Brevet FR2499765A1 — publié le 19820813

La présente invention se rapporte à un dispositif ballast ou de protec- tion pour une lampe à décharge en atmosphère gazeuse, en particulier pour une lampe à décharge en atmosphère gazeuse à haute pression, contenant un tube à décharge monté dans une cloche de verre remplie avec un gaz ou dans laquelle a été fait le vide, ce dispositif comprenant au moins un élément ou un circuit analogue limitant l'intensité du courant d'alimentation de la lampe à décharge et le cas échéant, des éléments nécessaires ou utiles pour le fonctionnement de celle-ci, par exemple des éléments de détection et/ou de commutation. L'in- vention comprend également une unité d'éclairage comprenant le dispositif ballast mentionné et au moins une lampe à décharge en atmosphère gazeuse à haute pression, en particulier une lampe à vapeur de mercure, une lampe à vapeur d'halogène ou une lampe à vapeur de sodium et le cas échéant, en outre, dans une cloche indépendante ou dans une cloche extérieure raccordée hermétique- ment, entourant le tube à décharge de la lampe à décharge en atmosphère gazeuse à haute pression, un filament à incandescence en spirale. Comme l'on sait,on a deplusen plus tendance à l'heure actuelle, pour des raisons d'économie d'énergie, à remplacer les lampes à incandescence traditionnelles dans presque toutes les applications par des lampes à décharge en atmosphère gazeuse dont le rendement lumineux est sensiblement plus élevé. Les lampes à décharge les plus connues sont: les tubes à fluorescence, les lampes à vapeur de mercure à basse pression, les lampes à vapeur de mercure à haute pression, les lampes à halogène, les lampes à vapeur de sodium, etc., dont le rendement lumineux est plusieurs fois supérieur à celui des lampes à incandescence. Plus récemment, on s'est aperçu qu'il était possible de remplacer les lampes à incandescence, généralement utilisées aux fins d'éclairage, par des lampes à décharge en atmosphère gazeuse et ce, du fait qu'on a constaté qu'il était possible de produire en grande série des lampes à vapeur de sodium destinées à remplacer les lampes à incandescence les plus courantes de 4060- W, tout en obtenant des lampes dont les dimensions extérieures, la struc- ture, la couleur de la lumière et les autres propriétés optiques étaient pra- tiquement équivalentes. Les solutions adoptées à cette fin et les expériences faites à ce sujet ont été décrites dans les demandes de brevets hongrois n' 75/81 et 76/81 qui sont citées ici à titre de référence. Par ailleurs, on sait que le fonctionnement des lampes à décharge en atmosphère gazeuse nécessite toujours un circuit de protection destiné à limiter le courant d'alimentation de celles-ci, dispositif connu sous le nom de "ballast" qui, dans la plupart des modes de réalisation se présente sous la forme d'une impédance montée en série devant la lampe à décharge. Ce dis- positif ballast prend plus souvent la forme d'une impédance inductive, notam- ment la forme d'une bobine à noyau de fer, qui est incorporée dans un acces- soire tel qu'une réglette de montage de la lampe. Cet accessoire contient une douille permettant de monter électriquement et mécaniquement la lampe, ainsi que tous les autres composants nécessaires pour le fonctionnement de celle-ci tels qu'un dispositif d'allumage, un miroir, un écran, etc. Afin que soit possible le remplacement des lampes à incandescence traditionnelles par les lampes à décharge en atmosphère gazeuse, il s'est révélé nécessaire de perfectionner ces dispositifs ballast de façon que ces lampes puissent fonctionner sans autres mesures spéciales. Dans une solution intégrée connue, un tube fluorescent à faible puis- sance est réuni avec un circuit ballast inductif contenant un noyau de fer de façon à former un ensemble peu encombrant, et l'ensemble résultant peut être monté dans une douille filetée normalisée de lampe à incandescence, ou bien, l'unité peut être pourvue d'un culot pouvant être remplacé par un autre se vissant dans une monture de lampe à incandescence. Toutefois, le poids et les dimensions de ces sources lumineuses connues sont très supérieures à celles des lampes à incandescence traditionnelles, à quoi s'ajoute que leur coût est élevé et que souvent elles ne peuvent pas être montées dans les équipements des lampes à incandescence. En outre, la lumière produite, la distribution du spectre lumineux et les propriétés optiques de ces sources lumineuses sont également différentes. Un autre inconvénient commun réside en ce que la valeur relativement basse du facteur de puissance de ces