeur de la résistance 130 augmente, la tension aux bornes de l'enroulement 108 croit également. D'après l'Equation (18), on peut constater que augmente lorsque croit la valeur de la ré-20 sistance 130, ce qui diminue XT . Les pertes de circuit par suite de l'insertion de la résistance 130 dans le cas de la Figure 3 sont faibles, attendu que la p puissance de sortie est sensiblement proportionnelle à (XI) . Au cours de l'analyse qui précède, on a envisagé de simples 25 caractéristiques de chute de courant d'ordre linéaire, comme l'indique la Figure 5. Toutefois, les caractéristiques réelles tension-intensité d'une lampe fluorescente-type ne sont pas linéaires et comportent des caractéristiques d'hystérésis très prononcées ; L'erreur introduite par le calcul n'affecte cependant que la va-30 leur du courant rms ou efficace dans l'enroulement haute-tension de l'inducteur 114. Lorsqu'on calcule la perte totale de transformateur de cet inducteur, l'effet dû à cette imprécision est négligeable • L'impédance équivalente de source ou de la batterie varie 35 selon l'état de charge de celle-ci et de son comportement cyclique antérieur. Toutefois, dans le cas de batteries au nickel-cadmium et au plomb-acide, l'impédance de source est suffisamment faible pour que l'on puisse désigner la tension moyenne aux bornes par le symbole Ebb , l'inducteur 114 étant en circuit. Les batteries au 70 00292 15 2027916 carbone-zinc ont une impédance de source relativement élevée. Il est avantageux de prévoir m condensateur de dérivation de courant alternatif entre les bornes de la batterie pour améliorer le rendement du système de conversion d'énergie. 5 Au cours du fonctionnement du circuit représenté Figure 4 ,les impulsions produites par l'émetteur d'impulsions ou générateur 124 rendent le transistor 112 conducteur. Il s'ensuit que le condensateur 142 se charge à travers la diode 122. Au terme de la période conductrice le transistor 112 effectue sa commutation, la surten-10 sion produite dans l'enroulement 138 est superposée à la tension accumulée pendant ledit cycle de conduction et par conséquent la sollicitation produite par cette tension de crête sur l'enroulement 138 est réduite au minimum. lia tension de la lampe s'élève alors jusqu'au niveau de rupture de la lampe, et à cet instant 15 l'arc est amorcé et la lampe s'allume, lorsque l'are a été amorcé, le condensateur 142 limite le courant circulant à travers l'enroulement 138 car il s'agit d'un élément à haute impédance. A cet instant, le fonctionnement et le contrôle du circuit s'effectuent de la même façon que dans le cas décrit plus haut au sujet de 20 l'inducteur 114. l'enroulement 136 de cet inducteur 114 sert de protection automatique au cas où l'arc de la lampe ne serait pas amorcé lorsqu'on le désire, ou si le courant venait accidentellement à manquer dans la lampe. Ainsi, l'énergie accumulée dans l'inducteur 114 est renvoyée, par réaction, à la source de cou-25 rant continu. Si ces enroulement et diode n'étaient pas prévus,la tension aux bornes du transistor 112 augmenterait jusqu'à ce que la rupture se produise, l'enroulement 136 et la diode 148 servent en effet de dispositif de sécurité en fournissant un parcours de retour temporaire pour cette énergie, en direction de la source de 30 courant, le nombre de spires de l'enroulement 136 est choisi de façon qu'aucun courant n'y circule pendant le fonctionnement normal. lorsque l'enroulement 136 est utilisé pour assurer sa fonction de sécurité, la tension collecteur-émetteur du transistor 112 est maintenue pour plus de sécurité à une valeur suffisamment bas-35 se, au-dessous du niveau de rupture. Il est évident que chacun des éléments décrits ci-dessus,soit deux ou un plus grand nombre de ces éléments, peut également être avantageusement utilisé dans d'autres types de circuits de commande et d'alimentation de lampes à décharge gazeuse en dehors de 70 00292 16 2027916 ceux décrits ci-dessus. Bien, que l'invention ait été décrite et représentée en se référant à un dispositif de commande de lampe à décharge gazeuse, il convient de souligner que l'invention n'est nullement limitée 5 aux seuls détails indiqués ici, car de nombreuses modifications et variantes de construction peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. 70 00292 t7 2027916 RiTlNDICA!l!I0H3 1.- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement d*une lampe à décharge gazeuse, laquelle est caractérisée en ce qur elle comprend, en combinaison avec une lampe à décharge ga-5 zeuse destinée à être allumée et maintenue allumée après amor çage d'un arc à l'intérieur de cette lampe; une source de courant continu reliée dans le circuit à ladite lampe ; un inducteur inséré dans ce circuit ; un générateur d'impulsions relié à la source de courant continu et propre à émettre un train 10 d'impulsions ; et un dispositif de commutation branché dans ce circuit et actionné par le générateur d'impulsions de façon à faire puiser le courant continu fourni par ladite source de tension continue et destiné à la lampe à décharge gazeuse précitée. 15 2.- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse, suivant la Revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif pour modifier le taux ou la cadence de répétition desditea impulsions. 