Brevet FR2507052A1 — publié le 19821203

La présente invention concerne l'alimentation de lampes du type lampes d'éclairage à décharge et lampes fluorescentes, alimentées par une source de tension alternative. Les lampes à décharge, telles que des lampes à iodures métalliques, ou au sodium, sont classiquement alimentées par l'intermédiaire d'une inductance ballast interposée entre la lampe et une source de tension alternative. Un condensateur destiné à améliorer le facteur de puissance de l'ensemble lampe-inductance ballast ainsi formé, est, en outre, monté en parallèle de celuici. Pour assurer un fonctionnement correct de telles lampes à décharge, on a constaté qu'il était nécessaire de fournir, lors de l'amorçage de celles-ci, une impulsion de tension nettement plus élevée que la tension nominale de fonctionnement desdites lampes. Cette tension d'amorçage élevée est, en général, fournie par un dispositif amorçeur tripale comportant deux bornes connectées aux bornes de la source alternative d'alimentation, en amont ou en aval de l'inductance ballast, et une troisième borne connectée à une prise médiane de ladite inductance ballast. I1 est, par conséquent, nécessaire de disposer le dispositif amorçeur au voisinage de l'inductance ballast, ce qui est particulièrement genant dans le cas où celle-ci est disposée relativement loin de la lampe à décharge. En outre, de tels dispositifs amorçeurs ne donnent pas entière satisfaction, d'une part, ceux-ci exigent d'utiliser une inductance ballast à prise médiane, ce qui bien sûr accrott sensiblement le coflt d'installa tion des lampes, et d'autre part, ces dispositifs amor çeurs et les caractéristiques précises, notamment le nombre de spires, des enroulements de cette inductance ballast doivent être adaptés. De tels dispositifs interdisent, bien entendu, toute standardisation. D'autre part, il est connu d'alimenter les lampes fluorescentes à l'aide d'un dispositif jouant le rôle de starter et ayant notamment pour but d'assurer le préchauffage des lampes et la création d'une surtension nécessaire à l'amorçage correct de celles-ci. De tels dispositifs starter utilisent habituellement des éléments bilames chauffants. On a constaté cependant que l'utilisation de tels éléments bilames chauffants limitait sensiblement la fiabilité des dispositifs starter. De plus, en raison du défaut de synchronisation de la rupture dudit bilame, créant la surtension dans l'inductance branchée en série de la lampe fluorescente, on constate fréquemment qu'il est nécessaire d'attendre plusieurs secondes pour obtenir l'allumage correct de telles lampes fluorescentes. En outre, on comprend que l'allumage des lampes dépend, dans une large mesure, de la qualité de l'inductance branchée en série de la lampe, puisque l'impulsion d'amorçage est produite par cette inductance, lors de l'ouverture du circuit provoquée par l'échauffement du bilame. Enfin, les dispositifs starter utilisés jusqu'ici pour assurer l'amorçage des lampes fluorescentes, ne sont pas compatibles avec l'alimentation des lampes à décharge précitées. De plus, les dispositifs utilisés de nos jours, sont relativement encombrants et coûtent. La présente invention vient améliorer la situa tion en proposant un nouveau dispositif d'amorçage fiable, peu volumineux et bon marché, formé d'un module e diptle destiné à titre branché en parallèle sur la lampe. Le dispositif d'amorçage de la présente invention présente l'avantage de pouvoir être installé à proximité de tous types de lampes d'éclairage à décharge ou lampes fluorescentes, sans qu'il soit nécessaire, par exemple, de modifier l'installation existante pour de telles lampes. Le module dipôle formant le dispositif d'amor çage conforme à la présente invention, comprend un ensemble série reliant les deux bornes de la platine, et formé d'un condensateur, d'au moins le secondatre d'un tr;nsforma- teur d'impulsions et d'un élément à conduction unidirectionnelle, de façon à assurer la charge du condensateur lors d'une alternance de polarité donnée de la tension alternative d'alimentation, tout en interdisant la décharge dudit condensateur à travers le secondaire du transformateur pendant l'alternance de polarité opposée, un interrupteur commandé, destiné à provoquer lors de ladite alternance de polarité opposée, la décharge du condensateur dans l'enroulement primaire du transformateur qui comporte un nombre de spires inférieur au nombre de spires du secondaire, de façon à appliquer aux bornes de la lampe, une impulsion de tension de forte valeur, induite dans le secondaire du transformateur, afin d'assurer l'amorçage de la lampe. Selon une caractéristique de la présente invent ion, le transformateur est du type auto-transformateur. Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'interrupteur commandé est formé d'un thyristor et d'un générateur d'impulsions provoquant la conduction du thyristor lors de ladite alternance de polarité opposée et la décharge du condensateur dans la maille formée par le primaire du transformateur et le thyristor. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le générateur d'impulsions est formé d'un second condensateur chargé à travers une résistance par l'intermédiaire de laquelle il est relié aux bornes du module dipôle, et d'un élément bidirectionnel à seuil de déclenchement à travers lequel le condensateur est déchargé de façon à produire une impulsion appliquée au thyristor afin d'assurer la conduction de celui-ci. Selon une autre caractéristique de la présente invention, il est prévu une diode rebouclant l'élément bidirectionnel à seuil de déclenchement sur le second condensateur, de façon à court-circuiter l'mpulsion produite par la décharge de celui-ci, pendant ladite alternance de polarité donnée, afin d'interdire la conduction du thyristor lors de celle-ci. Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'impulsion provoquée par la décharge du second condensateur et disponible au niveau de l'élément bidirectionnel à seuil de déclenchement, est appliquée sur le primaire d'un transformateur d'impulsions, dont le secondaire est relié entre 11 électrode de commande du thyristor et sa cathode. Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'impulsion provoquée par la décharge du second condensateur et disponible au niveau de l'élément bidirectionnel à seuil de déclenchement, est appliquée sur la cathode du thyristor, tandis que l'électrode de commande de celui-ci est reliée à l'une des bornes du mcdule dipôle. Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'élément bidirectionnel à seuil de déclenchement est formé d'un diac. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 illustre le schéma de principe d'un dispositif d'alimentation de lampes conforme à la présente invention, selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 illustre le schéma de principe d'un dispositif d'alimentation de lampes conforme à la présente invention, selon un second mode de réalisation. Comme cela apparat sur la figure 1, les lampes 1 du type à décharge, ou du type lampes fluorescentes, sont reliées aux bornes 3, 4 d'une source de tension alternative, par l'intermédiaire d'une inductance ballast série 2. Un condensateur 5 destiné à améliorer le facteur de-puissance de l'ensemble lampe 1/inductance ballast 2, ainsi formé, est en outre, monté en parallèle sur les deux conducteurs 6 et 7 reliés respectivement aux bornes 3 et 4 de la source de tension alternative. Conformément à la présente invention, un module dipôle 10 destiné à générer une impulsion de tension d'amorçage élevée, est branché en parallèle sur la lampe 1. Le module dipôle 10 conforme à la présente invention, comprend un ensemble série formé d'un condensateur CI, du secondaire 13, d'un auto-transformateur d'impulsions 16 formé d'un seul enroulement dont une partie commune sert à la fois de secondaire et de primaire et d'un élément à conduction unidirectionnelle, ou diode D1. Ledit ensemble série relie les deux bornes Il et 12 du dipôle 10. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'anode de la diode D1 est reliée à la borne Il du module dipôle 10, tandis que sa cathode est reliée au secondaire 13 de l'auto-transformateur 16. On comprend, par conséquent, que le condensateur C1 se charge, par l'intermédiaire de la diode D7 et du secondaire 13 de l'auto-transformateur 16, lors de l'application d'une tension positive sur la borne 11 du module dipôle 10, par rapport à la tension présente au niveau de la borne complémentaire 12 dudit module. Une telle alternance sera dite dans la suite de la description alternance positive. Par contre, on comprend que la diode D1, interdit la décharge du condensateur C1 à travers le secondaire 13 de l'auto-transformateur 16, pendant l'alternance de polarité opposée, dite alternance négative. Bien entendu, la même diode D1 évite également que cette alternance négative ne soit court-circuitée par le secondaire 13 de l'auto-transformateur 16 et le condensateur C1. En outre, comme cela apparatt également sur la figure 1, le dispositif d'alimentation de lampes conforme à la présente invention comporte un interrupteur commandé formé d'un thyristor Th, dont l'anode est reliée à la prise intermédiaire 14 de l'auto-transformateur 16, délimitant avec la borne de l'auto-transformateur reliée au condensateur C1, le primaire 15 de celui-ci, tandis que sa cathode est reliée à la borne 12 du module dipôle 10. Ainsi, le thyristor Th, le condensateur C1 précité et le primaire 15 de l'auto-transformateur 16, reliant le condensateur C1 et l'anode du thyristor, forment