Brevet FR2510339A1 — publié le 19830128

"Dispositif électrique pour l'amorçage et l'alimentation d'une lampe à décharge à basse pression, et unité de lampe munie d'un tel dispositif" L'invention concerne un dispositif électrique pour l'a- morçage et l'alimentation d'une lampe à décharge à basse pression, dispositif qui est équipé d'un starter et de deux bornes d'entrée qui sont destinées à être branchées sur une source de tension alter- native, ces bornes d'entrée étant interconnectées, dans les condi- tions de régime de fonctionnement, par un montage série d'au moins la lampe et d'un ballast de stabilisation au moins partiellement in- ductif, la lampe étant munie d'une enceinte ferméee contenant une vapeur de métal et un gaz rare ainsi que deux électrodes entre les- quelles s'étend un trajet de décharge principal, alors qu'en paral- lèle avec au moins une partie du trajet de décharge principal, est monté un trajet en fente d'une longueur L (en mm) et d'une hauteur H (en mm), H étant égal à 2 mm au plus L'invention concerne en ou- tre une unité de lampe munie d'un tel dispositif électrique La hau- teur H est désignée aussi sous le nom de largeur de fente. Un dispositif électrique connu du genre décrit dans le préambule est préconisé par exemple par la demande de brevet alle- mand N' 3 027 535 Le trajet en fente est le résultat de la cons- truction simple de la lampe décrite dans cette demande En effet, cette lampe comporte un corps intérieur en verre qui, compte tenu d'un certain un jeu, est entouré d'un corps extérieur en verre Ce jeu détermine le trajet en fente Ce dispositif connu présente l'in- convénient que, parfois, au cours de la phase d'amorçage de la lam- pe, une décharge se produit dans le trajet en fente Cela se produit malgré la présence d'une bande conductrice dans la lampe Cette dé- charge forme pour ainsi dire un court circuit temporaire d'une par- tie du trajet de décharge principal Cela provoque un amorçage ir- régulier ou même la suppression de l'amorçage de la décharge dans le trajet de décharge principal De plus, il arrive souvent que la décharge dans le trajet en fente se maintienne dans les conditions de régime de fonctionnement de la lampe Cela entraine un noircisse- ment inopportun de parties de l'ampoule de la lampe et donne lieu à une faible efficacité lumineuse qui, peut s'exprimer en lumen/watt. L'invention vise à éviter, dans un dispositif électrique- du genre décrit dans le préambule, une décharge dans le trajet en fente et à éviter ainsi lesdits inconvénients. Un dispositif électrique conforme à l'invention, pour l'amorçage et l'alimentation d'une lampe à décharge à basse pression dispositif qui est équipé d'un starter et de deux bornes d'entrée qui sont destinées à être branchées sur une source de tension alter- native, ces bornes d'entrée étant interconnectées, dans les condi- tions de régime de fonctionnement, par un montage série d'au moins la lampe et d'un ballast de stabilisation au moins partiellement in- ductif, la lampe étant munie d'une enceinte fermée contenant une vapeur de métal et un gaz rare ainsi que deux électrodes entre les- quelles s'étend un trajet de décharge principal, et qu'en parallèle avec au moins une partie du trajet de décharge principal, est monté un trajet en fente d'une longueur L (en mm) et d'une hauteur H (en mm), H étant égal à 2 mm au plus, est remarquable en ce que les élec trodes de la lampe sont interconnectées par un starter à lueur et un composant limiteur de tension ayant une tension de seuil D (en volts), tout en respectant les relations: log D saire au démarrage d'une décharge dans le trajet de décharge prin- cipal, et f représente le rapport entre, d'une part, la longueur de la partie du trajet de décharge principal shuntée par la fente et, d'autre part, la longueur totale du trajet de décharge principal. Ce dispositif électrique présente l'avantage que le ris- que d'apparition d'une décharge dans le trajet en fente soit très faible, de sorte que, entre autres, la lampe s'amorce normalement. Un autre avantage est qu'il suffit d'utiliser un starter bon marché, à savoir un starter à lueur. D'une part, l'invention se base sur l'idée qu'une déchar- ge dans le trajet de décharge principal peut être démarrée de diffé- :3 rentes manières En effet, cela peut se faire par la réalisation de différentes impulsions de tension entre les deux électrodes de lam- pe Ainsi, dans le cas d'une impulsion de tension élevée (en volts), il suffit le plus souvent d'appliquer une courte durée d'impulsion (en secondes) Toutefois, à une impulsion de tension moins élevée est liée une durée d'impulsion plus longue pour le même trajet de décharge principal. D'autre part, l'invention se base sur l'idée que, pour éviter le claquage à travers la fente, l'impulsion de tension doit avoir une valeur maximale Il s'avère que en ce qui concerne des fentes d'une hauteur H portance. De plus, l'invention se base sur une combinaison des idées précitées, qui consiste à utiliser pour l'amorçage de la lampe des impulsions de tension de valeur peu élevée et d'une durée d'im- pulsion relativement longue La décharge s'amorce alors dans le tra- jet de décharge principal, mais ne s'amorce pas dans la fente Les exigences à imposer à cet effet à l'impulsion