Brevet FR2493091A1 — publié le 19820430

La présente invention concerne des circuits d'amorçage et de commande des lampes à décharge et, en particulier, de tels circuits pour le réamorçage rapide de lampes à décharge d'intensité élevée éteintes, tant qu'elles sont encore chaudes. Les types connus de circuits d'amorçage et de régulation du courant (ballast) des lampes à décharge à forte intensité présentent l'inconvénient suivant: lors- que la tension appliquée au système est coupée un bref instant, la lampe se désionise rapidement et cesse d'être conductrice du courant quand la tension est rétablie. Cette défaillance temporaire peut durer au moins une minute et se prolonger jusqu'à 15 minutes selon le type de lampe, provoquant ainsi l'interruption de travaux ou autres activités en cours jusqu'à ce que la lampe soit réamorcée. Dans le passé, on a proposé divers dispositifs pour réamorcer rapidement la lampe mais les dispositifs et circuits connus de ce type étaient généralement coûteux, avaient une structure compliquée et un fonctionnement peu fiable. On connaît un circuit amélioré destiné à l'amor- çage et à la commande de lampes à décharge qui effectue le réamorçage rapide de la lampe dans le cas d'une chute brusque ou d'un arrêt temporaire de l'alimentation en tension. Dans une réalisation de ce circuit, on utilise un circuit oscillateur pour la production d'impulsions destinées au réamorçage immédiat de la lampe. La présente invention porte sur un dispositif destiné à améliorer le fonctionnement du circuit oscillateur de réamorçage comme décrit de façon plus détaillée ci-après. La présente invention a pour objet de fournir un dispositif amélioré du type ci-dessus destiné à l'amorçage et à la commande de lampes à décharge et, en particulier, au réamorçage rapide de lampes éteintes alors qu'elles sont encore chaudes. A cette fin, la présente invention, dans l'un de ses aspects, porte sur un circuit d'amorçage et de 24PD091 commande de lampes à décharge combinant une source de courant, un ballast branché du côté "entrée" à la source de courant, une lampe à décharge branchée au côté "sortie" du ballast, un premier transformateur branché en série entre la lampe à décharge et le ballast (de manière que le premier transformateur-détecte le courant passant dans la lampe à décharge), un oscillateur branché du côté "entrée" à la source de courant et du côté "sortie" au premier transformateur, l'oscillateur engendrant une onde sinusoïdale à haute tension destinée à l'amorçage et au réamorçage de la lampe à décharge, cet oscillateur compre- nant un second transformateur doté d'un enroulement pri- maire et d'un enroulement démagnétisant et étant branché au premier transformateur; un commutateur commandé, bran- ché à l'enroulement primaire; enfin, un circuit de mise hors service de l'oscillateur, comprenant un moyen branché en série pour le passage unidirectionnel du courant et un filtre passe-bas branché d'un côté au commutateur commandé et, de l'autre côté, au second transformateur. La suite de la description se réfère à la figure annexée qui représente un schéma de circuit d'amorçage et de commande d'une lampe à décharge constituant une réali- sation de l'invention. En se référant à la figure, on peut voir un cir- cuit d'amorçage et de commande pour lampe à décharge à forte intensité 1, en général une lampe à vapeur de sodium à haute pression, ou toute lampe à décharge ayant besoin d'une impulsion de tension relativement élevée pour être allumée et qui, par la suite, fonctionne sur une tension plus faible. La lampe 1 est reliée par les conducteurs 5 et 6 à la sortie du ballast 7 qui, à son tour, est branché aux bornes 2 d'une source de courant alternatif, dés ment de 120 volts. Le ballast 7 -qui peut être de l'un quelconque-des types de dispositifs à ballast inductif connus- procure une impédance de limitation de courant, classique dans les circuits de lampes à décharge. Conformément à l'invention, on utilise un circuit oscillateur à onde sinusoïdale fournissant une oscillation sinusoïdale à haute tension et haute fréquence, par exem- ple, dans la gamme de fréquences de 1 600 à 200 000 Hz, non seulement pour amorcer la lampe l lorsqu'elle est froide, mais aussi pour réamorcer rapidement la lampe éteinte alors qu'elle est encore chaude; on a prévu, en outre, un moyen à impédance variable destiné à réduire la tension appliquée au circuit oscillateur quand la lampe est inopérante ou absente. Pour atteindre ces objectifs, on a prévu, dans la réalisation représentée sur la figure, un circuit oscillateur à onde sinusoïdale 8 branché par les conducteurs 9 et 10 au ballast 7j et un moyen à impé- dance variable sous la forme d'une résistance à coeffi- cient de température positif (RCTP) 11, branchée en série entre le ballast 7 et le circuit oscillateur 8. Comme cela est bien compris dans l'art, la RCTP possède une faible résistance à froid; à mesure qu'elle s'échauffe quand un courant la traverse, sa résistance augmente en conséquence. Le circuit oscillateur particulier illustré dans la figure est, dans son ensemble, d'un type connu, tel que