une maille fermée. Comme cela apparat, en outre, sur la figure 1, il est prévu un générateur d'impulsions destiné à provoquer la conduction du thyristor Th pendant l'alternance de polarité opposée à celle utilisée pour la charge du premier condensateur CI. Le générateur d'impulsions se compose d'un second condensateur C2, relié, par l'intermédiaire d'une résistance RI, aux bornes Il et 12 du module dipôle 10, par l'intermédiaire de laquelle il est chargé. Accessoirement, une résistance R2 est branchée en parallèle du condensateur C2 précité, cette résistance R2 détermine en combinaison avec les valeurs respectives de la résistance RI et du condensateur C2, la constante de charge dudit condensateur C2 Le point commun entre la résistance Ri et le condensateur C2 est relié à 8 ne des bornes d'un élément bidirectionnel à seuil de déclenchement 20, formé avantageusement àtun diac, dont l'autre borne est connectée à l'entrée du primaire 17 d?un transformateur d'impulsions 18, rebouchée sur le condensateur C2, au niveau de la borne de celui-ci commune à la borne 12 du module di pôle 10. Le secondaire 19 du transformateur d'impulsions 18 est, lui-mme, relié entre l'électrode de commande et la cathode du thyristor Th précité. Comme cela apparait sur la figure 1, le primaire 17 et le secondaire 19 du transformateur d'impulsions 18 sont disposés de façon à appliquer une impulsion positive entre la cathode et l'électrode de commande du thyristor Th, lors de la décharge du condensateur C2, par l'intermédiaire du primaire 17 et du diac 20, pendant l'alternance de polarité opposée à celle pendant laquelle le condensateur CI se charge. Une diode D2 dont l'anode est reliée au point commun entre le primaire 17 du transformateur 18 et le diac 20, et la cathode est reliée à la borne 12 du module di pôle 10, court-circuite 11 impulsion produite par la décharge du condensateur C2 par l'intermédiaire du diac 20, lors de l'alternance de polarité identique à l'a1- ternance pendant laquelle le condensateur C1 se charge. Selon une variante de réalisation, une diode D3 est, en outre, branchée en parallèle du thyristor Th, l'anode de la diode D3 étant reliée à la cathode du thyristor, et la cathode de la diode D3 à l'anode du thyristor Th. Cette diode D3 a pour but d'entretenir les oscillations produites par le circuit résonant de décharge du rDndersate r C1. On va maintenant décrire plus en détail le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 1. Lorsqu'une tension positive est appliquée entre les bornes 4 et 3 d'alimentation, le condensateur CI se charge Jusqu'à une valeur sensiblement égale à la valeur crête de la tension d'alimentation, par l'intermédiaire de la diode D1 et du secondaire 13 du transformateur 16. Pendant la même alternance, le condensateur C2 se charge à travers la résistance R1, jusqu'a une tension provoquant la conduction du diac 20. La décharge du condensateur C2 est alors court-circuitée par la diode D2 branchée en parallèle du primaire 17 du transformateur 18. On comprend, par conséquent, que la décharge du condensateur C2 ne peut, lors de l'alternance positive, entraRner la conduction du thyristor. Le condensateur C1 reste, par conséquent, chargé. Lors de l'alternance négative de la tension d'alimentation appliquée entre les bornes 4 et 3, la diode Dî évite que l'ensemble série formé par le secondaire 13 du transformateur et le condensateur CI ne court-circuite ladite tension d'alimentation. Pendant l'alternance négative de la tension d'alimentation, la charge du condensateur C2, par l'intermédiaire de ia résistance Ri, provoque à nouveau, lorsque la tension aux bornes du condensateur C2 atteint une tension de seuil suffisante, la conduction du diac 20. Le condensateur C2 se décharge alors par l'intermédiaire du primaire 17 du transformateur 18 et le diac 20. La diode D2 est bien sur inopérante lors de la décharge du condensateur C2, pendant l'alternance négative. On comprend, par conséquent, que la décharge du condensateur C2 produit une impulsion dans le primaire 17 du transformateur 18. L'impulsion induite aux bornes du secondaire 19 du transformateur 18 est appliquée selon une polarité appropriée entre la cathode et l'électrode de commande du thyristor Th, de façon à entratner la conduction de celui-ci. La conduction du thyristor entrasse, à son tour, la décharge du condensateur C1 dans la maille formée par le secondaire 15 du transformateur 16 et ledit thyris tor Th. La tension de charge du condensateur C1 se trouve, par conséquent, répercutée au niveau du primaire 15 du transformateur, et induit au niveau du secondaire 13 de celui-ci, une tension négative très élevée, qui traverse la diode D1 correctement branchée vis-à-vis de celleci. L'impulsion de tension très élevée induite dans le secondaire 