Brevet FR2538667A1 — publié le 19840629

La présente invention concerne, une unité d'éclai- rage conçue pour un fonctionnement similaire à une source lumineuse à incandescence dans laquelle la source principale de lumière est une lampe à arc complétée par une source lu- mineuse filamentaire d'appoint, et qui comporte une unité d'alimentation en énergie haute fréquence compacte alimentée par une source courant classique de 120 volts, 60 hertz. Plus particulièrement, la présente invention con- cerne l'optimisation du moyen de commande inclus dans le ré- seau de fonctionnement pour commander une séquence d'amorça- ge de lampe à arc à états multiples, à la fois pour le fonc- tionnement du filament et de la lampe à arc. La présente invention résulte des efforts faits pour produire une unité de remplacement énergétiquement ef- ficace et de coût comparativement faible pour la lampe à in- candescence électriquement inefficace Avec l'augmentation des coûts de l'énergie, il est apparu un besoin' pour une unité d'éclairage qui convertisse l'énergie électrique en lumière avec un meilleur rendement Récemment, comme le dé- crit le brevet des Etats Unis N O 4 161 672, on a inventé des lampes à halogénure métallique de faible puissance, de peti- te taille, ayant des efficacités et des flux lumineux élevés comparables aux lampes à incandescence domestiques Ces lam- pes constituent des substituts potentiels énergétiquement -2- efficaces pour la lampe à incandescence de dimensions domes- tiques à condition que l'on puisse prévoir des moyens commo- des et de faibles coûts pour l'éclairage d'appoint lors de l'amorçage de ces lampes et pour satisfaire aux diverses exigences électriques des sources lumineuses d'appoint et principale. La source d'énergie de la présente unité d'éclai- rage représente un développement des sources d'énergie haute fréquence antérieures dans lesquelles les éléments impor- tants étaient un transformateur a ferrite, alors commandé pour un fonctionnement à l'état non saturé, et un commuta- teur à transistors Ces sources d'énergie sont décrites dans le brevet des Etats Unis N O 4 350 930 et la demande de bre- vet français N O 82 016 077. Dans la demande de brevet français N O 82 016 077, la source d'énergie décrite fournit une période initiale prolongée ( 8 sec) d'alimentation en courant continu du fi- lament au moyen d'un premier commutateur commandé au sili- cium (SCR) conduisant du courant de la source de courant continu, suivi par une période de courte durée ( 8 msec) de fonctionnement haute fréquence d'un second commutateur à transistors Le fonctionnement à haute fréquence du second commutateur à transistors, qui est entretenu ( 2 sec) après la détection du courant de la lampe à arc, allume l'arc et fournit l'énergie nécessaire à la transition de l'arc au point o la source de courant continu l'entretiendra Dans l'intervalle, le fonctionnement du commutateur à haute fré- quence alimente également le filament d'appoint Lorsque l'arc à effectue "sa transition", et que l'opération de com- mutation s'est arrêtée, l'alimentation du filament se pour- suit par son branchement série au moyen de la lampe à arc à la source de courant continu Lorsque la tension de l'arc s'accroît au fur et à mesure que la lampe à arc s'échauffe, le filament soutire moins d'énergie, et à l'état de fonc- tionnement final, le filament est beaucoup moins incandes- -3- cent et soutire relativement peu d'énergie Dans l'agence- ment précédent, les moyens de commutation nécessaires pour assurer le fonctionnement initial en courant continu du fi- lament étaient distincts des moyens de commutation à haute fréquence utilisé à la fois pour l'alimentation du filament et de la lampe à arc Bien que le circuit atteignait la per- formance voulue d'une interférence électromagnétique réduite pendant l'amorçage, la temporisation de l'opération de com- mutation et l'exigence de commutateurs à semiconducteurs distincts tendaient à accroître le nombre de pièces et les coûts du-circuit En outre, la séquence d'amorçage relative- ment simple n'était pas optimale pour des amorçages normaux, des réamorçages à chaud et une défaillance de la lampe à arc. L'invention a donc pour buts de fournir une source d'énergie perfectionnée pour une uni- té d'éclairage combinant une lampe à arc avec une source lu- mineuse filamentaire d'appoint; un réseau de fonctionnement perfectionné destiné à être utilisé dans une source d'énergie pour cette unité d'éclairage; une unité de fonctionnement ayant des moyens perfectionnés pour commander la séquence d'amorçage; et un réseau de fonctionnement destiné à être uti- lise dans une source d'énergie ayant des moyens perfection- nés pour commander des séquences d'amorçage optimales pour des amorçages normaux, des réamorçages à chaud ou une dé- faillance de la lampe à arc. On atteint ces buts ainsi que d'autres de la pré- sente invention dans une unité d'éclairage alimentée par une ligne principale de courant alternatif, 120 V, classique au moyen d'une unité d'alimentation auto-contenue incluant une source de courant continue ( 145 volts) L'unité d'éclairage comprend une lampe à arc à vapeur métallique comportant une anode et une cathode, et un réseau de fonctionnement inclu- -4- ant un filament résistif à incandescence, qui fournit à la fois de la lumière d'appoint et un ballastage pour la lampe à arc pendant le fonctionnement normale Le réseau de fonc- tionnement