représenté, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis no 4 202 031. Le circuit oscillateur 8 se com- pose du redresseur à deux alternances 12 servant de source de courant continu, du condensateur de filtrage 16, du transistor de puissance 17, du transformateur 18, des diodes 19 et 20, des résistances 21 et 30 et du condensa- teur 22, les composants de circuit étant reliés comme représenté afin de réaliser la mise en route et la commande du fonctionnement du transistor, l'ensemble fonctionnant en oscillateur à onde sinusoïdale. Le transformateur 18 com- prend un enroulement primaire 18a, un enroulement démagné- tisant 18b et un enroulement secondaire 18c, ce dernier, conformément à l'invention, étant relié par les conduc- teurs 33 et 34 à un transformateur de couplage 32, tel que l'autotransformateur représenté, branché au conducteur , en série avec la lampe 1. Le condensateur 36 branché aux bornes du transistor 17 permet d'assurer la commutation correcte du transistor pour une plage étendue de condi- tions de charge. Le transformateur 18 comporte également trois enroulements de réaction 27, 28 et 29 qui servent à commander le fonctionnement du transistor 17. La base de ce transistor est reliée à un réseau d'amorçage et de com- mande constitué de la résistance 30, des diodes 19 et 20, des enroulements de réaction 28 et 29, de la résistance 21 et du condensateur 22. La diode 23, branchée aux enroulements 18a, 18b, sert à protéger le transistor 17 contre les surtensions élevées. Conformément à la présente invention, un dispo- sitif amélioré est fourni pour la mise hors service du circuit oscillateur d'amorçage pendant le fonctionnement normal de la lampe, évitant ainsi le clignotement de celle- ci, la dissipation d'énergie et d'autres inconvénients. Comme représenté, ce dispositif de mise hors service est constitué de la diode 24 en -série avec l'inductance 25 branchées d'un côté à la jonction de l'anode de la diode 23 et de l'enroulement démagnétisant 18b du transforma- teur et, de l'autre côté à la jonction de l'enroulement de réaction de base 29 et du condensateur 22. Ce disposi- tif bloque l'oscillateur pendant le fonctionnement normal de la lampe sans gêner les fonctions normales de réamor- çage. Ceci est réalisé au moyen du circuit illustré, par application à la base du transistor 17 d'un courant néga- tif de valeur supérieure aux courants positifs fournis par la résistance 30 et les enroulements de réaction 28 et 29 et, lorsque la lampe est allumée, en maintenant l'oscillateur hors fonction par application d'un courant négatif au condensateur 22, de valeur supérieure à celle du courant de charge positif, appliqué au condensateur 22 à travers la résistance 30. Le circuit de mise hors ser- vice qui vient d'être décrit utilise le transformateur haute tension 32 comme détecteur du courant de lampe quand celle-ci est allumée. Le transformateur 32 qui élève la tension haute fréquence pour l'amorçage de la lampe est conçu pour être saturé par le courant à 60 Hz 2493!A 9 traversant la lampe lorsque celle-ci fonctionne normale- ment, afin de réduire au minimum son interférence avec ce courant. Cependant, le transformateur joue normalement son rôle jusqu'à ce que l'onde de courant atteigne une valeur suffisante pour saturer le noyau. Ceci crée une tension à 60 Hz sur le primaire normal du transformateur 32. Ce potentiel étant appliqué à l'enroulement secondaire de transformateur 18c, induit dans les autres enroulements du transformateur 18, une tension réduite par le rapport des spires. Conformément à la présente invention, cette tension est redressée afin d'obtenir une tension négative, filtrée, utilisée pour mettre le transistor 17 hors fonc- tion. L'inductance 25 sert de filtre de blocage de la haute fréquence pour empêcher la tension de réamorçage haute fréquence de mettre le transistor 17 hors fonction. La diode 24 bloque l'impulsion positive et laisse passer l'impulsion négative de manière à créer une polarisation négative sur la base du transistor afin de le mettre hors service. Comme on l'a déjà indiqué, ce dispositif agit de telle sorte que l'oscillateur est hors service pendant le fonctionnement normal de la lampe mais, dès qu'elle s'éteint bien que la tension soit toujours appliquée, les impulsions de réaction au courant de la lampe cessent, le condensateur 22 se charge positivement à travers la résistance 30 et l'oscillateur se met en route. Au lieu d'être branché à la jonction du condensa- teur 22 et de l'enroulement de réaction 29, comme repré- senté sur la figure, la combinaison diode 24-inductance 25 peut être branchée à la jonction de l'enroulement de réac- tion 28 et de la résistance 21 ou bien directement à la base du transistor 17. Bien qu'une inductance soit représentée comme dispositif de filtrage dans le réseau de mise hors service, d'autres types de filtres passe-bas peuvent être utilisés à la place de l'inductance tels qu'une combinaison résistance/condensateur. Dans le fonctionnement du circuit divulgué, tel que décrit dans la demande de brevet précitée, déposée conjointement à celle-ci, lorsque le circuit