13, par la décharge du condensateur C1, se trouve, par conséquent, répercutée au niveau de la lampe 1, de façon à assurer correctement l'amorçage de celle-ci. Bien entendu, il est également possible d'utiliser un auto-transformateur 16 ayant deux enroulements 13 et 15 possédant un point commun 14, les deux enroulements, secondaire 13 et primaire 15 étant connectés en série entre la diode D1 et le condensateur C1. De même, le transformateur peut être muni de deux enroulements séparés 13, 15, l'une des entrées de chacun de ceux-ci étant reliée au condensateur C1, le secondaire 13 étant branché entre la cathode de la diode DI et le condensateur C7, et le primaire 15 entre l'anode du thyristor et le même condensateur Cl. On va maintenant décrire un second mode de réalisation du module dipôle 10 conforme à la présente invention, et représenté sur la figure 2. On retrouve sur la figure 2 l'ensemble série formé de la diode DI, du secondaire 13 du transformateur d'impulsions 16 et le condensateur CI, ensemble série branché entre les bornes Il et 12 du module,dipôle 10. De meme l'on retrouve en parallèle de cet ensemble série, le générateur d'impulsions formé d'une résistance R1 en série avec le condensateur C2, ces derniers éléments étant, eux-mêmes, reliés entre les bornes Il et 12 du module dipôle 10. Accessoirement, une résistance R2 peut être connectée en parallèle du condensateur C2.Cependant, le diac 20, dont une borne est reliée au point commun entre le condensateur C2 et la résistance RI, est relié directement par son autre borne à la cathode du thyristor Th dont l'anode est reliée à la prise intermédiaire 14 du transformateur 16. L'électrode de commande du thyristor est reliée à la borne 12 du module dipôle 10, par l'intermédiaire d'une résistance de faible valeur R3. Accessoirement, cette résistance R3 peut prendre une valeur nulle, l'électrode de commande du thyristor Th étant directement reliée à la borne 12 du module dipôle 10. En outre, le module dipôle 10 comprend une diode D2 dont l'anode est reliée au point commun entre la cathode du thyristor et le diac 20, tandis que la cathode de cette même diode D2 est reliée à la borne 12 du module dipôle 10. Le fonctionnement du module dipôle 10 représenté sur la figure 2 va maintenant être décrit plus en détail. Conformément au mode de réalisation qui était précédemment décrit en regard de la figure 1, le condensateur C1 se charge, lors de l'alternance positive de la tension d'alimentation, par l'intermédiaire de la diode D1 et du secondaire 13 de l'auto-transformateur 16. Lors de l'alternance négative, la diode D1 évite la décharge du condensateur et le court-circuit de la tension d'alimentation présente entre les bornes 3 et 4. De même, lors de l'alternance positive de la tension d'alimentation, le condensateur C2 se charge, par l'intermédiaire de la résistance R1, Jusqu'à entraîneur la conduction du diac 20, le condensateur C2 se décharge alors par l'intermédiaire de celui-ci, mais se trouve court-circuité par la diode D2. Par conséquent, la décharge du condensateur C2, lors de l'alternance positive de la tension d'alimentation, ne peut, en aucune façon entratner la conduction du thyristor et, par conséquent, la décharge du condensateur CI. Par contre, lors de l'alternance négative de la tension d'alimentation, le condensateur C2 se charge, par l'intermédiaire de la résistance RI, jusqu'à entraf- ner la conduction au diac 20 et, le condensateur C2 se décha > ge alrs Par T l'intermédiaire de la résistance R3 dans l'électrode de commande du thyristor Th, la diode D2 étant inopérante. La tension positive ainsi répercutée entre la cathode et 1 électrode de commande du thyristor Th entrasse la conduction de celui-ci. Comme cela a été précédemment décrit, la conduction du thyristor Th entraîne la décharge du condensateur C1 dans la maille formée par le primaire 15 du transformateur 16, du thyristor Th et de la diode D2, alors passante. L'impulsion de tension élevée produite par la décharge du condensateur CI dans le primaire 15 du transformateur 16, induit, par conséquent, une impulsion de tension très élevée au niveau du secondaire 13 de celuici, l'impulsion de tension très élevée qui traverse la diode D1 est appliquée aux bornes de la lampe 1, de façon à provoquer l'amorçage ae celle-ci. De même, une diode D3 peut également être prévue dans le cadre du second mode de réalisation ; la cathode de la diode D3 étant reliée à l'anode du thyristor Th et l'anode de la diode D3 à la cathode de la diode D2, c'est-à-dire à la borne 12 du module dipôle 10, de façon à entretenir les oscillations provoquées par le circuit résonant de décharge du condensateur C1. Selon un exemple de réalisation particulier du second mode de réalisation représenté sur la figure 2, les différents composants utilisés dans le montage de la présente invention peuvent être les suivants - diode D1 : 1N 5062 - diode D2 : IN 4001 - diode D3 : 1N 5062 - condensateur CI : lampe à décharge : 0,22 F/400V lampe fluorescente : 0,1 > iF à 0,01 F/400 V - condersatear C2 : 0,1 F/50 V - résistance R1 : 150 k St - résistance R2 : 100 k # - résistance R3 : 47 # - thyristor Th : C 106 D (GE) ou 2 P6 M (NEC) - diac 20 : ST2 - transformateur d'5mpulsions 16 : rapport des bobinages pour lampes à décharge : 12 rapport des bobinages pour lampes fluorescentes : 6. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.Dispositif d'amorçage de lampes alimentées par une tension alternative, du type lampe d'éclairage à décharge et lampes fluorescentes, caractérisé par le fait qu'il est formé d'un module dipôle (10) destinée à être branchée en parallèle de la lampe (1) et composé - d'un ensemble reliant les deux bornes (11,12) du module et qui comprend, branchés en série, un condensateur (cri), au moins le secondaire (13) d'un transformateur d'impulsions (16), et un élément à conduction unidirec tionneUe(D1), de façon à assurer la charge du condensateur (cri) lors d'une alternance de polarité donnée de la tension d'alimentation, tout en interdisant la décharge de celui-ci à travers ledit secondaire (13) du transformateur (16) pendant l'alternance de polarité opposée - d'un interrupteur commandé, destiné à provoquer, lors de ladite alternance de polarité opposée, la décharge du condensateur (C1) dans l'enroulement primaire (15) du transformateur (16), primaire comportant un nombre de spires inférieur au nombre de spires du secondaire, de façon à appliquer aux bornes de la lampe (1) une impulsion de tension élevée induite dans le secondaire du transformateur, afin d'assurer l'amorçage de la lampe. 2. Dispositif d'amorçage de lampes selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transformateur (16), dont le secondaire (13) et le primaire (15), assurent respectivement la charge et la décharge du condensateur (cri) est du type auto-transformateur. 3. Dispositif d'amorçage de lampes selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'interrupteur commandé est formé d'un thyristor (Th) relié au primaire (15) du transformateur (16) et d'un générateur d'impulsions, destiné à provoquer la conduction du thyristor (Th) lors de ladite alternance de polarité opposée, et la décharge du condensateur (cri) dans la maille formée du primaire (15) du transformateur (16) et du thyristor (Th). 4. Dispositif d'amorçage de lampes selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le générateur d'impulsions est formé d'un second condensateur (C2) chargé à travers une résistance (R1) par l'intermédiaire de laquelle il est relié aux bornes (11,12) du module dipôle (10) et d'un élément bidirectionnel à seuil de déclenchement (20) à travers lequel le condensateur (C2) est déchargé de façon à produire une impulsion appliquée au thyristor (Th) afin d'assurer la conduction de celui-ci. 5. Dispositif d'amorçage de lampes selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il est prévu une diode (D2) reliant l'élément bidirectionnel à seuil de déclenchement (20) et le second condensateur (C2) de façon à court-circuiter l'impulsion produite par la décharge de celui-ci pendant ladite alternance de polarité donnée, afin d'interdire la conduction du thyristor (Th) lors de cette alternance. 6. Dispositif d'amorçage de lampes selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'impulsion provoquée par la décharge du second condensateur (C2) et disponible au niveau de l'élément bidirectionnel à seuil de déclenchement (20) est appliquée sur le primaire (17) d'un transformateur d'impulsions (18) dont le secondaire (19) est branché entre l'électrode de commande du thyristor (Th) et sa cathode. 7. Dispositif d'amorçage de lampes selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément bidirectionnel à seuil de déclenchement (20) est relié à la cathode du thyristor (Th), dont l'électrode de com mande est reliée à 'une des bornes (12) ru module dipôle (10). 8. Dispositif d'amorçage de lampes selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'électrode de commande du thyristor (Th) est relie à l'une des bor- nes (1i? du module dipôle (1C) par l'intermédiaire d'une résistance (R3) de faible valeur. 9. Dispositif d'amorçage de lampes selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que 11 élément bidirectionnel à seuil de déclenchement (20) est formé dtun diac. 10. Dispositif d'amorçage de lampes selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait qu'une diode (D3) est branchée en parallèle du thyristor (Th), l'anode de celle-ci étant reliée à la cathode du thyristor et la cathode de celle-ci étant reliée à l'anode du thyristor.