comprend en outre un transformateur pour dériver une tension de sortie survoltée, des moyens de commutation à semiconducteurs et des moyens de commande pour le fonction- nement du commutateur selon une séquence d'amorçage de lampe à arc à états multiples. On prévoit des moyens d'interconnexion pour cou- pler l'énergie électrique de la source de courant continu sous une forme périodique de faible fréquence, n'excluant pas zéro, aux filaments résistifs pour l'éclairage d'appoint lorsque on fait fonctionner le moyen de commutation à une faible vitesse de commutation n'excluant pas zéro Le moyen d'interconnexion couple en outre l'énergie électrique de la source de courant continu sous une -forme périodique de fré- quence plus élevée (par rapport à la fréquence faible) au filament résistif pour l'éclairage d'appoint et à l'entrée du moyen de transformation pour l'amorçage et la transition de la-lampe à arc lorsque l'on fait fonctionner le moyen de commutation à une vitesse de commutation élevée et sous une forme de courant continu au filament et à la lampe à arc en série pour l'alimentation et le ballastage de cette lampe à arc lorsque le moyen de commutation n'est pas conducteur. Finalement, on prévoit un moyen de commande, de préférence incorporé dans un circuit intégré, qui est sensi- ble au temps et au courant de l'arc, pour faire fonctionner le moyen de commutation suivant une séquence d'amorçage de lampe à arc à états multiples. Il y a quatre états dans la séquence d'amorçage, si on inclut l'état de fin de vie dans lequel on arrête d'autres tentatives d'amorçage de la lampe à arc Le pre- mier état est un état de préallumage dans lequel on fait fonctionner le moyen de commutation à une vitesse de commu- tation faible appropriée, n'excluant pas zéro, pour l'éclai- rage d'appoint Le second état est un état d'allumage dans lequel on fait fonctionner le moyen de commutation à une vi- tesse de commutation élevée, de valeur élevée appropriée pour alimenter à la fois le filament résistif pour produire une incandescence et allumer et assurer la transition de la lampe à arc Le troisième état est un état allumé dans le- quel le moyen de commutation reste ouvert, aussi longtemps que du courant d'arc est détecté Le quatrième état ou état de fin de vie est un état dans lequelle moyen de commutation reste ouvert si l'arc n'a pas subi de transition après pas- sage d'un temps suffisant pour indiquer une défaillance pro- bable de l'unité d'éclairage. Dans une forme recommandée, le moyen de commande comprend des moyens de temporisation pour dériver une infor- mation de temporisation de la ligne principale de courant alternatif et un compteur cadencé par l'information de tem- porisation pour minuter la séquence d'amorçage, y compris la temporisation pour initier l'état de fin de vie. Ainsi, en tant qu'une séquence la plus courte pos- sible pour un état normal, le moyen de commande applique un signal de commande en courant continu au moyen de commuta- tion pour une oconduction pendant une première période adé- quate pour produire l'incandescence dans le filament pour l'éclairage d'appoint pour commencer la séquence d'amorçage. Cette première période dure environ 1/4 de seconde. Ensuite, le moyen de commande, qui comprend un moyen de détection du courant d'arc, applique le signal de commande à haute fréquence au moyen de commutation pendant une seconde période (T 2), normalement adéquate pour assurer la rupture d'arc avec une probabilité importante, mais moin- dre que celle normalement requise pour faire effectuer à la lampe sa transition Le moyen logique de commande prolonge l'application du signal de commande à haute fréquence pen- dant la durée d'une troisième période pour l'allumage nor- malement adéquate pour faire subir à la lampe sa transition -6- lorsque du courant d'arc est détecté pendant la seconde période. Le moyen logique de commande lors de la détection du courant d'arc après la troisième période, applique un signal de commande au moyen de commutation pour l'ouvrir, en accord avec l'atteinte de l'état allumé La seconde période est d'environ 31 millisecondes, et la troisième période est légèrement au- dessus de 2 secondes Ainsi, les périodes d'allumage et de pré-allumage peuvent être terminées en moins de 3 secondes dans cette séquence d'amorçage. Une seconde séquence probable pour un amorçage normal suppose une quatrième période d'environ 1/4 de secon- de pour le fonctionnement en courant continu du filament suivie par une sixième période (sixième dans l'ordre du dia- gramme de séquence des états) ayant une durée de 14 milli- secondes pour le fonctionnement à haute fréquence Si du courant d'arc est détecté pendant cette sixième période, le fonctionnement haute fréquence se poursuit pendant une septième période suffisamment longue pour assurer la transi- tion de l'arc, et si l'arc demeure après l'arrêt du foncti- onnement à haute fréquence, l'état allumé est supposé atteint. Une séquence plus longue est nécessaire si l'on doit réamorcer la lampe à arc alors qu'elle se trouve encore à haute température et haute pression, c'est-à-dire, un ré- amorçage à chaud Ici, la séquence normale comprend la pre- mière durée de 1/4 de seconde d'alimentation en courant con- tinu du filament, une courte période ( 31 millisecondes) de fonctionnement à haute fréquence, un second fonctionnement en courant continu du filament d'une durée d'l/4 de seconde, et ensuite une