lampes se traduit par une augmentation sensible du courant déwatté du réseau d'ali- mentation électrique. Le but de la présente invention est de perfectionner les montages ballast connus de façon à produire une unité d'éclairage complexe, en parti- culier pourvue d'une lampe à décharge en atmosphère gazeuse à haute pression, qui contient le dispositif ballast, sans pour autant augmenter ses dimensions et son poids par rapport aux lampes à incandescence qu'elle doit remplacer. En même temps, cette unité sera semblable, tant du point de vue physique qu'optique, aux lampes à incandescence traditionnelles, tout en offrant les avantages essentiels des lampes à décharge, en particulier les qualités d'économie de consommation qui les caractérisent, pour une intensité lumineuse donnée. Un autre avantage réside dans la réalisation d'unité d'éclairage qui, pour le moins n'augmente pas et qui même, le cas échéant, diminue le courant déwatté consommé par le réseau national. L'invention atteint les buts qu'elle s'est fixés en perfectionnant et en utilisant un dispositif ballast approprié et une unité d'éclairage complexe. Ce dispositif ballast comporte au moins un élément ou un dispositif pour limiter l'intensité du courant de la lampe à décharge et le cas échéant, d'autres éléments nécessaires ou utiles par exemple,pour produire les impul- sions d'allumage ou d'autres des éléments de détection et/ou de commutation. L'invention est caractérisée en ce que le dispositif ballast se présente sous la forme d'un corps de révolution essentiellement annulaire, en forme de godet ou autre, qui entoure au moins partiellement, le col de la cloche de verre extérieure de la lampe à décharge en atmosphère gazeuse (qui est essentiellement identique à la cloche de verre des lampes à incandescence) et qui présente une ouverture intérieure adaptée à la forme de la surface dudit col. L'idée de base de l'invention est fondée sur l'analogie avec l'agence- ment des tubes cathodiquesde télévison, ainsi que d'une manière générale, des bobines de déviation utilisées sur les tubes cathodiques, et d'autre part, sur la constatation que la présence d'une telle bobine, entourant le col de la lampe et se confondant avec l'axe de révolution de celle-ci, n'augmentait pas sensiblement l'encombrement, comparativement au volume total. En même temps, sa présence sur le col de la lampe, permet de diminuer l'encombrement total de l'unité d'éclairage complexe, sans pour autant diminuer son rendement. En effet, les éléments de construction, les sous-ensembles du dispositif ballast de l'invention peuvent être incorporés dans un volume de la lampe qui n'est pas adapté à d'autres fins et o sa présence n'est pas gênante. Lorsque ce disposi- tif ballast forme, conjointement avec la lampe, un ensemble interchangeable, c'est-à-dire lorsque la lampe à décharge et son dispositif ballast forment une unité d'éclairage indivisible, il est judicieux de relier invariablement et indissolublement le dispositif ballast au col de la lampe à décharge et/ou au culot de celle-ci, par exemple par un adhésif ou par d'autres moyens et de réaliser aussi toutes les connexions électriques nécessaires à l'intérieur de l'unité. En même temps, il est également possible de réaliser des unités d'éclai- rage comprenant une lampe à décharge en atmosphère gazeuse et un dispositif ballast relié électriquement et mécaniquement de façon séparable et remplaçable. Dans ce cas, il est judicieux et sûr pour les utilisateurs non avertis de réali- ser les liaisons avec le réseau du dispositif ballast au moyen d'un culot pou- vant de préférence se visser dans une douille normalisée ou dans un accessoire comportant une telle douille. La lampe à décharge, ainsi que la liaison entre celle-ci et le dispositif ballast est réalisée par des moyens mécaniques sépa- rables. En même temps, une liaison électrique appropriée est assurée par des éléments de connexion mécaniques spéciaux qui, toutefois, ne peuvent être accouplés qu'entre eux. Dans des installations nouvelles, c'est-à-dire lorsqu'on prépare les installations d'éclairage de nouveaux locaux, ou bien dans le cas d'une recons- truction complète, un tel mode de réalisation du montage de l'invention peut être avantageux, le dispositif ballast se présentant sous la forme d'un corps de révolution annulaire ou en godet qui est adapté à embrasser le corps de la lampe à décharge ou le col de celle-ci. Le montage ballast selon l'invention ou le dispositif ballast de l'unité d'éclairage de l'invention peut contenir en tant qu'impédance destinée à limiter le courant, une capacité