Brevet FR2438407A1 — publié le 19800430

La présente invention concerne l'alimentation à partir du réseau ae distribution normal, des lampes à décharge. Le problème qui se pose particulièrement dans le cas de lampes de puissance élevée est le risque de perturbations ou de détériorations du réseau ou du transformateur d'alimentation dans certains cas de pannes pouvant affecter soit la lampe elle-meme, soit le condensateur du ballast de régulation de la lampe, soit encore l'amorceur prévu pour l'allumage de la lampe. En effet, dans le cas où la lampe est détériorée, en circuit ouvert, le condensateur du ballast se trouve devenir la seule charge branchée sur le réseau d'alimentation, et cette charge est évidemment très fortement réactive, le cors (9 du réseau à cet endroit devenant proche de zéro. On veut éviter que ce phénomène se produise meme lorsque la lampe est détruite. D'autre part, le condensateur du ballast lui-merne peut outre détruit (en circuit ouvert encore) et c'est alors l'inductance de stabilisation de courant du ballast de la lampe qui déphase le courant par rapport à la tension du réseau. Enfin, l'amorceur de la lampe, qui est prévu pour produire une surtension d'amorçage aux bornes de la lampe en vue de son allumage, peut se trouver hors d'usage dans certains cas et le réseau débite alors sur la lampe non allumée et son ballast : pratiquement c'est encore le condensateur seul qui constitue la charge, très réactive, du réseau. Pour éviter ces causes de déphasage indésirable de la tension et du courant du réseau d'alimentation, avec les dommages qui peuvent résulter de ce déphasage, la présente invention propose un circuit d'alimentation de lampe qui comprend - un premier ensemble en série comprenant la lampe à alimenter et une inductance de stabilisation, - un condensateur, - un interrupteur commandé, - un moyen de commande de l'interrupteur pour l'ouvrir lorsque le courant dans la lampe ou le condensateur devient nul. De cette manière, on peut éviter de surcharger le transformateur d'alimentation des lampes en cas de panne de la lampe ou du condensateur, en coupant le courant dans la branche non défectueuse où circulerait autrement un courant anormalement élevé. D'autre part, lorsqu'une lampe vieillit, le courant qu'elle consomme augmente et finit par surcharger le transformateur et il est souhaitable de prévoir un moyen pour couper l'alimentation lorsque le courant dans la lampe augmente anormalement. Dans une première variante de réalisation, l'interrupteur commandé est monté en série avec le condensateur, cet ensemble en série étant en parallèle sur le premier ensemble série lampe-inductance. L'interrupteur est alors commandé de manière à s'ouvrir lorsque le courant dans la lampe devient nul. On prévoit alors également un relais de surintensité interposé en série entre le réseau d'alimentation et le groupe constitué par les deux ensembles en série montés en parallèle l'un sur l'autre, ce relais s'ouvrant lorsque le courant qui le traverse dépasse une valeur maximale prédéterminée. L'interrupteur commandé est de préférence un triac, dont la gâchette reçoit un courant d'une bobine couplée magnétiquement à l'inductance de stabilisation, de sorte que le triac est conducteur lors-eu"un courant circule dans l'inductance et qu'il est bloqué en l'absence de courant dans l'inductance. Le relais de surintensité est réglé de préférence pour s'ouvrir lorsque le courant oui le traverse dépasse une valeur environ égale à 150 % du courant normal d'alimentation de la lampe. Dans une autre variante de réalisation, on place le condensateur en parallèle sur le premier ensemble série lampeinductance, l'interrupteur commandé (de préférence encore un triac) étant alors en série avec le groupe en parallèle ainsi formé. L'interrupteur est commandé de manière à s'ouvrir lorsque le courant dans l'une quelconque des branches (condensateur ou lampe) devient nul. Il faut alors prévoir un circuit de démarrage permettant de neutraliser initialement la commande de l'interrupteur lors de la mise sous tension de l'installation, faute de quoi l'interrupteur resterait toujours ouvert et empêcherait l'allumage de la lampe même si le circuit est en bon état. D'autres caractéristiques et avantages de 11 invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente un second mode de réalisation, - la figure 3 représente un schéma détaillé du circuit de commande de triac cqçrespondant au mode de réalisation de la figure 2. Dans le premier mode de réalisation, la lampe à décharge qui est par exemple un tube au néon, est montée en série avec une inductance I de stabilisation de courant, cet ensemble en série étant connecté aux bornes A et B du réseau