Brevet FR2065596A1 — publié le 19710730

La présente invention concerne un circuit de commande de l'amorçage et du fonctionnement d'une lampe électrique à décharge alimentée par une source de courant alternatif et l'une de ses applications importantes concerne l'amorçage et le fonctionnement 5 d'une lampe à décharge à vapeur de mercure, basse pression, alimentée par une source de courant alternatif de 50 Hz ou 60 Hz. Un circuit selon l'invention, destiné à amorcer une lampe à décharge électrique à l'aide d'une source de courant alternatif, comprend un circuit régulateur capacitif monté en série avec les 10 deux bornes de la lampe entre deux bornes d'entrée qui appliquent la tension d'alimentation à la lampe et au circuit régulateur capacitif , le montage comprenant également un circuit de charge comprenant un ou plusieurs éléments de circuit non linéaires permettant au circuit régulateur capacitif d'être chargé à une tension 15 sensiblement égale au double (ou à une valeur supérieure au double) de la tension de pointe de la source,de manière à appliquer aux bornes de la lampe une tension sensiblement égaletrois fois (ou à plus de trois fois) la tension de pointe de la source en vue de son amorçage. 20 Le circuit régulateur capacitif peut être divisé en deux par ties dont chacune est montée entre une borne" d ' entrée et une borne de la lampe. Chacune des deux parties du circuit régulateur capacitif peut comporter son circuit de charge individuel comprenant un élément de circuit non linéaire. 25 Le circuit peut également comporter un circuit régulateur in- , ductif qui peut être 1'enroulement d'un transformateur à flux de . dispersion. Selon un mode de réalisation, le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties sensiblement égales dont chacune est mon-30 tée de manière à être chargée à une tension sensiblement égale au double de la tension de pointe de la source, tandis que sa seconde partie est montée de manière à être chargée à une tension sensiblement égale à la tension de pointe de la source, de manière que la tensioijâppliquée aux bornes de la lampe soit sensiblement égale à 35 quatre fois la tension de pointe de la source afin d'assurer l'amorçage de la lampe. 70 39051 -2- 2065596 En variante, le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties sensiblement égales qui sont montées toutes deux de manière à être chargées à une tension sensiblement égale au double de la tension de pointe de la source et une tension égale sensible-5 ment à cinq, fois, la tension, de pointe de la source peut être appliquée aux bornes de la lampe afin de l'amorcer. Lorsque le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties, le circuit régulateur inductif peut être monté en série avec l'une des parties, ou bien il peut être divisé de la même ma-10 nière en deux parties dont chacune est montée en série avec l'une des. parties du circuit régulateur. D'autres- avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va sui-• vre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre ex-15 plieatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins : ■ -les figures 1 à 8 sont les schémas de circuit de huit montages différents selon l'invention. 20 la figure 1 représente un circuit comprenant deux bornes 1 et 2 auxquelles une lampe 3 qui doit être amorcée est connectée. Un circuit régulateur comprenant un condensateur 4 et une bobine d'arrêt 5 est monté en série avec les bornes 1 et 2 de la lampe par rapport à des bornes d'entrée 6 et 7 qui sont destinées à être con-25 nectées à une sourqe de courant alternatif fournissant le courant de fonctionnement de la lampe. La combinaison d'une diode S et d'un condensateur 9 montés en série est connectée aux bornes d'entrée 6 et 7» la cathode de la diode 8 étant connectée à là borne d'entrée 6 qui constitue la borne de "phase" et le condensateur étant con-30 necté à la borne d'entrée 7 qui constitue la borne "neutre". Une combinaison d'une diode 10 et d'une résistance T1 montées en série est montée en parallèle sur la diode 8 et le condensateur 4* la cathode de- la diode 10 étant connectée à la jonction entre la diode 8. et le condensateur 9 et la résistance 11 étant connectée à la 35 jonction entre la bobine 5 et le condensateur 4. Pendant le fonctionnement du circuit de la figure 1 et avant que la lampe 3 ne soit amorcée, le courant de la