est excité, le condensateur 16 se charge complètement à travers la RCTP 11 et le pont redresseur 12. Pendant cette charge du condensateur 16, la RCTP 11 a une fonction de limiteur de courant. Lorsque le condensateur 16 est entièrement chargé, le circuit oscillateur se met en route. La constante de temps RC du condensateur 16 et de la RCTP 11 est très petite et, en conséquence, le condensateur 16 est complè- tement chargé en un temps très court, par exemple, en moins d'une période. Pour mettre en action le circuit oscillateur 8, le condensateur 22 doit être chargé à une faible valeur positive, cette charge étant commandée par la constante RC de la résistance 30 et du condensateur 22 et nécessitant un certain nombre de périodes. Le condensa- teur 22, se chargeant, polarise positivement la base du transistor 17 et ce dernier entre en fonction, le courant collecteur traversant l'enroulement de transformateur 18a. Les enroulements de réaction 28 et 29 engendrent une ten- sion négative qui met hors service le transistor 17. L'énergie stockée dans le transformateur 18 est alors réduite par le passage d'un courant dans l'enroulement démagnétisant 13b du transformateur et de la diode 23. Ainsi, l'oscillateur 8 se met à fonctionner en continu comme décrit de façon détaillée dans le brevet des Etats- Unis 4 202 031 cité plus haut, et le signal à la sortie du transformateur 18 est une onde sinusoïdale à haute fréquence. A ce moment, la tension est élevée par l'auto- transformateur de couplage 32 en vue de son application à la lampe 1. Le condensateur 35 branché aux bornes du bal- last 7 offre une impédance très faible à la haute tension produite par le transformateur 32 et, de ce fait, une très petite partie de la tension à haute fréquence se retrouve 2493)191- aux bornes du ballast. Si la lampe 1 s'allume, le circuit oscillateur est mis hors service par l'action de la diode 24 et de l'inductance 25, comme décrit précédemment. Ainsi, on réalise l'amorçage d'une lampe à froid. Si la lampe s'éteint par suite d'une chute brus- que de la tension du secteur, le circuit de mise hors service de la diode 24 et de l'inductance 25 cesse d'agir du fait que le transformateur 32 n'est plus traversé par le courant de la lampe. Ensuite, étant donné que le con- densateur 16 est toujours complètement chargé, il commence à recharger le condensateur 22 qui avait été maintenu à une faible charge négative par le circuit de mise hors service, de sorte que ce condensateur 22 retrouve une petite charge positive et le processus d'amorçage de la lampe 1, précédemment décrit, se répète. Au cas o la lampe 1 est absente ou inopérante, le circuit oscillateur 8 est mis partiellement hors ser- vice après un temps de fonctionnement prédéterminé. Cela se produit lorsque la RCTP 11, en chauffant, acquiert une résistance élevée, limitant ainsi la valeur du signal de sortie de l'oscillateur du fait que le condensateur 16 ne peut se charger complètement. 249309 1 REVENDICATIONS 1. Circuit d'amorçage et de commande pour lam- pes à décharge, caractérisé par la combinaison de: a. une source de courant (2); b. un ballast (7) branché du côté "entrée" à la source de courant; c. une lampe à décharge (1) branchée au côté "sortie" de ce ballast; d. un premier transformateur (32) branché en série entre la lampe à décharge et le ballast de manière que le premier transformateur détecte le courant traver- sant la lampe à décharge; e. un oscillateur (8) relié du côté "entrée" à la source de courant et du côté "sortie" au premier transformateur, l'oscillateur produisant une onde sinu- soldale à haute tension pour l'amorçage et le réamorçage de la lampe à décharge; f. l'oscillateur comprenant un second transfor- mateur (18) doté d'un enroulement primaire (18a) et d'un enroulement démagnétisant (18b), et étant relié au pre- mier transformateur (32); g. un commutateur commandé (17), branché à l'enroulement primaire (18a); et h. un circuit de mise hors service de l'oscil- lateur, constitué d'un moyen relié en série (24), pour le passage unidirectionnel du courant, et d'un filtre passe-bas (25) branché d'un côté au commutateur commandé (17) et, de l'autre côté, au second transformateur. 2. Circuit tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen à passage unidirection- nel du courant comporte une diode (24) et le filtre passe- bas une inductance (25). 3. Circuit tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur commandé est com- posé d'un transistor (17) dont la base est reliée à l'en- semble diode-inductance en série (24,25), le collecteur étant branché à l'enroulement primaire (18a) et-l'émetteur 2493.391 à l'enroulement démagnétisant (18b). 4. Circuit tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que le second transformateur (18) possède un enroulement secondaire (18c) couplé magnétique- ment à l'enroulement démagnétisant (18b), et est branché au premier transformateur (32). 5. Circuit tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que le courant est un courant alter- natif, et en ce qu'un redresseur (12) est branché entre la source de courant et l'oscillateur (8).