seconde courte période ( 14 millisecondes) de fonctionnement à haute fréquence Dans des conditions de ré- amorçage à chaud, il n'y aura pas encore de courant d'arc détecté, et un état d'échauffement cyclique du filament d'environ 1/2 minute apparaîtra, à une puissance réduite, 25386 d 7 -7- ( 60 watts maintenant contre 85 watts pendant les intervalles d'l/4 de seconde) Ces deux conditions alterneront pendant deux ou trois minutes jusqu'à ce que du courant d'arc soit détecté Lorsque le courant d'arc est détecté, le fonction- nement à haute fréquence est entretenu pendant deux secondes supplémentaires pour assurer la transition de l'arc, et on supposera que l'état allumé apparaîtra à nouveau. Dans le cas o il n'est pas détecté de courant d'arc, dû à une défaillance de l'unité d'éclairage, un comp- teur détermine que la séquence a grandement dépassé une du- rée qu'une unité fonctionnant bien exigerait pour amorcer-la lampe-à arc dans le mode de réamorçage à chaud Lorsque cet- te durée, qui dans la présente application est établie à en- viron 13 minutes, est dépassée, le moyen de commande arrête le fonctionnement à haute fréquence du commutateur, et l'ou- vre Avec le commutateur ouvert et la lampe à arc ne condui- sant pas, l'unité d'éclairage reste à un état de faible puissance jusqu'à ce qu'elle soit coupée par l'utilisateur. Si on l'allume à nouveau, et que le défaut n'est pas corri- gé, le processus de démarrage se répétera, atteignant l'état de fin de vie comme précédemment. La suite de la description se réfère aux-figures annexées qui représentent respectivement figure 1 un diagramme de circuit électrique d'une nouvelle unité d'éclairage convenable pour le branchement à une douille de lampe standard et incluant une lampe à arc comme source lumineuse principale, une source de lumière fi- lamentaire d'appoint, et une unité d'alimentation en énergie commandée par un circuit intégré compact; figure 2 une table des états de l'unité d'éclaira- ge indiquant la durée et la nature de l'énergie fournie à la lampe à arc et à la source lumineuse d'appoint au cours des états de préallumage, allumage et allumé; figure 3 un diagramme de séquence des états illus- trant les séquences permises ces états de l'unité d'éclaira- -* 8 - ge selon les conditions figure 4 un schéma bloc du circuit intégré qui commande l'unité d'alimentation en énergie figure 5 A, 5 B, 5 C, 5 E et 5 F des diagrammes logi- ques du circuit intégré de commande Plus particulièrement, les figures 5 A, 5 B et 5 C se combinent pour illustrer la con- ception logique du circuit intégré La figure 5 D montre la conception logique d'un verrou commandé au silicium à porte NON-OU; la figure 5 E montre la logique d'un verrou commandé au silicium à porte NON-ET et la figure 5 F montre la concep- tion logique d'un exemple de multiplexeur représenté aux fi- gures 5 A, 5 B et 5 C - Figure 6 A un ensemble d'ondes pour le fonctionne- ment du circuit intégré de commande et représente la partie d'une séquence d'amorçage qui comprend deux applications d'énergie haute fréquence pour amorcer la lampe à arc, sans accompagnement d'une rupture d'arc; et figure 6 B une illus- tration de rupture avec la transition de l'aic; et figures 7 A et 7 B d'autres configurations du commu- tateur à trois transistors du réseau de fonctionnement de l'unité d'alimentation en énergie; la figure 7 A étant ap- propriée pour une fabrication discrète et la figure 7 B étant appropriée pour la fabrication en une unité intégrée unique. On a représenté sur la figure 1 le diagramme du circuit électrique d'une unité d'éclairage efficace pour le fonctionnement d'une lampe à arc à partir d'une source de courant alternatif basse fréquence classique ( 5060 Hz) La présente réalisation représente une amélioration par rapport aux unités d'éclairage décrites dans le brevet des Etats Unis 4 350 930 et dans la demande de brevet français 82 016 077 Les améliorations de la présente réalisation concernent des modifications de la source d'énergie de l'unité d'éclai- rage, y compris le moyen de commande Le moyen de commande comporte l'utilisation d'un circuit intégré de -commande con- çu pour fournir une unité qui, dans tous les états de la 253866 ? 9- lampe, a une interférence électromagnétique minimum, et qui a une souplesse améliorée, une fiabilité améliorée et une commodité améliorée pour l'utilisateur. L'unité d'éclairage comprend une lampe qui produit de la lumière et une unité d'alimientation en énergie qui fournit du courant électrique à la lampe, avec certains des éléments de l'unité d'éclairage ayant la double fonction de production de lumière et de ballastage La lampe comporte à la fois une lampe à arc à rendement élevé ll et un élément filamentaire résistif 12 contenus dans une enceinte en verre (non représentée) L'élément résistif 12 sert à la fois de ballast pour la lampe à arc et de source lumineuse supplé- mentaire L'unité d'alimentation en énergie comprend un boî- tier (également non représenté)reliant l'enceinte en verre à un culot à vis Le culot assure la liaison électrique et la fixation mécanique de l'unité d'éclairage à une prise de courant classique pour lampe à courant alternatif La source d'énergie de l'unité d'éclairage développe l'énergie d'ali- mentation nécessaire pour la lampe à arc pendant l'amorçage et les conditions de fonctionnement, et produit l'éclairage instantané par l'utilisation de la source de lumière