Brevet FR2172903A1 — publié le 19731005

L'invention a pour objet un dispositif pour l'alimentation en courant alternatif d'une lampe de projection du type à vapeur de mercure sous basse pression dopée par des halogénures métalliques. les lampes de ce type ont pour avantages d'engendrer un flux lumineux très intense présentant une excellente température de couleur, et d'entre capable d'une vie prolongée sans altération sensible de leurs caractéristiques initiales. Par contre, l'allumage de ces lampes est difficile et requiert des précautions spéciales : en effet, pour allumer une telle lampe, il est nécessaire de lui appliquer initialement une tension d'amorçage plusieurs fois supérieure à celle suffisant à son fonctionnement en régime normal, qui n'est atteint qu'à l'issue d'une période de chauffage permettant l'établissement de la pression voulue de la vapeur de mercure et la vaporisation des halogénures métalliques. I1 est donc nécessaire d'utiliser des dispositifs auxiliaires spéciaux pour assurer ltallumage de ces lampes. les dispositifs actuellement utilisés à cet effet ont l'inconvénient d'entre à commande manuelle et d'exiger des manipulations compliquées, ce qui implique un risque certain de fausses manoeuvres suceptibles d'endommager la lampe. La présente invention vise à pallier ces inconvénients par la réalisation d'un dispositif d'une constitution simple et peu encombrante, qui permet le déroulement automatique des opérations de mise en service de la lampe dans les meilleures conditions de sécurité. le dispositif conforme à l'invention pour l'alimentation en courant alternatif d'une lampe de projection du type à vapeur de mercure sous basse pression dopée par des halogénures métalliques est notamment caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement un transformateur élévateur de tension interposé entre la lampe et son inductance de stabilisation, et des moyens de commutation séquentielle automatique commandés par un circuit à seuil excité par la tension de charge du condensateur d'un circuit intégrateur monté aux bornes de ladite inductance pour assurer temporairement, lors de l'allumage de la lampe, l'alimentation du primaire dudit transformateur et le couplage de son secondaire en série avec la lampe jusqu'à l'amorçage effectif de cette dernière. les moyens de commutation précités comprennent avantageusement un relais actionnant un inverseur dont le contact mobile en position de repos relie le primaire du transformateur à l'inductance et en position de travail court-circuite le secondaire dudit transformateur, interposé entre la lampe et ladite inductance. Ce relais peut etre monté aux bornes de la source de courant alternatif en série avec un montage semiconducteur de commutation à conduction unidirectionnelle. le montage précité comprend de préférence d'une part une diode et d'autre part au moins un transistor commutateur, dont l'électrode de commande est reliée par l'intermédiaire d'une diode Zéner au condensateur du circuit intégrateur. Belon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens destinés à commander automatiquement la mise en service séquentielle d'organes accessoires, et notamment d'un ventilateur destiné à refroidir la lampe dès que cette dernière atteint son régime normal de fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif conforme à l'invention apparattront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 illustre schématiquement la constitution d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 donne le schéma électrique complet du dispositif de la figure 1; et - la figure 3 comprend un graphique montrant la caractéristique d'allumage de la lampe alimentée par le dispositif, et un diagramme associé montrant le fonctionnement des relais de commande du dispositif en fonction de la tension aux bornes de la lampe. Comme cela ressort clairement de la figure 1, le dispositif conforme à l'invention pour l'allumage de la lampe la comprend essentiellement un transformateur élévateur de tension TR, un inverseur associé S permettant de relier la lampe la à la source de tension d'alimentation soit directement soit par l'intermédiaire du transformateur TR, et des moyens I pour la commande automatique de l'inverseur S. Ces moyens I, montés aux bornes de l'inductance de stabilisation L associée à la lampe la, comprennent essentiellement un circuit intégrateur Ia dont l'état dépend à tout moment du fonctionnement antérieur de la lampe, et un circuit à seuil de tension lb destiné à commander la commutation de l'inverseur S.Une description