Brevet FR2502443A1 — publié le 19820924

La présente invention concerne l'alimentation des tubes ou lampes à décharge haute pression, et en particulier l'alimentation des tubes à vapeur de mercure. Il est classique d'alimenter de tels tubes, à partir du réseau alternatif, avec un condensateur en parallèle sur les conducteurs dudit réseau, suivi, en série côté tube, par une inductance-ballast. 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 l'éclairage public. La tendance actuelle à l'économie d'énergie 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 s'éteignent lorsque la valeur de la tension d'alimentation disponible au moment où la lampe se réamorce diminue jusqu'à une valeur à peu près égale à la valeur maximum instantanée de la tension d'arc, ou tension d'amorçage. Pour les lampes au mercure, l'extinction se produit dès que la réduction de puissance atteint de 23 à 28 %. 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 condensateur aux bornes de l'inductance-ballast. On a, en effet, cons taté que sous certaines conditions, il était alors posai ble de diminuer sensiblement la tension d'alimentation des platines en dessous de la valeur maximum instantanée de la tension d'arc sans pour cela provoquer l'extinction de la lampe. On a ainsi constaté que sous certaines condi tions, la présence de ce condensateur entratnait une augmentation de la tension disponible pour le réamorçage de la lampe. Il semble que cet effet soit dfl au fait que le condensateur placé en parallèle de l'inductance-ballast tend à retarder à chaque alternance l'inversion de la tension aux bornes de la lampe, et par suite, tend à augmenter la tension disponible pour le réamorçage de celleci, puisque l'amorçage se produit toujours dans la partie ascendante de la sinusoïde représentative de la tension d'alimentation et que la valeur de la tension disponible aux bornes de la lampe est augmentée en fonction du retard qui tend à être introduit par la décharge de la capacité. En règle générale et dans le domaine des puissances habituelles, on peut définir la capacité du condensateur par la relation : 0,9 (1,1 (cette relation étant vérifiée pour une fréquence de 50 Hz) "'ai" étant l'inductance du ballast exprimée en henry étant la capacité exprimée en microFarads.Bien en- tendu, si la valeur de la fréquence réseau est différente de 50 Hz, la fourchette indiquée plus haut est naturellement modifiée en conséquence l'impédance d'une inductance s'écrivant Lw, et l'impédance d'une capacité 1/Cw avec ',= 2'v Selon un autre aspect de l'invention, dans le cas des platines pour les lampes haute pression au mercure, on peut plus directement déterminer la capacité dudit condensateur par la relation 0,016 P (C2 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des 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 décharge ; - la figure lA illustre des formes d'onde relevées dans le circuit de la figure I - la figure 2 illustre une platine alimentant un tube à décharge, un second condensateur se trouvant en parallèle sur le ballast. Conformément à la présente invention, les figures 2A et 2B illustrent des formes d'onde relevées sur le circuit de la figure 2, Sur les figures 1 et 2, la platine proprement dite comporte en parallèle sur les conducteurs délivrant la tension d'alimentation un condensateur C1, dont la valeur est par exemple de 16 microFarads pour un tube de puissance nominale de 250 Watts ; puis, en série côté tube, une inductance-ballast, dont la valeur est par exemple de 260 MilliHenrys dans les mêmes conditions. Selon 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 que la tension UA atteint une valeur suffisante, le tube se met à conduire, et la tension VA1 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 décroit 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.Si l'on diminue progressivement la tension d'alimentation, la lampe s'éteint lorsque cette der nière atteint une valeur efficace de 185 V environ ; il faudrait arriver jusqu'à 165 V (valeur de crête de 234 V) pour obtenir une réduction de puissance de 50 % de l'alimentation platine. Il apparat que la tension d'alimentation, en valeur instantanée, ne prend plus, par rapport à la tension d'arc du tube, une valeur suffisante pour assurer un réamorçage correct de celui-ci après chaque alternance. Dans le montage de la figure 2, il s'ajoute en parallèle sur l'inductance-ballast de la platine un second condensateur C2 dont la valeur est par exemple de 4,5 microFarads, pour une lampe haute pression au mercure d'une puissance nominale 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 2A). Le demandeur a effectué des essais avec le montage de la figure 2, en faisant baisser la tension d'alimentation jusqu'à 170 Volts efficaces ou 240 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 250 Volts. Cette valeur permet un fonctionnement convenable et stable des tubes, même avec une tension d'alimentation aussi réduite. Il est, en outre, important de remarquer qu'avec une capacité du condensateur C2 répondant à l'intervalle précédemment cité, et de préférence d'une valeur de 4,5 F, dans le cas d'une lampe haute pression à vapeur de mercure d'une puissance nominale de 250 Watts, la puissance absorbée n'est pratiquement pas modifiée, seul le courant absorbé par la platine d'alimentation est très légèrement augmenté . L'augmentation constatée est environ égale à 0,1 Ampère dans le cas de la lampe haute pression au mercure d'une puissance nominale de 250 W. 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, C1), 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 nominale des tubes à vapeur de mercure, et sont données dans l'ordre puissance nominale, capacité du condensateur C2 : 125 Watts 2 MicroFarads 250 Watts 4,5 MicroFarads 400 Watts 6,5 Microfarads. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 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 sur les conducteurs du réseau électrique un condensateur, puis, en série côté tube une inductance-ballast, caractérisé par le fait qu'il comporte, en parallèle sur l'inductance-ballast (L1), un second condensateur (C2), de faible valeur. 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la capacité du second condensateur (C2) exprimée en microFarads est définie par la relation 0,016 P4C240,020 P où P est la puissance nominale du tube exprlmée en Watts. 3. Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la capacité du second condensateur (C2) exprimée en microFarads est définie à une fréquence de 50 Hz par la relation 0,9 4'a1c2 i ,i où "L1" est l'impédance du ballast exprimée en Henry.