fila- mentaire supplémentaire. On peut allumer l'unité d'éclairage, la réamorçer, ou la couper avec la même commodité qu'une lampe à incandes- cence Les retards à la production de lumière normalement attendus lors de l'amorçage d'une lampe à arc ont été rendus moins sensibles par l'utilisation de le filament résistif à incandescence 12 fournissant de la lumière d'appoint La résistance filamentaire et la lampe à arc sont tous deux contenus dans la même enceinte qui est approximativement de la taille d'une ampoule lumineuse classique. La lampe à arc 11 est sous la forme d'un petit récipient de quartz qui est cylindrique excepté pour une faible région centrale de plus grande section droite, mais ne dépassant pas 1,27 cm de diamètre La lampe à arc possède deux électrodes, une scellée à chaque extrémité L'intérieur de la lampe à arc est formé d'une chambre centrale sphérique ou elliptique remplie d'un mélange ionisable, incluant de l'argon, un gaz d'amorçage ionisable, du mercure qui est vaporisé à chaud et des sels métalliques vaporisables tels que de l'iodure de sodium et de scandium En fonction- nement, un arc se forme entre les électrodes ce qui crée l'éclairage dans la chambre Les petites lampes de faible puissance de ce type que l'on vient de décrire sont dési- gnées comme lampes à halogénure métallique ou à vapeur mé- tallique Une lampe appropriée est plus complètement décrite dans le brevet des Etats Unis N O 4 161 672. La production de lumière est partagée entre la lampe à arc 11 et le filament résistif 12, ce-dernier four- nissant également un ballastage résistif pour la lampe à arc En fonctionnement final normal, le filament résistif 12 conduit le courant passant dans l'arc mais la production principale de lumière provient de la lampe à arc A l'amor- çage ou au réamorçage de la lampe à arc (c'est-à-dire l'al- lumage>, le filament résistif 12 produit un éclairage d'ap- point. La lampe à arc présente plusieurs états distincts en utilisation normale et chaque état actif nécessite une alimentation distincte de la part de la source d'énergie. D'un point de vue pratique, la lampe à arc à trois états actifs essentiels dénommés phases I à III et un état inac- tif L'unité d'alimentation peut être considérée comme ayant un total de sept modes de fonctionnement nécessités par des états particuliers de la lampe comprenant le préallumage (préchauffage du filament et lumière d'appoint), allumage (interrogation haute fréquence de la lampe à arc), allumé (fonctionnement en courant continu à faible tension de la lampe à arc) et défaillance (mode de fin de vie lorsque l'arc ne fonctionne plus) comme décrit à la figure 2. Dans l'état de préallumage, seul le filament est il - alimenté selon l'un des deux modes: courant continu (puis- sance d'entrée 85 watts) et courant continu pulsé à 120 hertz (puissance d'entrée 60 watts) - A l'état d'allumage, l'excitation de la lampe peut prendre deux modes * l'un est un train d'impulsions (typi- quement 2300 V crête, 100 k Hz) de courte durée, l'autre est également un train d'impulsions (typiquement 15500 V crête, k Hz) de durée plus longue une fois du courant d'arc dé- tecté La durée des trains d'impulsions d'interrogation ini- tiaux fournis par l'unité d'alimentation en courant avant rupture est compris entre 10 microsecondes et 31 milli- secondes Les impulsions d'interrogation haute fréquence sont à une tension élevée appropriée (typiquement 2300 V crête) pour provoquer la rupture électrique du gaz contenu dans la lampe à arc (Phase I) initiant une chute maximum de tension de la lampe Cette dernière condition est également désignée comme l'établissement d'une "décharge luminescente". Lorsque l'allumage de la lampe commence, par suite des impulsions d'interrogation haute fréquence initiales, il apparaît une chute soudaine de la tension d'allumage de 2.300 volts à une gamme comprise entre 15 et 500 volts Fré- quemment, la lampe peut se réallumer une seconde fois, gé- néralement à partir d'une tension maximum moindre lorsque le niveau d'ionisation des gaz contenus s'accroît Pour la rup- ture, des lampes du modèle envisagé ici nécessitent entre 1000 et 2000 volts en utilisant des impulsions d'une &urée d'une microseconde pendant l'intervalle d'interrogation de microsecondes à 31 millisecondes. Si une conduction est détectée dans la lampe à arc, l'unité d'alimentation en courant fournie une alimenta- tion d'interrogation prolongée d'environ 2 secondes pour ob- tenir la transition de la luminescence à l'arc de la lampe à arc (phase II) L'état de transition se caractérise par un niveau d'ionisation plus soutenu et une tension maximale moindre Lorsqu'elle commence, la décharge est typiquement 12 - instable, oscillant entre une valeur maximum et une valeur minimum, avec la tension de la décharge tombant continuel- lement à partir de niveaux maxima de plus en plus bas vers un niveau minimum récurrent proche de 15 volts Au fur et à mesure que la conduction des gaz s'accroît, la tension maxi- mum de la lampe tombe, la puissance consommée s'accroît, et la température à l'intérieur de la lampe s'accroît égale- ment Lorsque la tension maximum d'arc tombe à des valeurs proches de 500-150 volts, une plus grande énergie (typique- ment 2 à 15 watts) est nécessaire de l'unité d'alimentation en courant pour entretenir l'arc dans une lampe à vapeur mé- tallique telle que décrite ici. La transition est terminée avec l'établissement d'un arc