source passe par 70 39051 -3- 2065596 la diode 8 et charge le condensateur 9 à la tension de pointe V de là source, une tension inverse de pointe de 2V apparaissant alors aux bornes de la diode 8. En conséquence, le condensateur 4 du circuit régulateur est chargé à une tension de pointe 2V par 5 1*intermédiaire de la diode 10 et de la résistance 11. La borne 1 de la lampe est maintenue de ce fait négative par rapport à la borne d'entrée de phase 6 et sa tension est sensiblement 2V. Ces tensions ne produisent que des fuites négligeables dans les condensateurs 4 et 9• Lorsque la tension de la borne de phase 6 est à sa 10 valeur négative maximale, la tension de la borne 1 de la lampe atteint une valeur négative sensiblement de 3V par rapport à la borne 2 de la lampe et la lampe 3 s'allume. Lorsque la lampe 3 est allumée, les diodes 8 et 10, ,1e condensateur 9 et la résistance 1t cessent de jouer un rôle important dans le fonctionnement du circuit. 15 La résistance 11 est choisie de manière que sa valeur soit relativement élevée et dpanière que le courant qui passe par la diode 10 montée en shunt sur les bornes 1■et 2 de la lampe soit faible en comparaison du courant de fonctionnement passant par la lampe 3. Si on suppose une tension efficace d'alimentation de 240 volts, la 20 valeur de pointe de la tension JV est sensiblement de 1020 volts et permet l'allumage- de nombreux types de lampes électriques 3 à décharge. Les valeurs des éléments d'un circuit tel que celui représenté sur la figure 1 utilisé pour le fonctionnement d'une lampe fluores-25 cente de 2,40 mètres et d'un diamètre de 38 mm à», l'aide d'une source de courant alternatif de 240 volts 50 Hz ont été les suivantes : régime 680 volts La figure 2 représente vin circuit comprenant deux bornes 1 et 2 auxquelles est connectée la lampe 3 qui doit être amorcée. Un cir-35 cuit régulateur comprenant deux condensateurs 14 et 15 et deux bobines d'arrêt 16 et 17 est monté en série avec les bornes 1 et 2 par rapport à des bornes d'entrée 6 et 7 d'une source de courant 30 Condensateur 4 Condensateur 9 Bobine 5 Résistance 11 Diode 8 7»2 microfarads 1 microfarad 0,56 henry 22 kilo-ohms tension inverse de pointe de 70 39051 -4- 2065596 alternatif d'une tension de pointe V. La combinaison du condensateur 14 et de la bobine 16 en série est montée entre la borne d'entrée de phase 6 et la borne 1. de la lampe et elle est sensiblement identique à la combinaison en série du condensateur 15 et de 5 la bobine 17 qui est montée entre la borne d'entrée neutre 7 et la borne 2 de la lampe. Le circuit régulateur est ainsi divisé en deux parties sensiblement identiques. Une combinaison d'une diode 18 et d'une résistance 19 en série est montéè entre la borne d'entrée neutre 7 et la lampe 1 de la borne, la cathode de la diode étant con-10 nectée à la borne 7 et la résistance étant connectée à la borne 1. Une combinaison semblable d'une diode 20 et d'une résistance 21 en série est montée entre la borne d'entrée de phase 6 et la borne 2 de la lampe, l'anode de la diode étant connectée à la borne 6 et la résistance à la borne 2. 15 Pendant le fonctionnement du circuit de la figure 2, les deux diodes 18 et 20 chargent les deux parties du circuit régulateur capacitif constitué par les condensateurs 14 et 15 de manière qu'avant que la lampe 3 ne s'amorce, la tension de la borne 1* soit une tension négative de 2V, tandis que celle de là borne 2 est une tension 20 positive de V. La tension totale aux bornes 1 et 2 de la lampe est de ce fait égale à 3V qui produit l'allumage de la lampe 3. Lorsque la lampe est amorcée, les diodes 18 et 20 cessent de jouer un rôle important dans le fonctionnement du circuit, car les résistances 19 et 21 dont les valeurs sont relativement élevées empêchent les 25 diodes de shunter la lampe 3 et permettent le passage de son courant de fonctionnement. Il n'est pas èssentiel que le circuit régulateur inductif soit divisé en deux parties et, comme on le voit sur les figures 3 et 4» il est possible de n'utiliser qu'une seule bobine d'arrêt 30 22 avec un circuit régulateur capacitif divisé en deux parties sensiblement égales constituées par les condensateurs 14 et 15. Lorsque le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties constituées par les condensateurs 14 et 15» il n'est pas essentiel que la bobine d'arrêt unique 22 soit montée entre le con-35 densateur 14 et la.borne 1 de la lampe, comme représenté sur les figures 3 et 4 et elle peut être montée entre la borne d'entrée de phase 6 et le condensateur 14» comme représenté sur la figure 5. 