de distribution électrique industriel, par l'intermédiaire d'un relais de surintensité R et éventuellement d'un fusible F tous deux en série avec la lampe L et l'inductance I. Le triac 2 permet de déconnecter le condensateur C qui, en fonctionnement normale se trouve en parallèle sur le premier ensemble série, le triac étant dans un état conducteur. Le triac est commandé par sa gâchette qui est reliée, comme on le voit sur la figurei,par l'intermédiaire d'un circuit RiCI et d'un transformateur TI à une bobine 31 qui est couplée magnétiquement à l'inductance de stabilisation I. La bobine B1 est par exemple une bobine qui sert à l'induction d'une surtension d'amorçage pour la lampe, surtension créée par un amorceur hM couplé à la bobine B1. Ainsi, le triac T est rendu conducteur dès lors qu'une tension existe sur sa gâchette et par conséquent lorsqu'une tension existe dans la bobine 31. Une telle tension est induite dans cette bobine lorsqu'un courant alternatif existe dans l'inductance I et la lampe B. Au contraire, si ce courant cesse de circuler, par exemple si la lampe L est détériorée, le triac se bloque car il ne reçoit plus de tension sur sa gachette. Le transformateur TI est un transformateur d'inversion de la phase de la tension induite dans la bobine 31. Il peut titre supprimé si l'enroulement de la bobine 31 est fait dans un sens tel (par rapport à l'enroulement de l'inductance I) que le sens de la tension induite sur la gâchette du triac correspond au sens de la tension aux bornes du triac. Le réseau Rt C1 crée un ajustage correct de la phase du courant de gâchette par rapport à la tension du secteur, de manière qu'il n'y ait pas de surintensité lorsque la tension de secteur change de sens. Un ensemble série R2C2 d'une résistance et d'une capacité est par ailleurs placé en parallèle sur le triac pour protéger celui-ci contre les courants réactifs élevés restitués par l'inductance I. Grâce à ce circuit, on obtient les résultats suivants 10) en cas de destruction (en circuit ouvert) de la lampe X, le triac cesse d'entre rendu conducteur et isole donc pratiquement le condensateur C du reste du circuit. De cette manière le réseau d'alimentation n'est pas chargé avec un cos" trop faible comme ce serait le cas si le condensateur restait branché puisqu'il constituerait la seule charge du réseau. 20) si l'amorceur tombe en panne et ne fournit plus de surtension, la lampe ne s'allume pas, aucun courant ne circule dans l'inductance I et la gâchette du triac ne reçoit plus de tension susceptible de rendre le triac conducteur. Celui-ci reste donc bloqué et isole le condensateur C pour éviter une fois de plus une charge trop réactive du réseau. 30) si le condensateur C est détruit (en circuit ouvert), un calcul simple montre que le courant global absorbé par le circuit augmente le relais de surintensité R détecte cette augmentation et coupe alors le circuit. En pratiqueS le relais R peut etre réglé à une valeur de coupure avoisinant 150 ,0 de la valeur du courant normal d'alimentation de la lampe. La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'interrupteur commandé (en principe un triac ) est placé en série dans la ligne d'alimentation générale de la lampe : ce triac est par exemple placé en aval d'un fusible F7 relié à une borne A de l'alimentation, tandis qu'entre le triac T et l'autre borne B de l'alimentation sont connectés en parallèle d'une part le condensateur C de rétablissement du cos et d'autre part un ensemble en série de la lampe à décharge B et de l'inductance ballast de stabilisation I ; un autre fusible F2 peut etre inséré, pour se conformer aux normes de sécurité, en série dans la ligne reliée à la borne B. Des sondes de courant sont insérées dans les deux branches du ballast de la lampe, à savoir dans la branche du condensateur (sonde S1) et dans la branche de la lampe et de l'inductance (sonde S2). Ces sondes peuvent étre des petits transformateurs d'intensité (faible nombre de spires au primaire, grand nombre au secondsire) et elles servent à détecter la présence ou l'absence de courant dans ces branches respectives en vue de couper le courant général par le triac T si le courant dans l'une ou l'autre des branches devient nul par suite d'une panne du condensateur ou de la lampe. Ces deux sondes sont reliées, éventuellement par l'intermédiaire de circuits à seuil non représentés permettant de distinguer nettement l'absence de courant de la présence de courant, à une porte BU apte à délivrer à sa sortie un signal de commande de fermeture de triac si ses deux entrées reçoivent un signal correspondant à la présence d'un courant, et apte à empêcher cette fermeture si l'une ou l'autre correspond à l'absence