Brevet FR2486754A1 — publié le 19820115

L'invention concerne l'alimentation des tubes à de charge haute pression, en particulier des tubes à vapeur de mercure. I1 est classique d'alimenter de tels tubes, à partir du réseau alternatif, avec un condensateur en parallèle, suivi, en série c8té tube, par une inductanceballast. Cet ensemble condensateur et ballast est souvent dénommé platine d'alimentation. Les tubes à décharge haute pression trouvent à l'heure actuelle une large application dans le domaine de ltéclairage public. La tendance actuelle à l'économie d'6nergie veut que l'on puisse moduler l'éclairage. La façon la plus simple de le faire, consiste à agir sur la tension alternative d'alimentation. Malencontreusement, les tubes à décharge haute pression stéteignent lorsque la valeur de la tension d'alimentation disponible au moment où la lampe se réamorce est à peu près égale à la valeur maximum instantanée de la tension d'arc. Pour les lampes au mercure, l'extinction se produit dès que la réduction de puissance atteint de 23 à 285o. La présente invention vient proposer des moyens simples, qui améliorent sensiblement la situation et permettent une réduction de puissance de 50 sans changer les platines standard existantes. Selon l'invention, on ajoute un montage sup plémentaire entre la platine proprement dite et le tube à décharge qu'elle alimente. Ce montage comporte en parallèle, de l'autre côté de l'inductance-ballast par rapport au premier condensateur, un second condensateur, qui est de faible valeur, en particulier lorsqu'on le compare au premier. Très avantageusement, et à nouveau en série sur le second condensateur, côté tube, il est prévu une seconde inductance, également de faible valeur. I1 a été observé nue ces dispositions amélio rent sensiblement le comportement du tube à décharge, lorsqu'on fait baisser la tension alternative d'alimentation, comme on le verra plus loin. En règle générale et, dans le domaine des puissances habituelles, on peut définir la capacité du second condensateur par la relation 0,005 P La puissance "P" étant exprimée en watts et la capacité C en microfarads. De même la seconde inductance "L" est définie par la relation : 25 L'inductance "L" étant exprimée en millihenry et "C" en microfarad. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnés pour illustrer à titre non limitatif un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, et sur lesquels La figure 1 illustre une platine classique, alimentant directement un tube à de charge ; La figure lA illustre des formes d'onde prises dans le circuit de la figure 1 La figure 2 illustre une platine alimentant un tube à décharge, sur lequel se trouve en parallèle un second condensateur Les figures 2A et 2B illustrent des formes d'onde prises sur le circuit de la figure 2 ;; La figure 3 illustre une platine alimentant un tube à décharge sur lequel se trouve en série une seconde inductance, avec en outre un second condensateur en parallèle sur l'ensemble de l'inductance et du tube placé en série. Les figures 3A et 3B illustrent des formes d'onde Drises dans le circuit de la figure 3. Sur les figures 1 à 3, la platine proprement dite comporte en parallèle sur la tension d'alimentation un condensateur C1, dont la valeur est par exemple de 16 microFarads pour un tube de puissance de 250 Watts puis, en série côté tube, une inductance-ballast, dont la valeur est par exemple de 250 milliHenrys dans les mêmes conditions. Par le montage de la figure 1, la platine est branchée directement aux bornes du tube à décharge TD. Ce montage fonctionne bien avec la tension ordinaire d'alimentation réseau, dont la valeur efficace est de 220 Volts, ce qui correspond sensiblement à une valeur de crête de 310 Volts. La figure 1A illustre la tension sinusoldale d'alimentation, désignée par la référence UA.Sur le même graphique est portée la tension aux bornes de la lampe TD, notée VA1. Le fonctionnement du tube est le suivant : à chaque alternance, dès oue la tension UA atteint une valeur suffisante, le tube se met à conduire, et la tension VAI à ses bornes monte très rapidement jusqu'à une valeur qui est ici de l'ordre de 160 V, puis elle redescend rapidement à 140 V et decroit ensuite lentement jusqu'à 90 V pour s'inverser rapidement à l'alternance suivante de la tension UA lorsque celle-ci atteint une amplitude suffisante de sens inverse. Cette figure 1A illustre donc le fonctionnement de la décharge classique, avec une platine classique, pour une tension efficace d'alimentation de 220 Volts.La difficulté est que pour faire fonctionner le tube à mi-puissance, il est nécessaire de faire tomber la tension d'alimentation en valeur efficace jusqu'à 160 Volts, ce qui correspond à une amplitude de crête d'environ 227 Volts. A ce niveau, le tube s'é- teint. Il apparaît que la tension d'alimentaton, en