plus détaillée du dispositif conforme à l'invention va maintenant entre faite en se référant au schéma complet de la figure 2. le dispositif est directement relié par ses bornes d'alimentation a, b au secteur de distribution de tension alternative, par exemple sous 220 Volts, La lampe la et son inductance de stabilisation X sont montées en série entre les bornetr d'alimentation a, b avec interposition de l'enroulement secondaire E2 du transformateur élévateur de tension TR. L'enroulement primaire E1 de ce transformateur est monté entre la borne d'alimentation b et le contact de repos si de l'inverseur S, dont le contact mobile est relié à la borne d'alimentation a par l'intermédiaire de l'inductance B; ainsi, pour la position de repos représentée de l'inverseur S, 1' inductance B et l'enroulement primaire E1 du transformateur TR sont montés en série aux bornes de la source d'alimentation. Dans ces conditions, compte tenu du sens de couplage indiqué des enroulements du transformateur TR, la tension induite dans l'enroulement secondaire E2 s'ajoute à la tension d'alimentation pour fournir les quelques 800 Volts nécessaires à l'amorçage de la lampe la. Lorsque l'inverseur S est amené en position de travail, l'alimentation de l'enroulemeit primaire E1 du transformateur TR est coupée, un condensateur C1 étouffant l'arc de rupture, tandis que son enroulement secondaire E2 se trouve court-circuité à l'arrivée du contact mobile S de l'inverseur sur son contact de travail s2, respectivement reliés aux deux extrémités de l'enroulement secondaire.Dès lors, la lampe ta ne reçoit que la tension du secteur, diminuée par la chute de tension inductive créée par le passage du courant dans l'induc- tance de stabilisation B. Comme déjà indiqué, les moyens I pour la commande de l'inverseur S sont essentiellement constitués par un circuit intégrateur Ia monté en parallèle sur l'inductance de stabilisation B et par un circuit à seuil de tension lb, constitué par un commutateur électronique commandant un relais. En plus de détail, le circuit intégrateur la comprend un condensateur C2 shunté par une résistance de décharge R1 et monté en série avec une diode D1 et une résistance R2 aux bornes de l'inductance B. Le commutateur électronique précité est constitué par deux transistors T1, T2 associés en montage Darlington, leurs collecteurs étant mutuellement reliés tandis que l'émetteur du transistor T2 est couplé à la base du transistor T1, dont l'émetteur est relié à une armature du condensateur C2 ,àl'autre armature duquel la base du transistor T2 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 5 et d'une diode DZ montées en série.De la sorte, le commutateur Darlington T1 -T2 est sélectivement porté à conduction lorsque la tension de charge du condensateur C2 devient supérieure à un seuil correspondant à la tension nominale de la diode Zéner DZ. La polarisation de cette dernière pendant le blocage du montage Darlington est pamLse par une résistance R40 le commutateur électronique ainsi constitué assure l'alimentation sélective d'un relais Rs1 dont un contact constitue l'inverseur S.La bobine d'excitation du relais shuntée par une diode d'étouffement D2, est montée en série entre les bornes d'alimentation a, b dlune part avec le montage Darlington T1, X2 comme déjà décrit, et d'azure part avec une diode D3 et des résistances R5, R6. ta jonction entre ces résistances est reliée à la borne d'alimentation a par un condensateur C3 assurant le lissage de la tension redressée par la diode D3.La tension continue ainsi appliquée aux bornes du relais Rs1 est par ailleurs régulée par l'action d'un montage comprenant d'une part une diode D4, une résistance R7 et un transistor T3 montés en série entre l'une des bornes du relais et la borne d'alimentation a, et d'autre part un pont diviseur de tension R8-R9 monté entre l'autre borne du relais et la méme borne d'alimentation, ce pont diviseur fournissant la tension de polarisation du transistor T3 La tension d'alimentation du relais Rs1 se trouvant ainsi parfaitement régulée, son excitation peut & re assurée avec précision par le circuit commutateur à seuil de tension Ib associé au circuit intégrateur Ia monté aux bornes de l'inductance de stabilisation X en série avec la lampe de projection La. le dispositif conforme à l'invention comporte en outre des moyens pour la commande séquentielle automatique d'organes accessoires, et notamment d'un ventilateur V destiné à assurer le refroidissement de la lampe. Ces moyens comprennent essentiellement un premier relais Rs2 et un second