de tension dépendent entre autres de la géométrie (L, H) de la fente. Par l'utilisation d'une combinaison d'un starter à lueur et d'un composant limiteur de tension, il est possible d'appliquer de manière simple l'idée sur laquelle se base l'invention Le compo- sant limiteur de tension permet d'éviter que les impulsions engen- drées à l'aide du starter à lueur ne puissent prendre une valeur de crête supérieure à D volts. Le composant limiteur de tension peut être constitué, par exemple, par un montage série de deux diodes Zener montées en sens inverse. Dans un mode de réalisation d'un dispositif électrique conforme à l'invention, le composant limiteur de tension est une résistance dépendante de la tension (VDR). Ce mode de réalisation présente l'avantage que le compo- sant limiteur de tension ne consiste qu'en un seul constituant élec- trique. Il est à remarquer qu'il est en soi connu du brevet an- glais No 912 181 de shunter une lampe à décharge par une résistance dépendante de la tension (VDR) Toutefois, il s'agit ici d'un cir- cuit qui n'est pas muni d'un starter à lueur De plus, dans ce bre- vet, il n'est pas mentionné de piste en fente dans la lampe. Dans un autre mode de réalisation préférentiel d'un dis- positif électrique conforme à l'invention, la lampe est une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression, et les deux électrodes sont préchauffables, les extrémités de ces électrodes qui se trouvent à l'opposé de la source de tension alternative étant in- terconnectées par le starter à lueur. Ce mode de réalisation présente l'avantage que la tension minimale A, nécessaire pour le démarrage d'une décharge dans le tra- jet de décharge principal, diminue par suite du courant de préchauf- fage des électrodes circulant à travers le starter à lueur De ce fait, la tension de seuil D peut être choisie plus basse et, par con- séquent, la hauteur de fente H peut être plus grande et/ou la lon- gueur de fente L peut être plus faible Cela implique que, au cours de la fabrication de la lampe, on peut pratiquer une tolérance plus large eu égard aux dimensions de la fente. Dans un dernier mode de réalisation préférentiel d'un dispositif électrique conforme à l'invention, la lampe comporte un corps intérieur en verre qui est entouré d'un corps extérieur en verre, le trajet de décharge principal étant localisé dans une gor- ge pratiquée dans au moins l'un de ces corps. Ce mode de réalisation préférentiel présente l'avantage qu'une lampe d'une construction tellement simple, dans laquelle la fente se situe en règle générale entre les deux corps, soit dégagée maintenant de l'inconvénient du claquage électrique à travers la fente. Il est à remarquer que l'élimination du claquage à tra- vers la fente se fait d'une manière électrique (c'est à dire exté- rieure au trajet de décharge) telle que la lampe ne doive subir au- cun changement pour autant. Finalement, l'invention concerne une unité de lampe munie d'un dispositif électrique conforme à l'invention ainsi que d'une lampe à décharge à basse pression destinée à être amorcée et alimen- tée au moyen de ce dispositif, l'unité de lampe étant munie d'un cu- 2 510339 lot à douille filetée. Cette unité de lampe présente l'avantage de pouvoir rem- placer une lampe à incandescence. La description suivante, faite en regard des dessins an- nexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre comment l'invention est réalisée. La figure 1 représente un circuit d'un dispositif élec- trique conforme à l'invention, ainsi qu'une lampe à décharge à bas- se pression (représentée schématiquement) devant être alimentée au moyen de ce dispositif. La figure 2 est une coupe longitudinale, et partiellement une vue de devant, d'une unité de lampe conforme à l'invention L'u- nité de lampe est munie du dispositif électrique et de la lampe se- lon la figure 1. La figure 3 est une coupe transversale de l'unité de lam- pe selon la figure 2, suivant le plan III-III. Sur la figure 1, les références 1 et 2 indiquent des bor- nes d'entrée qui sont destinées à être branchées sur une source de tension alternative de l'ordre de 220 Volt, 50 Hz A travers une im- pédance de stabilisation inductive 3, la borne 1 est raccordée à une électrode préchauffable 4 d'une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression 5 Une seconde électrode préchauffable 6 de la lampe 5 est raccordée à la borne 2 Les extrémités des électrodes 4 et 6 qui se trouvent à l'opposé des bornes 1 et 2, sont intercon- nectées par un montage parallèle d'une résistance 7 dépendante de la tension (VDR) et d'un starter à lueur 8. L'unité de lampe selon la figure 2 comporte un corps ex- térieur cylindrique en verre 11, dont une extrémité est fermée de façon sphérique Il entoure avec un certain jeu un corps intérieur en verre 12 Le bord 13 de l'extrémité opposée du corps extérieur est relié, à l'aide d'émail et d'une façon étanche au gaz, au bord du corps intérieur 12 La lampe comporte deux électrodes ( 4 et 6), entre lesquelles s'effectue la décharge lors du fonctionnement de la lampe Cette décharge est repliée et est localisée dans une gor- ge en forme de méandre, ménagée dans la paroi extérieure du corps intérieur 12 Les parties de gorge sont indiquées par les références 10339 16, 17, 18 et 