70 39051 -5- 2065596 De plus, il n'est pas obligatoire que les points du circuit auquel sont connectées les combinaisons en série constituées par les diodes 18 et 20 et les résistances 19 et 21, soient ceux qui sont représentés sur la figure 2 et il est possible de les faire varier 5 de la manière représentée sur les figures 3 et 4. Il faut simplement que les éléments, par l'intermédiaire desquels s'effectue la charge, soient connectés au côté lampe du condensateur qui est chargé. On comprend que le fait de diviser l'impédance capacitive en deux parties sensiblement égales ne modifie pas le volume de ma-10 tière active utilisé dans l'ensemble du circuit régulateur capacitif, si l'on suppose que les efforts diélectriques sont constants. En conséquence, la valeur de la capacité de chaque élément du circuit régulateur divisé est le double de celle d'un élément .simple correspondant,mais sa tension de régime n'est que la moitié de cel-15 le de ce dernier. L'énergie totale emmagasinée qui est proportionnelle au volume du diélectrique si les efforts diélectriques sont 2 maintenus .constants, est de 1/2CE pour un ensemble simple et de 2 x 1/2. M ,c'est-à-dire également 1/2CE^ pour les ensembles divisés, où E est la valeur de pointe de la tension alternative 20 qui apparaît aux bornes d'un condensateur simple, Sur la figure 6, l'enroulement primaire 23 d'un transformateur 24 à flux de dispersion est connecté aux bornes d'entrée 6 et 7 d'un circuit identique à celui de.la figure 1,à l'exception du fait que la bobine d'arrêt-5 a été supprimée et que le circuit ré-25 gulateur inductif est constitué par l'enroulement' secondaire du transformateur. Le circuit de la figure 6 fonctionne d'une manière semblable à celle qui a été décrite pour le mode de réalisation de la figure 1,mais le transformateur 24 élève la tension d'alimentation et, de ce fait, le montage convient particulièrement pour des 30 lampes à décharge fonctionnant à une tension élevée. Les circuits représentés sur les figures 2 à 5 peuvent comporter également des transformateurs à flux de dispersion et leurs bobines d'arrêt peuvent être supprimées. Dans les circuits décrits, la tension d'amorçage appliquée 35 aux bornes 1 et 2 de la lampe est sensiblement égale à trois fois la tension de pointe Y du courant alternatif d'alimentation mais, flanfl certains cas, cette tension 3V peut être insuffisante pour 70 39051 -6- 2065596 l'amorçage de la lampe. Les circuits représentés sur les figures 7 et 8 appliquent aux bornes 1 et 2 de la lampe des tensions d'amorçage supérieures à trois fois la tension de pointe V de la source de courant alternatif. 5 La figure 7 représente un circuit comprenant deux bornes 1 et 2 entre lesquelles est montée une lampe 3 qui doit être amorcée. Un circuit régulateur comprenant deux condensateurs 25 et 26 et une bobine d'arrêt 27 est monté en série avec les bornes 1 et 2 par rapport aux bornes d'entrée 6 et 7 d'une source de courant alterna-10 tif dont la tension de pointe est V. Là combinaison du condensateur 25 et de la bobine 27 en série est montée entre la borne d'en-, trée de phase 6 et la borne 1 et' le condensateur 26 est monté entre la borne d'entrée neutre 7 et la borne 2 de la lampe. Les valeurs des condensateurs 25 et 26 sont sensiblement égales. Une combinai-15 son d'une diode 28 et d'un condensateur 29 en série est-montée,d'une part entre la jonction située entre la bobine 27 et le condensateur 25 et,d'autre part la borne d'entrée neutre 7r la cathode de la diode étant connectée à la jonction située entre les deux éléments et le condensateur étant connecté à la borne d'entrée 7. Une combi-20 naison d'une diode 30 et d'une résistance 31 en série est montée en parallèle sur la diode 28 et le condensateur 25» la cathode de la diode 30 étant connectée à la jonction située entre la diode 28 èt le condensateur 29 et la résistance 3î étant connectée au condensateur 25. Une combinaison d'une diode 32 et d'une résistance 25 33 en série est montée entre la borne d'entrée 6 et la borne 2 de la lampe, l'anode de la diode 32 étant connectée à la borne d'entrée 6 et la résistance 33 étant connectée à la borne 2. Pendant