stable à basse tension, ce qui a lieu lorsqu'une partie de la cathode à atteint la température d'émission thermoionique, également désignée comme phase III L'alimen- tation d'interrogation prolongée est de longueur fixe, et est conçue pour que, dans des conditions normales, la lampe a arc atteigne habituellement l'émission thermoionique (pha- se III) A la transition (habituellement) marquée à la phase III, la tension de la décharge perd son instabilité et se maintient à une valeur initiale d'environ 15 volts Dans ce mode, indiqué comme l'état allumé sur la figure 2, l'arc est entretenu sans excitation haute fréquence supplémentaire Le moyen de commande (comme on l'expliquera) exige que-l'exci- tation haute fréquence se termine 2 ou 3 millisecondes avant * la vérification de la présence du courant d'arc, ce qui in- diquerait que la lampe a effectué sa transition à la phase III En phase III, il apparaît une impédance de lampe faible et entretenue, nécessitant un ballast de limitation de cou- rant pour empêcher un échauffement -excessif et une des- truction. La période initiale de l'état allumé est la péri- ode d'échauffement, qui normalement dure de 30 à 90 secon- des Pendant les états d'échauffement et de fonctionnement 253866 ? 13 - final de la lampe à arc, l'unité d'alimentation en courant a arrêté l'application de l'énergie haute fréquence ( 100 k Hz) pour amorcer l'arc A l'échauffement, l'unité d'alimentation en courant a, en un sens, atteint son état final, le courant continu étant fourni au filament résistif 12 et à la lampe à arc 11 en série Cependant, comme la tension de la lampe à arc s'accroît, la dissipation de puissance dans le filament diminue et la puissance totale fournie par l'unité d'alimen- tation en courant continu continue de diminuer jusqu'à ce qu'elle se stabilise à la valeur de fonctionnement final. Pendant la période d'échauffement, la lampe à arc atteint la température complète de fonctionnement et les gaz contenus atteignent leur pression élevée finale de fonctionnement La tension aux bornes de la lampe s'accroît à une valeur d'en- viron 92 volts par suite de la réduction de la conductance de la lampe à arc Lorsque la condition de fonctionnement final apparaît, la lampe à arc absorbe une puissance maxi- male, (typiquement 32 watts) et le flux lumineux maximum est produit. Les périodes combinées de préallumage et d'alluma- ge fournies par l'unité d'alimentation en courant ont une durée totale variable programmée dans la logique de commande ayant une valeur minimum de 2,6 secondes aux conditions nor- males ambiantes et une valeur maximale d'environ 13 minutes comptées en intervalles de 34,1 secondes Les durées d'amor- çage les plus longues apparaissent lorsqu'il y a eu une in- terruption de l'arc et qu'un redémarrage à chaud est néces- saire Les constantes de temps thermiques de la lampe éta- blissent le temps nécessaire à la lampe pour un redémarrage à chaud à habituellement moins de 2 minutes Si la lampe n'atteint pas l'état allumé dans la période maximum (appro- ximativement 16 minutes), la source d'énergie va à l'état inactif "Fin de Vie", o une puissance minimum est dissipée et o il n'y a pas d'autres essais faits d'amorçage de la lampe à arc La source d'énergie reste alors à l'état "Fin 14 - de Vie" à moins que l'utilisateur ne coupe le courant, et ne le remette à nouveau. L'éclairage d'appoint est particulièrement important pour l'utilisateur pendant l'échauffement et pendant le réamorça- ge à chaud Il est prévu à la fois pour la procédure d'amor- çage normal et le réamorçage à chaud Pendant l'échauffe- ment, l'éclairage d'appoint diminue graduellement en même temps que le flux lumineux de la lampe à arc s'accroît A l'état de fonctionnement final, peu d'éclairage d'appoint est fourni. La puissance de fonctionnement convenable pour la lampe à arc et la source lumineuse filamentaire d'appoint est fournie par l'unité d'alimentation en courant illustrée à la figure 1 Les formes et la durée du courant fourni au filament et à la lampe à arc à différents états del'unité d'éclairage sont indiqués dans le tableau de la figure 2 La séquence selon laquelle les diverses formes de courant sont appliquées est indiquée à la figure 3 qui montre les séquen- ces permises des états de l'unité d'éclairage Les séquences de commande sont sous la commande d'un circuit intégré 13. Le schéma-bloc du circuit intégré de commande est représenté à la figure 4 et la conception logique est indiquée aux fi- gures 5 A à 5 E. L'unité d'éclairage dont on a représenté le dia- gramme du circuit électrique à la figure 1 a comme compo- sants principaux la lampe à arc 11, une source de courant continu (D 1-D 4, Cl, C 3) pour convertir le courant de volts, 60 Hz en courant continu, un réseau de fonction- nement (Q' Q 2 Q 3 Tir, R 2, C 2, C 5, D 5, D 6, D 7) pour convertir l'énergie électrique fournie par la source de courant continu dans les formes requises pour le fonctionnement de la lampe, un filament résistif 12 qui assure une fonction de ballastage dans le réseau de fonc- tionnement et fournit une lumière d'appoint, un circuit in- tégré de commande de ballast 13 pour commander la forme du - courant fourni suivant une séquence programmée, et une sour- ce de courant continu de faible tension (Vdd) pour le cir- cuit intégré (R 4, C 4, Z 1) Les composants restants RI, R 3, R 5, R 6 et C 6 sont -des adjonctions au cir- cuit intégré 13. le circuit