d'un courant. De plus, on prévoit de préférence que la porte ET reçoit également sur une entrée supplémentaire un signal indiquant que le courant dans la lampe L dépasse ou non une valeur maximum déterminée. Ce signal peut être produit à partir de la sonde S2 et d'un circuit à seuilCS connecté en sortie de et la porte ET ne peut fournir un signal de fermeture de triac que si on a à la fois - un courant dans la lampe, - un courant dans le condensateur, - le courant dans la lampe inférieur au maximum prédéterminé. Si l'une des conditions n'est pas remplie, le triac restera ouvert. Comme ces conditions empêchent obligatoirement l'allumage de la lampe lors de la mise sous tension, on prévoit un circuit de temporisation CT qui oblige le triac à rester fermé lors de la mise sous tension quelles que soient les conditions à l'entrée de la porte ET. La sortie de la porte ET et la sortie du circuit de temporisation CT sont reliée? chacune à une entrée d'une porte OU dont la. sortie commande la gâchette du triac s de sorte que pendant une courte période (quelques minutes) suivant la mise sous tension, le circuit de temporisation force le triac à étre conducteur, tandis qu'après cette période, seules les conditions aux entrées de la porte ET réglent le fonctionnement du triac. Le circuit de temporisation CT est déclenché par l'apparition d'une tension entre les bornes A et B du réseau ou du transformateur d'alimentation de la lampe. A la figure 3, est représenté en détail un schéma correspondant au circuit de la figure 2, permettant d'obtenir le fonctionnement désiré en cas de panne de la lampe ou du condensateur, avec la temporisation nécessaire à la mise sous tension. Sur la figure 3, on voit à droite l'interrupteur commandé constitué par un triac T destiné à titre placé en série avec l'ensemble lampe L et ballast comme montré à la figure 2, et le circuit de commande relié à la gâchette du triac. Ce circuit de commande est classique et agencé de manière que le triac conduise dans les deux sens d'alternances du courant il comprend à cet effet un pont de diodes P1 dont une diagonale contient un thyristor THi, l'autre diagonale commande la gâchette du triac T, et la gâchette du thyristor recevant un signal de commande de conduction ou de blocage depuis une porte OU, par l'intermédiaire d'une diode Zener Z1 (qui sert à définir très nettement l'état de sorte de la porte OU). La porte OU qui, comme à la figure 2, reçoit des signaux d'entrée d'une part d'une porte ET et d'autre part d'un circuit de temporisation CT, est dassiquement constituée par deux diodes il, D2, reliées par des résistances Ri, R2 à un point commun constituant la sortie de la porte et relié à la diode Zener Z7. La porte ET (à trois entrées) est elle-même constituée par trois diodes D3, D4, D5 ayant un point commun qui est la sortie de la porte ET, les entrées de la porte ET étant les diodes elles-memes. L'une des entrées de la porte ET (diode D3) est reliée à la sonde de courant S1 (voir figure 2), qui est destinée à être placée en série avec le condensateur C (non représenté à la figure 3). Le circuit de la sonde S1 est constitué par un secondaire TSI de transformateur (le primaire UP1 étant en série avec le condensateur C), une diode de redressement en série avec le secondaire, et, en parallèle sur le tout, un circuit RC de filtrage. Une autre entrée (diode D4) de la porte ET est reliée, exactement de la méme manière à une sonde de courant S2 (voir figure 2), destinée à être placée en série avec l'inductance du ballast de la lampe L et avec la lampe L elle-meme. La sonde S2 est constituée comme la sonde S1, avec un primaire P2 et un secondaire TS2 de transformateur, une diode de redressernent et un circuit RC de filtrage. La troisième entrée (diode D5) est reliée à un circuit à seuil CS qui établit un niveau logique bas à l'entrée de la diode D5 lorsque la sonde de courant S1 reçoit un courant dépassant une valeur prédéterminée. A cet effet, le circuit à seuil CS comprend un thyristor TH2 dont la gâchette est reliée à la sonde S1 par l'intermédiaire d'une diode Zener Z2 et dont l'anode reçoit une tension continue d'un diviseur de tension R3, R4 de sorte que le thyristor devient conducteur lorsque la sonde S1 fournit une tension continue dépassant la tension établie par le pont diviseur R3, R4. Cette tension continue est établie à partir d'une ligne à environ 10 volts continus produite par un transformateur TR branché sur le réseau (220 volts alternatifs), un pont redresseur P2 à quatre diodes, et un condensateur de filtrage Ci aux bornes duquel on prend la basse tension continue nécessaire à l'alimentation des divers composants électroniques du circuit de l'invention. La