valeur instantanée, ne prend plus, par rapport à la ten sion d'arc du tube, une valeur suffisante pour assurer un rdamorçage correct de celui-ci après chaque alternance. Dans le montage de la figure 2, il s'ajoute en parallèle sur la sortie de la platine un second condensateur C2 dont la valeur est par exemple de 2,5 micro Farads, pour une lampe au Mercure de 250 W. La figure 2A illustre le fonctionnement du circuit de la figure 2, à la tension nominale d'alimentation, qui est de 220 Volts efficaces, pour 310 Volts en valeur de crête. Il apparaît sur la figure 2A, que la présence du condensateur réhausse légèrement la tension de réamorçage du tube à chaque alternance, jusqu'à une valeur de 190 Volts environ (courbe VA2 de la figure 2 A). Le demandeur a effectué des essais avec le montage de la figure 2, en faisant baisser la tension d'alimentation~jusqu'à 160 Volts efficaces ou 227 Volts en valeur de crête. On observe alors que la tension aux bornes de la lampe VD2 (figure 2B) atteint au moment de l'amorçage de la lampe une valeur de 240 Volts. Cette valeur permet déjà un fonctionnement convenable et-stable des tubes, même avec une tension d'alimentation aussi réduite. Le montage de la figure 2 présente cependant l'inconvénient d'augmenter la consommation du tube proportionnellement à la valeur de la capacité C2. Pour une lampe de 250 W avec un ballast consommant 25 W, la puissance consommée est 250 + 25 = 275 W avec une capacité de 2,5 microFarads en parallèle sur le tube. La puissance consommée s'4lève à 295 W, ce qui est un inconvénient. La figure 3 propose un montage qui s'affranchit en grande partie de cet inconvénient. En ce montage prélérentiel, il est ajoute en série, entre le se cond condensateur C2 et le tube TD, une seconde inductance L2 dont la valeur est de l'ordre de 20 millilienrys pour un tube de 250 ,r. Les courbes des figures 3A et 3B illustrent le fonctionnement de ce circuit de la figure 3. Sur la figure 3A, à la tension nominale de 220 Volts efficaces et 310 Volts crête, on observe que les pointes de tension à l'amorçage du tube atteignent 240 Volts. On voit également que la montée de la tension aux bornes du tube devient extrêmement rapide, ce qui assure dans les meilleures conditions le réamorçage de la lampe à chaque alternance : on "crève" le plasma situé à l'interieur de la lampe. Sur la figure 3B, pour une tension d'alimentation de 160 Volts efficaces et 220 Volts crête, on voit que la tension au moment du réamorçage s'relève encore davantage, jusqu'à 255 Volts. De la sorte, on est certain que le tube fonctionne dans d'excellentes conditions, même à mi-puissance. D'autre part, en prévovant une cellule additionnelle constituée d'un condensateur et d'une inductance, le montage de la figure 3 permet de ramener la puissance consommée à la valeur nominale de la consommation. Bien entendu, l'exemple qui vient d'être décrit est susceptible de nombreuses variantes, en tenant compte des valeurs des composants de la platine proprement dite (L1, C15 ainsi que de la puissance des tubes à vapeur de mercure qui est utilisée, et des autres paramètres qui entrent en ligne de compte. Le demandeur préfère actuellement les combinaisons suivantes qui tiennent compte principalement de la puissance des tubes à vapeur de mercure, et sont données dans l'ordre puissance, capacité, inductance 120 Watts 1,25 NicroFarads 40 milliHenrys 250 Watts 2,5 MicroFarads 20 milliHenrys 400 Watts 4 MicroFarads 12,5 milliHenrys Bien entendu, la présente invention n'est pas limite au ode de réalisation décrit et s'entend à toutes variantes conformes à son esprit. EVEiDICATIONS 1 - Montage d'alimentation pour tube à décharge haute pression, en particulier pour tube à vapeur de mercure, du type comprenant une platine d'alimentation qui comporte en parallèle un condensateur, puis, en série côté tube une inductance ballast, carac térisd nar le fait qu'il comporte, en parallèle de l'autre côté de l'inductance-ballast, un second condensateur, de faible valeur. 2 - Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, à nouveau en série sur le second condensateur, et côté tube, une seconde inductance, également de faible valeur. 3 - Montage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la capacité du second condensateur exprimée en microFarads est définie par la relation : 0,005 P(C(0,02 P où P est la puissance du tube exprimée en Watts et que la seconde inductance est définie par la relation : 25 4 - pontage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la capacite du second condensateur exprimée en microFarads, est égale à 0,01 fois la valeur de la puissance du tube, exprimée en Watts, et que la valeur de l'inductance est définie par la relation : L.C. = 50, la deuxième induction L étant exprimée en milliHenrys et le deuxième condensateur C étant exprimé en micro Farads.