3»- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement 20 d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif pour modifier la forme des impulsions produites par le générateur d'impulsions afin de modifier l'énergie totale que détient chaque impulsion. 25 4«- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de modification comprend un transformateur à noyau ferromagnétique, un enroulement primaire enroulé autour de ce noyau et relié en série audit 30 dispositif de commutation, ainsi qu'un enroulement secondaire entourant ledit noyau et accouplé magnétiquement audit enroulement primaire. 5.- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 1 , 35 caractérisée en ce que ledit inducteur comprend un noyau ferromagnétique, un enroulement primaire d'inducteur branché entre ladite source de tension continue et ledit transformateur , et un enroulement secondaire d'inducteur accouplé 70 00292 18 2027916 magnétiquement à 11 enroulement primaire de l'inducteur par l'intermédiaire dudit noyau ferromagnétique et relié à ladite lampe ainsi qu'audit enroulement primaire d'inducteur* 6.- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement 5 d'.une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un transistor qui sert de dispositif de commutation, un enroulement primaire sur le noyau dudit transformateur, lequel enroulement primaire est relié en série au trajet émetteur-collecteur dudit 10 transistor, un enroulement secondaire du noyau dudit trans formateur, relié en parallèle au trajet base-émetteur dudit transistor, un noyau d'inducteur, un enroulement primaire sur ce noyau, lequel est branché entre l'enroulement primaire du noyau du transformateur et ladite source de cou-15 rant continu, et un enroulement secondaire d'inducteur sur ledit noyau d'inducteur, ce dernier enroulement étant branché entre la lampe et l'enroulement primaire du noyau du transformateur* 7*- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement 20 d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif à diode branché entre la lampe et l'enroulement secondaire de l'inducteur « 8.- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement 25 d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif auxiliaire de commutation branché entre la source de tension continue et le générateur d'impulsions pour assurer la mise en circuit et hors qircuit de ce générateur. 50 9.- Une disposition de circuit pour assurer le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 4» caractérisée en ce qu'il est prévu un enroulement de commande dans ledit transformateur pour contrôler et faire varier la durée desdites impulsions, ainsi qu'une résistance variable reliée en série à cet enroulement de commande pour faire varier le courant à travers cet enroulement de commande,la combinaison en série de cet enroulement de commande et de cette résistance variable étant branchée en parallèle sur ladite source de tension continue « 35 40 70 00292 19 2027916 10.- Une disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 4,caractérisée en ce qu'elle comprend une résistance variable branchée en série avec ledit enroulement de commande dans ledit transformateur afin de 5 faire varier la durée desdites impulsions. 11.- Une disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 10, caractérisée en ce qu' elle comprend une diode branchée entre la lampe et le dispositif de commutation pour protéger le générateur d'impul- 10 sions contre des tensions excessives. 12.- ïïne disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 6, caractérisée en ce qu' elle comprend un enroulement auxiliaire de démarrage sur ledit noyau d'inducteur, cet enroulement étant branché aux 15 bornes de la lampe afin d'augmenter la tension de démarrage appliquée à la lampe. 13.- Une disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 6, caractérisée en ce qu' elle comprend un enroulement élévateur de tension soir ledit 20 noyau d'inducteur, cet enroulement étant relié en shunt par rapport à l'enroulement secondaire porté par le noyau du transformat eur. 14.- Une disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 6, caractérisée en ce qu1 25 elle comprend un enroulement de sécurité sur ledit noyau d'inducteur, cet enroulement étant relié aux bornes de la source de courant continu, ainsi qu'une diode branchée en série avec ledit enroulement de sécurité pour renvoyer de l'énergie à ladite source de courant continu au cas où la 30 lampe ne s'allumerait pas après application d'une impulsion d'allumage à cette lampe. 15.- Une disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 6, caractérisée en ce qu' elle comprend un enroulement sur ledit noyau de transforma- 35 teur pour contrôler l'énergie appliquée aux impulsions indi viduelles dudit train d'impulsions. 70 00292 20 2027916 16.- Une disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un transistor qui constitue ledit dispositif de commutation ainsi qu'un transistor auxiliaire relié en parallèle 5 avec le précédent pour réduire le courant de charge de ce transistor de commutation. 17.- Une disposition pour le fonctionnement d'une lampe à décharge gazeuse suivant la Revendication 12, caractérisée en ce qu1 elle comprend un condensateur relié en série à 1'énroulement 10 auxiliaire de démarrage afin de limiter le courant qui tra verse cet enroulement.