deuxième entrée de la porte OU, entrée sur la diode 21, est reliée à la sortie d'un circuit de temporisation CT capable t3e fournir sur cette sortie un signal de niveau logique haut pendant une durée déterminée après chaque mise sous tension du circuit. Chaque fois qutapparatt une tension continue aux bornes de la capacité Ci, le circuit de temporisation maintient provisoirement sa sortie à un niveau haut pendant que se charge un condensateur C2 de ce circuit à travers une résistance R5. Lorsque la charge atteint une valeur déterminée, elle débloque un transistor à effet de champ FET åusqae-là bloqué, ce qui déclenche un thyristor TH3 déchargeant la capacité C2 (pour réarmer le circuit de temporisation) et mettant la sortie du circuit à un niveau logique bas. Ainsi, pendant la période de démarrage qui suit une mise sous tension de l'appareil, le triac T est rendu systématiquement conducteur grâce à la porte OU, quels que soient les états des entrées de la porte ET. A la fin de cette période de démarrage, seuls les états des entrées des portes ET règlent l'état de conduction ou de blocage du triac T : si l'une ou l'autre des sondes détecte un courant quasiment nul dans sa branche respective ou si le circuit à seuil CS détecte un courant trop élevé dans la lampe, la porte ET se ferme et le triac se bloque ; si au contraire il existe un courant à la fois dans S1 et S2 et si ce courant n'est pas trop élevé, la porte ET s'ouvre et rend le triac conducteur. Si la tension vient à être coupée, le circuit de temporisation est automatiquement réarmé en vue d'une nouvelle temporisation à la remise sous tension puisque le condensateur C2 est déchargé et que le thyristor TH3 est rebloqué. REVENDICADIONS 1. Circuit d'alimentation d'une lampe à décharge, caractérisé par le fait qu'il comprend - un premier ensemble en série comprenant la lampe à alimenter et une inductance de stabilisation, - un condensateur, - un interrupteur commandé, - un moyen de commande de l'interrupteur pour l'ouvrir lorsque le courant dans la lampe ou le condensateur devi entnul. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'interrupteur commandé est en série avec le condensateur, l'ensemble constituant un deuxième ensemble série en parallèle sur le premier ensemble en série. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu un relais de surintensité interposé en série entre un réseau d'alimentation et le groupe constitué par les deux ensembles en série montés en parallèles l'un sur l'autre, ce relais s'ouvrant lorsque le courant qui le traverse dépasse une valeur maximale prédéterminée. 4. Circuit selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est prévu une bobine couplée magnétiquement à l'inductance de stabilisation, ladite bobine servant à la commande de l'interrupteur. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il est prévu un amorceur couplé à ladite bobine. 6. Circuit selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la bobine est couplée à l'interrupteur pour le commander, par l'intermédiaire d'un transformateur d'inversion de phase. 7. Circuit selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'interrupteur est un triac. 8. Circuit selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le relais de surintensité s'ouvre lorsque le courant dépasse une valeur égale à environ 150 /J de la valeur normale du courant d'alimentation de la lampe. 9. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le condensateur est en parallèle sur le premier ensemble en série, que l'interrupteur est placé en série avec 11 ensemble en parallèle constitué par le condensateur et le premier ensemble série, qu'il est prévu une première sonde de courant dans le premier-ensemble en série et un deuxième sonde de courant dans la branche contenant le condensateur, et que l'interrupteur est commandé de manière à être ouvert lorsque le courant détecté par l'une ou l'autre sonde est sensiblement nul. 10. Circuit selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il est prévu un circuit de temporisation apte à forcer l'interrupteur dans un état fermé pendant une durée déterminée en réponse à la mise sous tension du circuit. 11. Circuit selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que l'interrupteur est apte à être ouvert si le courant dans la première sonde dépasse une valeur déterminée. 12. Circuit selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le circuit comporte, pour commander l'interrupteur, une porte ET à trois entrées recevant des signaux issus respectivement de chacune des deux sondes et d'un circuit à seuil relié à la première sonde, et une porte OU recevant la sortie d'un circuit temporisateur et la sortie de la porte ET.