d'alimentation en courant -continu de l'unité d'éclairage est classique L'énergie est fournie à partir d'une source de courant alternatif 120 volts 60 hertz par les fusibles Fl (un fusible sensible à l'intensité) et F 2 (un fusible thermique) aux bornes d'entrée' en courant al- ternatif d'un pont redresseur double alternance (Dl-D 4) La borne de sortie positive du pont est la borne positive de sortie 14 de la source de courant continu principale ( 145 volts) et la borne négative 15 du pont est la borne de sor- tie commune (masse) de la source Le condensateur de filtra- ge CI est relié par R 6 aux bornes de sortie ( 14, 15) de la source de courant continu pour réduire l'ondulation alterna- tive La tension de sortie de la source de courant continu pendant un fonctionnement normal de la lampe à arc -est de 145 volts à environ 0,35 ampère, produisant une puissance de sortie d'environ 57 watts, dont-32 watts sont dépensés dans la lampe et 23 sont dépensés dans le filament résistif ( 12) et le reste dans d'autres portions de l'unité La puissance requise de la source de courant continu par l'unité d'éclai- rage est momentanément plus élevée ( 40 watts) pendant le préallumage Un niveau de puissance similaire (jusqu'à 75 watts) est nécessaire de la transition luminescence-arc à l'échauffement. Le réseau de fonctionnement; qui tire sa puissance de la, source de courant continu, et fournit à son tour de l'énergie à la lampe, se compose des éléments (Ql, Q 2, Q 3, TI, R 2, C 2, C 5, D 5, D 6, D 7) comme indiqué précédemment Le filament résistif 12 est relié entre la borne positive 14 de la source de courant continu et le noeud 16 L'anode de la lampe à arc 11 est reliée au noeud 16 et la cathode est re- 253866 ? 16 - liée à la borne sans point de l'enroulement secondaire du transformateur Tl La borne à point de l'enroulement secon- daire du transformateur Tl est reliée à la masse via la ré- sistance Ri de 1 ohm et à la broche P 2 du circuit intégré 13 Le secondaire de Tl a une petite résistance en courant continu ( 2 ou 3 ohms) Les éléments que l'on vient de citer terminent un trajet de courant continu pour le courant de charge de la borne positive à la borne négative de la source de courant continu à 145 volts En fonctionnement final, le filament résistif 12 fournit une résistance série pour le ballastage de la lampe à arc 11 Le courant de la lampe à arc traverse également la résistance Rl fournissant au cir- cuit intégré de commande une tension indicative du courant d'arc de la-lampe. Les transistors Ql, Q 2 et Q 3 forment un commuta- teur à trois transistors relié dans le trajet entre le noeud 16 et la borne négative 15 de la source de courant continu. Ces transistors sont reliés dans une configuration de type Darlington dans laquelle le transistor d'entrée Q 3 a sa base reliée à la broche P 4 du circuit intégré ce qui fournit des signaux de commande pour le fonctionnement du filament dans l'un ou l'autre des modes à courant continu ou courant al- ternatif de 120 hertz. L'émetteur de Q 3 est relié à la base de Q 2, le se- cond transistor dans la combinaison, et l'émetteur de Q 2 est relié à la base de Ql, le transistor de sortie Les collec- teurs de Q 3 et Q 2 sont reliés via une diode D 7 (normalement polarisée en direct) au collecteur de Ql qui est couplé au noeud 16 La base àe Q 2 est reliée à la broche P 3 du circuit intégré qui fournit un signal haute fréquence ( 100 k Hz) pour le fonctionnement du commutateur dans les modes d'interroga- tion La résistance R 2 et la diode D 5 sont reliées en paral- lèle de la base de Ql à la masse La diode D 5 est polarisée avec son anode à la masse L'émetteur du transistor de sor- tie Ql est relié à la masse par une diode D 6 polarisée en 253866 ? 17 - direct. Le réseau de fonctionnement est terminé par un transformateur Tl, dont les connexions de l'enroulement se- condaire ont déjà été décrites La borne à point de l'enrou- lement primaire est couplée au noeud 16 et la borne sans point est couplée par le condensateur C 2 à la borne de masse de l'unité. Dans l'état de préallumage, l'alimentation en cou- rant continu du filament est le mode initial de l'unité d'éclairage comme représenté dans le tableau de la figure 2. Comme le montre la figure 1, losque Ql est conducteur, un trajet de courant continu se ferme de la borne positive 14 de la source de courant continu 145 volts via le filament résistif 12, le transistor QI, la diode D 6 à la borne com- mune 15 de la source de courant continu Le signal de com- mande pour le fonctionnement en courant continu du filament (à 80 watts) pour les intervalles de 0,217 secondes requis pour préchauffer le filament à proximité de la température de fonctionnement normal et à sa valeur de résistance nor- male est disponible sur le circuit intégré à la broche P 4. Ce signal de commande pilote donc le commutateur à trois transistors permettant au filament d'être alimenté avec le niveau de puissance voulu pendant ce mode. Dans un second mode de préallumage, exigé princi- palement pour un réamorçage à chaud, on prévoit un fonction- nement cyclique à 120 hertz du filament Le signal de com- mande est également fourni au commutateur par la broche P 4 du circuit intégré de commande Dans ce mode, le rapport cy- clique est choisi pour fournir un niveau voulu ( 56 watts) de puissance au filament résistif 12 L'ajustement de la quan- tité de puissance fournie au filament est obtenu en choisis- sant