Brevet FR2493092A1 — publié le 19820430

2493O99 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: lorsque la tension appliquée au système est coupée un bref instant, la lampe se désionise rapidement et cesse d'être conduc- trice 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 des travaux ou autres acti- vités en cours jusqu'au réamorçage de la lampe. Dans le passé, on a proposé divers dispositifs pour ré-amorcer rapidement la lampe, mais les dispositifs et circuits connus de ce type étaient généralement coûteux, avaient une structure compliquée et un fonctionnement peu fiable. L'invention a pour objet de fournir un disposi- tif amélioré en vue de l'amorçage et de la commande des lampes à décharge. A cette fin, la présente invention, dans l'un de ses aspects, porte sur un circuit d'amorçage et de com- mande pour lampes à décharge combinant une source de courant alternatif; un ballast inductif branché du côté "entrée" à la source de courant alternatif; une lampe à décharge branchée au côté "sortie" du ballast; un transformateur branché en série entre la lampe à décharge et le ballast; un oscillateur à signal sinusoïdal, branché du côté "entrée" à la source de courant alternatif et du côté "sortie" au transformateur, de manière que le transformateur élève la tension sinusoïdale produite par l'oscillateur et l'appli- que à la lampe à décharge aux fins d'amorçage et de ré- amorçage de celle-ci; enfin, un moyen à impédance varia- ble branché entre la source de courant alternatif et l'os- cillateur en vue de réduire la tension appliquée à ce dernier lorsque la lampe à décharge a été amorcée ou est inopérante. La suite de la description se réfère aux figu- res annexées qui représentent respectivement: 5. figure 1, un schéma de circuit d'amorçage et de commande de lampe à décharge correspondant à une réa- lisation de la présente invention; et figure 2, un schéma de ballast régulateur pou- vant être utilisé dans le circuit de la figure 1. En se référant à présent aux schémas, et plus particulièrement à la figure 1, on voit un circuit d'amor- çage et de commande destiné à une 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 bran- ché aux bornes 2 d'une source de courant alternatif, géné- ralement à 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. Un type recommandé est le ballast à régulateur magnétique tel que celui qui est représenté en détail sur la figure 2 et décrit plus complètement ci-dessous. Le transformateur du ballast représenté sur la figure 2 comprend un enroulement primaire 7a branché aux bornes d'alimentation 2, un enroulement secondaire 7b relié par les conducteurs 5 et 6 à la lampe à décharge, et un enroulement tertiaire 7c branché, comme le montre la figure au circuit de l'oscillateur par les conducteurs 9 et 10, un condensateur de régulation 13 étant relié en série avec l'enroulement tertiaire 7c de manière à réguler la sortie de l'oscillateur à l'intérieur des limites sou- haitées. Conformément à la présente invention, on utilise un circuit oscillateur à signal sinusoïdal en vue de four- nir une oscillation sinusoïdale à haute tension et haute fréquence, par exemple, dans la gamme de fréquences de 1 600 à 200 000 Hz, non seulement pour amorcer la lampe 1 lorsqu'elle est froide, mais aussi pour réamorcer rapide- ment 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 représen- tée sur la figure 1, un circuit oscillateur à onde sinu- soldale 8 relié par les conducteurs 9 et 10 au ballast 7 comme cela est représenté, et un moyen à impédance varia- ble sous la forme d'une résistance à coefficient de tempé- rature 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 oscilla- teur particulier illustré dans la figure l 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 comprend un redresseur à deux alternances 12, servant de source de courant continu, un condensateur de filtrage 16, un transistor de puissance 17, un trans- formateur 18, les diodes 19 et 20, les résistances 21 et et le condensateur 22, les composants du circuit étant branchés 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 comprend un enroulement primaire 18a, un enroulement démagnétisant 18b et un enroulement secon- daire 18c, ce dernier, conformément à l'invention, étant relié par les conducteurs 33 et 34 à un transformateur de couplage 32, tel que l'autotransformateur représenté, branché au conducteur 5, en série avec la lampe 1. Le con- densateur 36 branché aux bornes du transistor 17 permet d'assurer la commutation correcte du transistor pour une plage étendue de conditions 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 commande comprenant la résistance , les diodes 19 et 20, les enroulements de réaction 28 et 29, la résistance 21 et le condensateur 22. La diode 23, branchée aux enroulements 18a et 18b a pour but de protéger le transistor 17 contre les surtensions élevées. La réalisation illustrée dans la figure 1 est dotée d'un circuit de mise hors service comprenant une diode 24 en série avec une inductance 25 dans le circuit de l'oscillateur afin de mettre ce dernier hors fonction ainsi que cela va être décrit. Ce circuit particulier de mise hors service, qui ne fait pas partie de la présente invention, comprend la diode 24 et l'inductance 25 en série, branchées d'un côté à la jonction de l'anode de la diode 23 et de l'enroulement démagnétisant i8b du transformateuret, de l'autre côté, à la jonction de l'en- roulement de réaction de base 29 et du condensateur 22. Ce dispositif bloque l'oscillateur pendant le fonctionne- ment normal de la lampe sans gêner les fonctions normales de réamorçage. Ceci est réalisé au moyen du circuit illus- tré, par application au condensateur 22 d'un courant néga- tif de valeur supérieure au courant de charge positif fourni au condensateur 22 à travers la résistance 30. Le circuit de mise hors service qui vient d'être décrit uti- lise le transformateur haute tension 32 comme détecteur du courant de la lampe lorsque 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 traversant la lampe lorsque celle-ci fonctionne normalement, afin de réduire au minimum son interférence avec ce courant. Cependant, le transforma- teur 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 nor- mal du transformateur 32. Cette tension étant appliquée à l'enroulement secondaire 18c du transformateur 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 pour obtenir une tension négative, filtrée, utilisée pour mettre le transistor 17 hors fonction. 