19 (voir également la figure 3) Ce trajet de décharge principal est limité par la gorge et les parties de paroi du corps extérieur 11 situées en regard de la gorge A partir de l'électrode 4, la décharge monte par la partie de gorge 16, retourne par la par- tie de gorge 17 pour se diriger vers l'électrode 6 par les parties 18 et 19 Seules les parois de la gorge qui se situent du côté de la décharge et les parties de la paroi intérieure du corps extérieur situées en regard de la gorge sont recouvertes d'une couche lumines- cente 20 La lampe comporte un culot de lampe 22 muni d'une douille filetée 23 Dans le culot se trouvent le ballast de stabilisation électrique 3, le starter à lueur 8 et-la VDR 7. Dans un mode de réalisation pratique de la lampe confor- me à l'invention, une fente d'une longueur L de 12 mm et d'une hau- teur H de 0,4 mm est prévue entre le corps intérieur et le corps ex- térieur, aux emplacements de B, C, E et F (voir figure 3) Le maté- riau luminescent 20 est constitué par un mélange de deux substances luminescentes, à savoir un aluminate de cérium-magnésium activé à l'aide de terbium et ayant une luminescence verte, ainsi que de l'oxyde d'yttrium activé à l'aide d'europium trivalent et ayant une luminescence rouge La gorge en méandre multiple le trajet de dé- charge jusqu'à une valeur totale de 40 cm L'enceinte à décharge contient 8 mg de mercure environ. La bobine 3 a une valeur de l'ordre de 3 henry La valeur de seuil (D) de la VDR 7 est de l'ordre de 550 volts La durée d'im- pulsion est de plus de 100 microsecondes Après le préchauffage des électrodes 4 et 6, la tension d'amorçage minimale A de la lampe est de l'ordre de 450 volts Aussi a-t-on satisfait aux conditions log D Il est a remarquer que la fente E (voir figure 3), exis- tant entre les parties 16 et 19 du trajet de décharge principal, est la fente décisive Pour cette fente; f = 1 En effet, cette fente E est électriquement parallèle au trajet de décharge principal entier. Dans le cas d'un remplissage en gaz rare d'argon ( 3 torrs), le flux lumineux est de 1000 lumens pour une puissance d'en- trée de la lampe (ensemble comportant le ballast électrique) de 19 W. 10339 On a constaté qu'il ne s'est pas produit de claquage dans lesdites fentes. La décharge dans le trajet de décharge principal s'amorce rapidement et régulièrement Cette amorçage rapide implique égale- ment une réduction du nombre de tentatives de démarrage, pour chaque mise en circuit de la lampe, et de ce fait, il donne également lieu à un prolongement de la durée de vie de la lampe A l'endroit des fentes, il ne s'est pas produit de noircissement Qdes parties de pa- roi des deux corps (par exemple des parties 25 et 25 a). L'efficacité lumineuse est de l'ordre de 50 lumen/watt. 2 510339 REVENDICATIONS: 1 Dispositif électrique pour l'amorçage et l'alimentation d'une lampe à décharge à basse pression, dispositif qui est muni d'un starter et de deux bornes d'entrée qui sont destinées à être branchées sur une source de tension alternative, ces bornes d'en- trée étant interconnectées, dans les conditions de régime de fonctionnement, par un montage série d'au moins la lampe et d'un ballast de stabilisation au moins partiellement inductif, la lampe étant munie d'une enceinte fermée contenant une vapeur de métal et un gaz rare ainsi que deux électrodes entre lesquelles s'étend un trajet de décharge principal, alors qu'en parallèle avec au moins une partie du trajet de décharge principal, est monté un trajet en fente d'une longueur L (en mm) et d'une hauteur H (en mm), H étant égal à 2 mm au plus, caractérisé en ce que les électrodes de la lampe sont interconnectées par un starter à lueur et par un compo- sant limiteur de tension ayant une tension de seuil D (en volts), tout en respectant les relations: log D o A est la tension minimale (en volts) entre les électrodes, né- cessaire au démarrage d'une décharge dans le trajet de décharge principal, et f représente le rapport entre, d'une part, la lon- gueur de la partie du trajet de décharge principal shuntée par la fente et, d'autre part, la longueur totale de ce trajet de déchar- ge principal. 2 Dispositif électrique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le composant limiteur de tension est une résistan- ce dépendante de la tension (VDR). 3 Dispositif électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la lampe est une lampe à décharge dans la vapeur de mercure à basse pression et en ce que les deux élec- trodes sont préchauffables, les extrémités de ces électrodes qui 10339 se trouvent à l'opposé de la source de tension alternative étant interconnectées par le starter à lueur. 4 Dispositif électrique selon l'une quelconque des reven- dications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la lampe comporte un corps intérieur en verre qui est entouré d'un corps extérieur en verre, le trajet de décharge principal étant localisé dans une gor- ge pratiquée dans au moins l'un de ces corps. Unité de lampe munie d'un dispositif électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ainsi que d'une lampe à décharge à basse pression destinée à être amorcée et alimentée au moyen de ce dispositif, caractérisée en ce que l'unité de lampe est munie d'un culot à douille filetée. ORIGINAL