ou une inductance, cette capacité se présentant avantageusement sous la forme d'un condensateur bobiné, tandis que l'inductance peut être une inductance torique ou bien une bobine polygonale à noyau de fer. Il peut, toutefois, être avantageux de pourvoir le montage ballast d'un élément semiconducteur limitant le courant et le cas échéant, d'un dispositif d'alimen- tation contenant une unité conductrice produisant des impulsions d'allumage. Le dispositif d'alimentation peut avantageusement prendre la forme d'un trans- formateur de haute fréquence. Le montage ballast selon l'invention peut avantageusement être utilisé avec les lampes à vapeur de mercure à haute pression, les lampes à halogène, et en particulier dans les demandes de brevets hongrois mentionnés plus haut, avec des lampes à vapeur de mercure à haute pression ayant une structure ana- logue à celle décrite dans ces demandes et dont la forme et les applications sont très semblables à celles des lampes à incandescence. Dans tous les cas, il s'est révélé avantageux d'utiliser un élément diminuant le transfert de chaleur, au moins entre le dispositif ballast et la partie du col de la lampe à décharge sur laquelle il est installé. Ceci peut être facilement réalisable en pourvoyant la partie mentionnée du col de la cloche extérieure de la lampe à décharge en atmosphère gazeuse, au moins partiellement, avec un revêtement qui sélectionne les radiations pouvant le traverser par exemple un revêtement réfléchissant les rayons calorifiques, mais de préférence un revêtement réflé- chissant les rayons calorifiques et lumineux. Enfin, le montage ballast selon l'invention peut aussi être avantageusement utilisé dans les cas o l'unité d'éclairage comporte une source lumineuse mixte qui renferme, dans l'espace gazeux ou dans l'espace vide de la cloche extérieure de la lampe à décharge, un filament à incandescence. Dans ce cas, le dispositif ballast comporte un montage qui est adapté à commander de façon complémentaire le fonctionnement de la lampe à décharge et de la lampe à incandescence ou de son filament et, le cas échéant, aussi des éléments de détection et/ou de commutation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure I est une vue schématique d'une unité d'éclairage compor- tant, par exemple,une lampe à vapeur de sodium à haute pression associée à un montage ballast conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une variante de réalisation de l'invention comportant également une unité d'éclairage contenant une lampe à vapeur de sodium à haute pression; - la figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation o le dispositif ballast forme un ensemble unitaire indivisible avec l'appareil ou l'accessoire qui porte le dispositif ballast entourant la lampe à décharge et - la figure 4 représente schématiquement une dernière variante de réalisation de l'invention qui comporte un dispositif ballast pourvu d'un culot de lampe normalisé et o ce dispositif comporte une douille de lampe normalisée, tandis que la lampe à décharge est pourvue de broches permettant de la connecter, de façon interchangeable, au dispositif ballast. En se référant à la figure 1, on voit une unité d'éclairage contenant un dispositif ballast ou de protection conforme à l'invention qui, dans un sens plus restreint, est une lampe à décharge en atmosphère gazeuse qui comprend une cloche de verre 1, un pilier 2, un culot fileté 3 et un tube à décharge 4 qui, dans l'exemple représenté, est un tube à décharge pour une lampe à vapeur de sodium à haute pression. Ces éléments et leurs combinaisons sont connus en partie par eux-mêmes et en partie par la demande de brevet hongrois n' 75/81. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, la cloche de verre I a pratiquement la forme d'un champignon et ressemble aux lampes à incan- descence bien connues à atmosphère de krypton de la société TUNGSRAM. Dans le cas présent, on considère que la partie de la cloche I s'étendant de la jonc- tion 5 du bord du pilier et de la cloche I jusqu'au commencement de la partie bombée de cette dernière constitue le col 6,ce col étant, dans l'exemple repré- senté, pratiquement cylindrique. Selon l'invention, on fixe à ce col cylindrique 6, par exemple au moyen d'une couche d'adhésif 8, un dispositif ballast 7 qui se présente sous la forme d'un corps de révolution percé d'une ouverture. Dans cet exemple, le dispositif ballast 7 est un condensateur bobiné. Les sorties des électrodes du tube à décharge sont soudées à des supports 9 et 10, ces derniers étant incorporés hermétiquement dans le pilier 2. Le