relais Rs3, chacun shunté par un condensateur de maintien respectif C4, C5 et monté en série avec une résistance de limitation R10, R11 et une diode D5, D6. le circuit incluant le premier relais Rs2 est monté en parallèle sur 1 ltenroulement primaire E1 du transformateur TR, tandis que le circuit incluant le relais Rs3 est monté aux bornes de la lampe la, avec interposition d'un contact à ouverture r du relais Rs2, le relais Rs3 pour sa part actionnant un contact à fermeture r monté en série avec le moteur du ventilateur V, directement alimenté par le secteur. le fonctionnement du dispositif ainsi constitué va maintenant être décrit en se référant à la figure 3 La lampe de projection la, du type à vapeur de mercure sous basse pression dopée par des halogénures métalliques, requiert pour son allumage une tension d'amorçage U1 très élevée, par exemple de l'ordre de 800 Volts; dès que l'amorçage de la lampe est effectif, la tension aux bornes de la lampe la tombe à une faible valeur U2, de l'ordre de 20 Volts, puis passe progressivement, au cours d'une période de chauffage assurant la montée de la pression de vapeur - de mercure et la vaporisation des halogénures métalliques, à la tension normale de fonctionnement U3, égale à 70 Volts environ. Ces différentes tensions sont fournies automatiquement à l'instant favorable par le dispositif conforme à l'invention lors de la mise en service du dispositif, le condensateur C2 est déchargé, de sorte que les transistors T1, v 2 sont bloqués et qu'en conséquence le relais Rs1 est désexcité. De la sorte, l'inverseur 8 se trouve dans la position de repos représentée, pour laquelle l'enroulement primaire E1 du transformateur TR et le relais Rs2 se trouvent tous deux alimentés.Il s'ensuit d'une part que la tension induite dans l'enroulement secondaire E2 du transformateur s'ajoute à la tension d'alimentation appliquée entre les bornes a, b pour fournir à la lampe la la tension d'amorçage requise U1, et que d'autre part le relais Rs2 excité maintient ouvert son contact r2, ce qui empoche l'excitation du relais Rs3, et donc la mise en route du ventilateur V. Dès l'amorçage de la lampe La, cette dernière est traversée par un courant intense, qui donne lieu à une forte chute de tension dans l'inductance de stabilisation L. Cette chute de tension permet la charge du condensateur C2 du circuit intégrateur Ia. Dès que la tension aux bornes de ce condensateur atteint la valeur de seuil de la diode Zéner DZ, le commutateur Darlington T1 -T2 porté à conduction excite le relais Rs1, ce qui a pour effet de commuter l'inverseur 2, et donc de mettre hors circuit les deux enroulements du transformateur TR. La tension appliquée aux bornes de la lampe La se trouve ainsi ramenée à la valeur de la tension du secteur, diminuée de la chute de tension dans l'inductance X, qui stabilise automatiquement ladite tension à la valeur U2. On remarquera que jusqu'à l'amorçage effectif de la lampe la, l'inductance L ntest traversée que par un courant négligeable, de sorte que la chute de tension à ses bornes est pratiquement nulle. C'est dire que la charge du condensateur C2 du circuit intégrateur la ne débute qu'à l'amorçage effectif de la lampe; après cet amorçage, la tension aux bornes du condensateur C2 croît selon une loi déterminée par la constante de temps R2-C2, la valeur de la résistance de décharge R1 et les variations de la chute de tension aux bornes de l'inductance L; cette chute de tension étant elle-meme proportionnelle au courant qui traverse la lampe, la charge accumulée dans le condensateur C2 reflète fidèlement le comportement effectif de la lampe de projection la après son amorçage, quelle que soit l'influence de facteurs internes, tels que la géométrie et la résistance à froid de la lampe, ou de facteurs extérieurs, tels que la température ambiante et la valeur de la tension fournie par le secteur. Il s'ensuit que la tension aux bornes du condensateur C2 n'atteint la tension de seuil de la diode Zéner DZ, ce qui entrain la commutation de l'inverseur S et la mise hors service du transformateur TR, qutau moment opportun après l'amorçage effectif de la lampe la. Dès la commutation de l'inverseur S en position de travail, le relais Rs2 cesse d'être alimenté,mais reste néanmoins excité pendant une durée qui dépend de sa tension de maintien, de son impédance propre et de la valeur du condensateur C5. A l'issue de cette durée de temporisation, le relais Rs2 retourne au repos, ce qui permet la fermeture du contact r2 monté en série avec le relais Rs3 qui se trouve ainsi branché