le fonctionnement du circuit de la figure 7 et avant que la lampe 3 ne soit amorcée, le courant de la source passe par 30 la diode 28 et charge le condensateur 29 à sa valeur de pointe Y, une tension de pointe inverse de 2V apparaissant aux bornes de la diode 28. En conséquence, le condensateur 25 du circuit régulateur est chargé à une tension de pointe 2Y par la diode 30 et la résistance 31. La borne 1 de la lampe est, de ce fait,maintenue négative 35 par rapport à la borne d'ehtrée de phase 6 et sa tension est sensiblement de 2Y. En même temps, le courant de la source passe par la diode 32 et charge le condensateur 26 a sa tension de pointe Y. En 70 39051 -7- 2065596 conséquence, lorsque la tension négative de la borne de phase 6 est maximale, la tension de la borne 1 atteint une valeur négative qui est sensiblement égale à 4Y par rapport à la borne 2 et la lampe 3 s1amorce. Lorsque la lampe 3 est allumée, la diode 28, le con-5 densateur 29, la diode 30, la résistance 31, la diode 32 et la résistance 33 cessent de jouer un rôle important dans le fonctionnement du circuit. Les valeurs des résistances 31 et 33 sont choisies de manière à être relativement élevées et les courants qui passent par les diodes 30 et 32 montées en shunt sur les bornes 1 et 2 sont 10 faibles en comparaison du courant de fonctionnement passant par la lampe 3. Le circuit représenté sur la figure 8 comprend deux bornes 1 et 2 entre lesquelles est montée une lampe 3 qui doit être amorcée. Un circuit régulateur comprenant deux condensateurs 35 et 36 et une 15 bobine d1 arrêt 37 est monté en série avec les bornes 1,ét 2 par rapport à des bornes d'entrée 6 et 7 d'une source de courant alternatif dont la tension de pointe est Y.. La combinaison du condensateur 35 et de la bobine 37 en série est montée entre la borne d'entrée de phase 6 et la borne 1 et le condensateur' 36 est monté entre la bor- ' 20 ne d'entrée neutre 7 et la borne 2. Les valeurs des condensateurs 35 et 36 sont sensiblement égales. Une combinaison d'une diode 38 et d'un condensateur 39 en série est connectée aux bornes d'entrée 6 et 7, la cathode de la diode étant connectée à la borne d'entrée de phase 6 et le condensateur étant connecté à la borne neutre 7. 25 Une combinaison d'une diode 40 et d'une résistance 41 en série est montée én parallèle sur la diode 38 et le condensateur 35 » la cathode de la diode 40 étant connectée à la jonction située entre la diode 38 e.t le condensateur 39* la résistance 41 étant connectée à la jonction située entre le condensateur 35 et la bobine 37. Une com-30 binaison d'une diode 42 et d'un condensateur 43 en série est connectée aux bornes d'entrée 6 et 7» l'anode de la diode 42 étant connectée à la borne d'entrée neutre 7 et le condensateur 43 étant connecté à la borne d'entrée de phase 6. Une combinaison d'une diode 44 et d'une résistance 45 en série est montée en parallèle sur la 35 diode 42 et le condensateur 36, l'anode de la diode 44 étant connectée à la jonction située entre la diode 42 et le condensateur 43 et la résistance 45 étant connectée à la borne 2 de la lampe. 70 39051 -8- 2065596 Pendant le fonctionnement du circuit de la figure 8 et avant que la lampe 3 ne soit amorcée, le courant de la source passe par la diode 38 et charge le condensateur 39 à la tension de pointe V de la tension d'alimentation et une tension inverse de pointe de 5 2Y apparaît alors aux bornes de la diode 38. En conséquence, le condensateur 35 du circuit régulateur est chargé à une tension de pointe de 2Y par la diode 40 et la résistance 41. La borne 1 de la lampe est maintenue de ce fait négative par rapport à la borne dlentrée de phase 6 et sa tension est sensiblement 2Y. En même 10 temps, le courant de la source passe par la diode 42 et charge le condensateur 43 à sa tension de pointe Y, de sorte qu'une tension inverse de pointe de 2V apparaît aux bornes de la diode 42. En conséquence, le condensateur 36 du circuit régulateur est chargé à une tension de pointe de 2Y par la diode 44 et la résistance 45. lia bor-15 ne 2 de la lampe est maintenue positive par rapport à la borne d'entrée neutre 7 et sa tension est sensiblement 2Y. Il en résulte que lorsque la tension de la borne de phase est négative et maximale, la tension de la borne 1 de la lampe est négative, elle est sensiblement de 5V par rapport à la borne 2 et la lampe 3 s'amorce. Lors-20 que la lampe 3 est allumée, la diode 38, le condensateur 39» diode 40, la résistance 41, la diode 42, le condensateur 43» la diode 44 et la résistance 45 cessent de jouer un rôle important dans le fonctionnement du circuit. Les valeurs des résistances 41 et 45 sont choisies de manière à être relativement élevées et les cou-25 rants passant par les diodes 40 et 44 qui sont montées en shunt sur les bornes 1 et 2 de la lampe sont faibles en comparaison du courant de fonctionnement qui passe par la lampe. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu1 30 elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 70 39051 -9- 2065596 REVENDICATIONS 1. Circuit de commande de l'amorçage d'une lampe électrique à décharge à l'aide d'une source de courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit régulateur capacitif monté en série 5 avec deux bornes de la lampe entre deux bornes d'entrée qui appliquent la tension de la source aux bornes de la lampe et à celles du circuit régulateur capacitif, le montage comprenant un circuit de charge comportant un ou plusieurs éléments de circuit non linéaires permettant au circuit régulateur capacitif d'être chargé à une 10 tension sensiblement égale au double (ou supérieure au double) de la tension de pointe de la source et,de ce fait, une tension sensiblement égale à trois fois (ou supérieure à trois fois) la tension de point§&e la source peut être appliquée aux bornes de la lampe afin de l'amorcer. 15 2. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que .capacitif le circuit régulateur/est divisé en deux parties dont chacune est montée entre une borne d'entrée et une borne de la lampe. 3. Circuit suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque partie du circuit régulateur capacitif comprend un circuit 20 de charge individuel comprenant un élément de circuit non linéaire* 4. Circuit suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de circuit non linéaire de chaque circuit de charge est une diode. 5. Circuit suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu' 25 une résistance est montée en série avec chaque diode afin d'empêcher cette dernière de former un shunt à faible résistance aux bornes de la lampe, lorsque celle-ci a été amorcée. 6. Circuit suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un circuit régulateur inductif est mon- 30 té en série avec les bornes de la lampe entre les bornes d'entrée. 7. Circuit suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties dont chacune est connectée à une borne d'entrée, un circuit régulateur inductif étant monté en série avec l'une 35 des parties du .circuit régulateur. 70 39051 -10- 2065596 8. Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties dont chacune est connectée à une borne de la lampe, un circuit régulateur inductif étant monté en série avec 5 l'une des parties du circuit régulateur capacitif. 9. Circuit suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit régulateur inductif est constitué par un enroulement d'un transformateur à flux de dispersion. 10. Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, 10 caractérisé en ce que le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties dont chacune est connectée à une borne d'entrée, un circuit régulateur inductif étant divisé de la même manière en deux parties dont chacune est montée en série avec une partie du circuit régulateur capacitif. 15 .11. Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties sensiblement égales dont l'une est montée de manière à être chargée à une tension sensiblement égale au double de la tension de pointe de la source d'alimentation, tandis que sa seconde 20 partie est montée de manière à être chargée à une tension sensiblement égale à la tension de pointe de la source, de manière qu'une tension sensiblement égale à quatre fois la tension de pointe de la source puisse être appliquée aux bornes de la lampe afin de l'amorcer. 25 12. Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit régulateur capacitif est divisé en deux parties sensiblement égales qui, toutes deux, sont montées de manière à être chargées à une tension sensiblement égale au double de la tension de pointe de la source,de manière qu'une ten-30 sion sensiblement égale à cinq fois la tension de pointe de la source puisse être appliquée aux bornes de la lampe afin de l'amorcer.