dispositif ballast comporte une bordure élargie au moyen de laquelle elle est fixée et connectée sur le culot 3 de la lampe, qui a une forme standard, légèrement modifiée. Le support 9 se prolonge jusqu'à l'un des contacts du culot 3 tandis que le support 10 est connecté à l'une des armatures du condensateur bobiné. L'autre armature du condensateur est reliée, au moyen d'un fil de connexion 11, au bord du culot 3 de la lampe, de sorte que le tube à décharge 4 et le condensateur bobiné du dispositif ballast 7 sont connectés en série du point de vue électrique. Sur la figure 1, on voit clairement que le dispositif ballast de l'invention n'augmente pas la longueur totale de la lampe et on peut dire que le dispositif 7 qui est fixé sous le col 6, lequel peut avantageusement être pourvu intérieurement d'un revêtement réfléchissant, se cache sous l'avancée du dôme de la cloche 1. Dans beaucoup de cas, on peut s'arranger pour que le diamètre extérieur du dispositif ballast 7 ne soit pas supérieur au diamètre de la cloche de verre 1. Un circuit ballast contenant un condensateur présente, comparativement à d'autres, l'avantage d'être léger, à quoi s'ajoute que les lampes ayant des circuits ballast capacitifs améliorent le facteur de puissance du réseau électrique. Par contre, le montage du dispositif ballast 7 de l'invention pourrait égale- ment contenir une inductance, par exemple un enroulement annulaire comportant un noyau de fer soit seul, soit en combinaison avec un condensateur. Le dis- positif ballast 7 pourrait également prendre la forme d'un montage électronique, en particulier d'un montage à semiconducteurs comportant un transformateur de haute fréquence. Dans certaines applications, il peut en outre être avantageux que l'unité d'éclairage selon l'invention soit une source lumineuse mixte, comprenant une lampe à décharge en atmosphère gazeuse et un filament à incandes- cence en spirale, logés dans la même enceinte ou dans une enceinte séparée. Dans ce cas, une certaine adaptation du fonctionnement des unités d'éclairage mentionnées peut être nécessaire, et à cette fin, le montage selon l'invention ou le dispositif ballast de l'unité d'éclairage peut comporter un circuit appro- prié qui est pourvu, par exemple, des éléments nécessaires à cette fin. Les formes de réalisation représentées sur les figures 2 à 4 diffèrent essentiellement dans la réalisation du circuit ballast, ainsi que par le mon- tage du dispositif ballast de la lampe à décharge et de ses accessoires. Sur la figure 2, on voit une unité d'éclairage selon l'invention qui comporte une cloche de verre 1 dont le dôme a une forme pratiquement sphérique et dans laquelle un tube à décharge 4 est fixé dans une disposition axiale sur les supports 9 et 10. Pour le reste, la forme de réalisation est identique à celle représentée sur la figure 1. Il convient cependant de noter que dans cette variante, le dispositif ballast 7 est enfilé sur le col cylindrique plus court, de la cloche 1, de telle sorte qu'il ne la couvre que partiellement, avec pour conséquence une légère augmentation de la longueur de l'ensemble par rapport à la précédente. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, le dispositif ballast 7 est un corps de révolution en forme de godet qui embrasse le col 6 de la cloche de verre I de la lampe à décharge. Entre ces éléments il n'y a pas de liaison fixe et le dispositif 7 forme, dans ce cas, un ensemble qui est simplement adapté à l'installation 16, qui n'a été représentée que partielle- ment, ou bien qui fait partie intégrante de celle-ci. Enfin, sur la figure 4, on voit un exemple de réalisation dans lequel le dispositif ballast 7 a également la forme d'un corps de révolution mais qui est pourvu d'un culot de lampe fileté 3, s'adaptant dans les douilles normalisées des lampes à incandescence traditionnelles. Dans le dispositif ballast 7, on a prévu une monture spéciale avec des broches 12, 13 et des perçages 14,15 pour recevoir une lampe à décharge interchangeable ayant des broches 12, 13 spéciales, qui renferment les conducteurs électriques. Dans ce cas o le dispositif ballast 7 contient des circuits précieux ayant une struc- ture plus compliquée ou qui assurent plusieurs fonctions, cette solution se révèle particulièrement avantageuse et économique, tout en permettant, sans aucune connaissance spéciale, d'établir une liaison sûre avec la lampe, le dispositif ballast et la monture de l'ensemble, offrant ainsi tous les avan- tages pratiques de l'invention. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples de réalisation représentés et décrits, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif ballast pour lampes à décharge en atmosphère gazeuse, en particulier pour lampes à décharge en atmosphère gazeuse à haute pression, contenant un tube à décharge monté dans une cloche de verre remplie avec un gaz ou dans laquelle a été fait le vide, ce dispositif comprenant au moins un élément ou un circuit analogue limitant l'intensité du courant d'alimentation de la lampe à décharge et le cas échéant, des éléments nécessaires ou utiles pour le fonctionnement de celle-ci, par exemple des éléments de détection et/ou de commutation, caractérisé en ce que le dispositif ballast (7) se présente sous la forme d'un corps de révolution essentiellement annulaire, en forme de godet ou autre, qui entoure au moins partiellement le col (6) de la cloche de verre extérieure (1) de la lampe à décharge en atmosphère gazeuse et qui pré- sente une ouverture intérieure adaptée à la forme de la surface dudit col (6). 2. Dispositif ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif ballast (7) est relié invariablement au col (6) de la cloche extérieure de la lampe à décharge ou au culot (3) de celle-ci. 3. Dispositif ballast selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (7) est relié par des moyens mécaniques ou électriques séparables au col (6) de la lampe à décharge ou au culot (3) de celle-ci. 4. Dispositif ballast selon la revendication 3, caractérisé en ce que les entrées du dispositif ballast (7), qui a la forme d'un corps de révolution, aboutissent au culot (3) de la lampe qui peut être introduit dans des douilles normalisées ou dans un accessoire tel qu'une réglette (16) comportantunetelledouille. 5. Dispositif ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif ballast (7) est constitué par un rebord, se présentant sous la forme d'un corps de révolution de l'accessoire (16), d'un anneau ou d'un godet, ou de la douille-recevant le col de la lampe à décharge. 6. Dispositif ballast selon la revendication 5, caractérisé en ce que les sorties du dispositif ballast (7) aboutissent au contact d'une douille de lampe normalisée. 7. Dispositif ballast selon l'une quelconque des revendications à 6, caractérisé en ce que le dispositif ballast (7) contient une capacité et/ou une inductance. 8. Dispositif ballast selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif ballast (7) contient, en tant que capacité, un condensateur bobiné. 9. Dispositif ballast selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif ballast (7) contient en tant qu'inductance une inductance torique ou un enroulement à noyau de fer polygonal. 10. Dispositif ballast selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce qu'il contient une unité d'alimentation, en particulier un transformateur de haute fréquence qui comporte avantageusement un circuit comportant un limiteur de courant à semiconducteurs et le cas échéant, un circuit produisant des impulsions d'allumage. Il. Unité d'éclairage comportant une lampe à décharge en atmosphère gazeuse et un montage ou dispositif ballast selon l'une quelconque des reven- dicationsI à 10, caractérisée en ce que la lampe à décharge est une lampe à vapeur de mercure à haute pression, une lampe à halogène ou une lampe à vapeur de sodium. 12. Unité d'éclairage selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'entre le col (6) de la lampe à décharge, qui est au moins adapté au dis- positif ballast (7), et la surface intérieure du dispositif ballast (7), est interposé un élément diminuant le transfert de chaleur en direction dudit dispositif ballast (7). 13. Unité d'éclairage selon la revendication 12, caractérisée en ce que comme élément diminuant le transfert de chaleur, la lampe à décharge est pourvue, au moins à son col (6), d'un revêtement sélectif pour les radiations, en particulier un revêtement réfléchissant les radiations calorifiques et lumineuses. 14. Unité d'éclairage selon l'une quelconque des revendications Il à 13, caractérisée en ce qu'elle contient une lampe à incandescence indépendante ou une source produisant une lumière mixte, cette source lumineuse comportant un filament à incandescence en spirale logé dans l'espace rempli de gaz ou dans l'espace vide de la cloche de verre extérieure (1) de la lampe à décharge en atmosphère gazeuse. 15. Unité d'éclairage selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle contient un dispositif ballast (7) qui est pourvu d'un montage de commande assurant une action coordonnée et complémentaire de la lampe à décharge et de la lampe à incandescence ou du filament de celle-ci.