la constante de temps de la résistance R 5 et de la ca- pacité C 6 reliée au circuit imprimé à la broche P 8. Pendant la période de préallumage, les deux modes d'alimentation du filament sont conçus pour alimenter seule- 18 - ment le filament résistif sans avoir d'effet sur la lampe à arc Comme l'inductance de l'enroulement primaire et la pe- tite capacité C 2 ( 0,033 microfarads) sont conçus pour réson- ner à approximativement 90 k Hz, il n'y a pas d'alimentation effective de la lampe à arc dans cet état. Dans l'état d'allumage, qui suit le préallumage, l'unité d'éclairage fonctionne dans l'un ou l'autre de deux modes pour fournir des salves d'impulsions à 100 k Hz comme excitation haute fréquence, à la fois pour la lampe à arc 11 et le filament résistif 12 Dans le mode d'Interrogation ces salves sont d'une durée relativement plus courte ( 31 milli- secondes ou moins) que dans-le mode d'Interrogation Prolon- gée ( 2,4 secondes ou moins) On peut voir dans le diagramme des états de la figure 3, qu'apràs l'alimentation momentanée en courant continu, le circuit intégré de commande engendre un signal d'Interrogation d'une durée d'environ 31 milli- secondes Si RI dans le circuit de la lampe arc détecte un courant d'arc, un signal d'entrée couplé à la broche P 2 du circuit intégré 13 initie le mode d'Interrogation Prolongée. Pour ce mode, l'excitation haute fréquence à 100 k Hz appa- raît sans interruption pendant au moins 2,1 secondes ce qui normalement permet la transition complète de l'arc à l'échauffement (phase III) La source de courant continu pour l'application de courant continu à la lampe à arc par l'intermédiaire du filament résistif est présente à tout les instants de sorte que dans le cas typique o la transition de la lampe est achevée pendant l'Interrogation prolongée, du courant continu adéquat est disponible pour entretenir l'arc A la fin de l'Interrogation Prolongée, le circuit in- tégré fournit une pose de 2 à 3 millisecondes dans l'excita- tion haute fréquence Pendant cet intervalle la cessation de l'arc provoquer à une répétition de la procédure d'Interro- gation haute fréquence Cependant, si du courant continu d'arc est détecté par le circuit intégré à la broche P 2, le circuit intégré permettra la transition normale à l'état al- -19 - lumé (pas d'autre interrogation) Le diagramme d'états de la figure 3 comprend les séquences d'amorçage normales ainsi que d'autres éventualités dans la procédure d'amorçage, qui seront décrites après un traitement plus détaillé des états d'interrogation et d'interrogation Prolongée. L'énergie haute fréquence ( 100 k Hz> pour les états d'interrogation et d'Interrogation prolongée est fournie à la sortie du transformateur survolteur TI par la commutation à haute fréquence des transistors Ql et Q 2 sous la commande du circuit intégré - A la fin du temps alloué au préallumage, le'signal du circuit intégré à la broche P 4 commute d'un niveau marche à un niveau arrêt pour piloter la base de Q 3 En même temps, un sig-nal haute fréquence -provenant de la broche de sortie P 3, se composant de salves de 100 k Hz est appliqué à la base de Q 2 La fréquence de ce signal est établie par un oscilla- teur contenu dans le circuit intégré, dont la fréquence est réglée par la valeur de la résistance' R 3 reliée à la broche Pl Le circuit intégré contient également des moyens pour acheminer le signal de l'oscillateur à un grand tampon capa- ble de fournir du courant convenable pour la commutation de' Ql et Q 2 à la fréquence-élevée voulue, La commutation des transistors Ql et Q 2 en salves de fréquence élevée produit les impulsions-de sortie de 2300 volts nécessaires à l'amorçage de l'a'rc et la puissance (jusqu'à environ 15 watts) pour la transition -de l'arc des états de basse tension III, tout enfournissant suffisamment de lumière d'appoint. Le transistor Q 2 est piloté par le circuit intégré à la ca- dence de 100 k Hz et le transitor de sortie Ql est à son tour piloté par Q 2 Le collecteur de Ql est relié via le filament 12 à la borne positive de la source de courant continu 145 volts et son émetteur est relié via D 6 à la masse-pour -four- nir un trajet alternativement conducteur et -non conducteur pour la commutation du courant du filament à la cadence de - k Hz En même temps, QI commute egalementcau courant dans l'enroulement primaire au transformateur-Tl et le condensa- teur série C 2 La valeur du condensateur C 2 est choisie pour fournir la puissance maximum à la lampe à arc dans la région de transition de la luminescence à l'arc La fréquence na- turelle de résonance du condensateur C 2 et de l'inductance du transformateur est typiquement d'environ 90 k Hz (la fré- quence de résonance peut être quelque peu inférieure à la fréquence de fonctionnement de 100 k Hz). Pendant la commutation à, haute fréquence, l'exci- tation par impulsions de 2300 volts au total appliquée à la lampe à arc est la somme de deux impulsions: une impulsion de tension positive provenant de l'enroulement primaire, qui est appliquée à l'anode de la lampe à arc, et une impulsion de tension négative provenant de l'enroulement secondaire qui est appliquée à la cathode de la lampe à arc Le trans- formateur a un rapport de spires du secondaire au primaire d'environ 7 à 1 Les tensions de sortie disponibles aux deux enroulements s'ajoutent, du fait du sens des enroulements et l'onde résultante atteint sa tension de crête de 2 300 volts