aux bornes de la lampe. le seuil d'excitation du relais Rs3 étant choisi égal à la tension normale de fonctionnement de la lampe la, ledit relais ne se trouve donc effectivement excité pour assurer la mise en route du ventilateur V qu'à l'issue du temps de chauffage au cours duquel la tension aux bornes de la lampe passe progressivement de sa valeur minimale U2 à sa valeur normale U3 Dans ce cas encore, le dispositif tient automatiquement compte de l'influence des facteurs internes et extérieurs pour ne mettre en service le ventilateur de refroidissement qu'au moment opportun. Il ressort de l'ensemble de la description qui précède que le dispositif conforme à l'invention permet de commander de manière entièrement automatique la séquence d'opérations nécessaire pour l'allumage de la lampe la, et ce dans les meilleures conditions de sécurité, puisqu'il est automatiquement tenu compte du comportement propre de la lampe et de l'influence des facteurs extérieurs, dont notamment la température ambiante et la valeur de la tension d'alimentation. Ce dispositif épargne donc les manoeuvres fastidieuses nécessaires avec les dispositifs antérieurs à commande manuelle, et de manière corrolaire évite toute fausse manoeuvre dangereuse et assure l'allumage de la lampe dans les meilleures conditions. C'est dire que le dispositif conforme à l'invention favorise considérablement la longévité de la lampe et le maintien de ses qualités initiales. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques de ceux décrits et illustrés, considérés séparément ou en combinaisons et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. -REVENDICATI0N8- 1.- Dispositif. pour l'alimentation en courant alternatif d'une lampe de projection du type à vapeur de mercure sous basse pression dopée par des halogénures métalliques, caractérisé en ee qu'il comporte essentiellement un transformateur élévateur de tension TR interposé entre la lampe la et son inductance de stabilisation X, et des moyens de commutation séquentielle automatique commandés par un circuit à seuil lb excité par la tension de charge du condensateur C2 d'un circuit intégrateur la monté aux bornes de ladite inductance, pour assurer temporairement, lors de l'allumage de la lampe, l'alimentation du primaire E1 dudit transformateur et le couplage de son secondaire E2 en série avec la lampe, jusqu'à l'amorçage effectif de cette dernière. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commutation précités comprennent un relais Rs-î actionnant un inverseur S dont le contact mobile en position de repos relie le primaire du transformateur à l'inductance, et en position de travail court-circuite le secondaire dudit transformateur, interposé entre la lampe et ladite inductance. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le relais Rs1 est monté aux bornes a, b de la source de courant alternatif en série avec un montage semiconducteur de commutation à conduction unidirectionnelle. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le montage précité comprend d'une part une diode D3 et d'autre part au moins un transistor commutateur 2 T2, dont l'électrode de commande est reliée par l'intermédiaire d'une diode Zéner DZ au condensateur du circuit intégrateur. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour commander la mise en service séquentielle d'organes accessoires, et notamment d'un ventilateur V assurant le refroidissement de la lampe dès que cette dernière atteint son régime normal de fonctionnement. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens précités comprennent - un premier relais Rs2 monté aux bornes de l'enroulement primaire du transformateur de manière à etre désexcité dès l'amorçage de la lampe, et - un second relais Rs3 monté aux bornes de ladite lampe en série avec un contact de repos du premier relais, ledit second relais présentant un seuil d'excitation correspondant à la tension normale de fonctionnement de la lampe. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacun des premier et second relais est monté en série avec une diode D5, D6 et une résistance de limitation R11, R10, et est shunté par un condensateur C4, C5. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit intégrateur la monté aux bornes de l'inductance B I comprend en série une diode D1, une résistance R2 et le condensateur C2, shunté par une résistance de décharge R1. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le relais As1 est alimenté par une source de tension continue régulée issue du traitement de la tension alternative d'alimentation.