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. Dans le fonctionnement du circuit divulgué, lorsque le circuit est excité, le condensateur 16 se charge à travers la RCTP 11 et le pont redresseur 12. Lors d'une opération de charge du condensateur 16, la RCTP Il joue le rôle d'un limiteur de courant. Lorsque le conden- sateur 16 est complètement chargé, le circuit oscilla- teur entre en fonction comme expliqué ci-après. La cons- tante de temps RC du condensateur 16 et de la RCTP il est très petite et, en conséquence, le condensateur 16 est complètement chargé en un temps très court, c'est-à-dire 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 de temps RC de la résistance 30 et du conden- sateur 22 et nécessitant un certain nombre de périodes. Le condensateur 22, en se chargeant, polarise positivement la base du transistor 17 et ce dernier entre en fonction, le courant "collecteur" traversant l'enroulement de trans- formateur 18a. Les enroulements de réaction 28, 29 engen- drent une tension négative qui bloque le transistor 17. L'énergie stockée dans le transformateur 18 est alors réduite par le passage d'un courant dans l'enroulement démagnétisant 18b du transformateur et la diode 23. Ainsi, l'oscillateur 8 se met à fonctionner en continu, comme décrit en détail dans le brevet des Etats-Unis n0 4 202 031 cité plus haut, et le signal à la sortie du transformateur 18 est une onde sinusoïdale à haute fré- quence. 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 aux bornes du ballast. Si la lampe 1 s'allume, le circuit oscillateur est mis hors fonction 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 1 s'éteint par suite d'une chute brusque 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. Puis, étant donné que le conden- sateur 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. Le condensateur 26 représenté branché aux bornes de l'enroulement secondaire 18c du transformateur constitue un circuit résonnant avec cet enroulement et le primaire de l'autotransformateur 32 et sert à régler la fréquence de l'oscillateur à onde sinusoïdale au niveau souhaité. Bien que la RCTP 11 soit représentée branchée entre le ballast 7 et le redresseur 12, elle peut, dans une autre réalisation recommandée, être branchée entre le redresseur 12 et l'enroulement primaire de transforma- teur 18a. Le circuit oscillateur 8 est représenté branché aux bornes d'alimentation 2, 2 à travers le ballast 7, mais on comprendra qu'il peut être branché directement aux bornes d'alimentation ou bien à une source d'alimentation séparée, dans des conditions appropriées. REVENDICATIONS 1. Circuit d'amorçage et de commande pour lampes à décharge, caractérisé par la combinaison de a. une source de courant (2,2); b. un ballast inductif (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 transformateur (32) branché entre la lampe à décharge et le ballast; e. un oscillateur à onde sinusoïdale (8) branché du côté "entrée" à la source de courant et du côté "sortie" au transformateur, de manière que ce dernier élève la ten- sion sinusoïdale produite par l'oscillateur et l'applique à la lampe à décharge pour son amorçage et son ré-amorçage; et f. une impédance variable (11) branchée entre la source de courant et l'oscillateur afin de réduire la ten- sion appliquée audit oscillateur lorsque la lampe à décharge est inopérante ou absente. 2. Circuit tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que le courant est un courant alternatif et en ce qu'un redresseur est branché entre la source de courant et l'oscillateur. 3. Circuit tel que défini dans la revendication 2, caractérisé en ce que l'impédance variable (11) est consti- tuée par une résistance à coefficient de température positif.- 4. Circuit tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que le ballast est un ballast à régulateur comprenant un enroulement primaire (7a) branché à-la source de courant, un enroulement secondaire (7b) branché à la lampe à décharge et un enroulement tertiaire (7c) branché à l'oscillateur (8). 5. Circuit tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur comprend un second transformateur (18) constitué de plusieurs enroulements à couplage magnétique, le premier transformateur (32) mentionné étant branché à la sortie de ce second transformateur. 6. Circuit tel que défini dans la revendication 5, caractérisé en ce qu'un condensateur (26) est branché aux bornes du second transformateur (18) à la sortie de l'oscil- lateur afin de commander la fréquence de ce dernier. 7. Circuit tel que défini dans la revendication 5, caractérisé en ce que l'oscillateur comprend un commutateur commandé (17), branché au second transformateur (18), en vue de fournir des impulsions de tension haute pour l'amor- çage et le réamorçage de la lampe à décharge (1).