juste après que Ql soit devenu non conducteur Pendant son& intervalle de conduction, Ql maintient la tension de l'anode de la lampe à arc à un niveau d'environ + 15 volts Cepen- dant, après que Ql soit devenu non conducteur, la tension d'anode s'élève rapidement à une crête de + 325 volts due à l'effet de retour du circuit primaire du transformateur Si- multanément, la tension induite dans l'enroulement secon- daire oblige la cathode de la lampe à arc à atteindre une tension de crête négative ( 1975 volts) Ainsi, environ 2300 volts d'excitation totale sont disponibles pour la rup- ture de l'arc (amorçage de la lampe à arc) à la crête de re- tour On choisit la durée de l'impulsion d'interrogation en fonction des exigences d'amorçage de la lampe à arc de sorte que lorsque la lampe à arc est à sa température ambiante normale, l'amorçage habituellement aura lieu au premier es- 21 - sai et presque toujours au second essai (Si un amorçage à chaud est inclus, alors la procédure d'amorçage sera pro- longée). Le transformateur Tl est d'une conception minia- ture économique utilisant un lingot cylindrique de ferrite de 0,32 cm de diamètre, 2,54 cm de long, utilisant un maté- riau Stackpole 24 B (ou l'équivalent approprié pour le fonc- tionnement à 100 k Hz) Les enroulements sont bobinés sur un tambour glissé sur le lingot, le primaire de 58 spires étant enroulé en premier sous forme d'un enroulement monocouche. L'enroulement secondaire de 406 spires est enroulé sur le primaire avec les spires à haute tension les plus externes. L'extrémité des spires les plus internes de l'enroulement secondaire est reliée par la résistance Rl à la masse comme représenté à la figure 1 Avec cette construction, les spi- res basse tension de l'enroulement secondaire qui sont les plus proches de l'enroulement primaire sont relativement plus proches du potentiel de la masse que des couches exter- nes du transformateur dans lesquelles apparait la haute ten- sion Le résultat de ce mode d'enroulement est de fournir un effet de cage de Faraday pour protéger le circuit intégré des pics de tension plus élevée apparaissant dans l'enroule- ment qui autrement pourraient être capacitivement couplés dans l'enroulement primaire et en retour par les transistors Ql, Q 2, Q 3 dans le circuit intégré. Durant le préallumage et les deux modes d'Inter- rogation, le circuit de commutation à trois transistors Ql, Q 2, Q 3 doit conduire des courants d'intensité de l'ordre de l'ampère L'excitation en courant continu du filament pen- dant les instants initiaux ( 100 microsecondes) de préallu- mage peut être aussi élevé que 8 ampères, mais se stabilise à moins d'un ampère pour correspondre au 80 watts de puis- sance du filament bien avantla fin de la période de 0,217 secondes Pendant le fonctionnement cyclique, on fait fonc- tionner le filament à une cadence de 120 hertz pour produire 22 - une puissance moyenne de filament de 56 watts avec des in- tensités moyennes plus faibles dans le circuit de commuta- tion Pendant l'interrogation, l'onde de 100 k Hz nécessite la commutation de courants de crête d'environ 2,5 ampères pour obtenir la tension de crête de sortie de 2 300 volts. Pendant cet intervalle le filament dissipe une puissance no- table ( 45 watts) Pendant l'interrogation prolongée, la dis- sipation dans la lampe à arc est de 2 à 15 watts, conduisant à une puissance d'entrée totale d'environ 85 watts Pendant l'interrogation prolongée, les niveaux moyens d'intensité dans Qi sont de l'ordre d'un ampère. Pendant les deux modes de fonctionnement de préal- lumage et les deux modes de fonctionnement d'interrogation, on exige de Qi, Q 2 et Q 3 des gains en courant adéquats pour satisfaire les exigences de courant de charge Typiquement, le transistor de sortie Ql peut avoir un gain de courant en émetteur commun à 1 ampère de 30 et un gain de courant en émetteur commun à trois ampères de 15 Un transitor appro- prié est un transistor GE type D 44 Q 2 et Q 3 ont de moindres possibilités de courant et de préférence des gains cle cou- rant en émetteur commun plus élevés (supérieurs à 50) Un dispositif convenable est le dispositif Motorola MPS A 44. Pendant l'interrogation, le courant de crête de sortie de Q 2 est environ 1/4 d'ampère donc environ 100 milliampères sont nécessaires pour piloter la base de Ql, et environ 120 mil- liamp"res de courant supplémentaires sont nécessaires pour le circuit d'entrée de Qi, comme cela sera expliqué Pour la commutation, le transistor Q 2 nécessite environ 10 miiliam- pères (typiquement 5 à 13 milliampères) pour piloter la base depuis la broche P 3 du circuit intégré, et au moins 13 mil- liampères de capacité d'abaissement du courant pour rendre Q 2 non conducteur. Pour les états de préallumage, le transistor Q 3 fournit une étape supplémentaire d'amplification à gain éle- vé et nécessite ainsi moins de pilotage de la part du cir- 23 - cuit intégré que Q 2 dans les états d'interrogation Pendant l'alimentation en courant continu du filament à 80 watts, le courant exigé à la broche P 4 du circuit intégré pour piloter Q 3 va de 1 à 2,6 milliampères, et la capacité d'abaissement de courant doit dépasser 1 milliampère pour empêcher la con- duction de Q 3 pendant l'état d'allumage Pendant le fonc- tionnement cylique du filament ( 56 watts), le courant exigé pour rendre passant Ql, Q 2, Q 3 va de 1/3 à 2/3 de milliam- père et la capacité d'abaissement de courant exigée va de 1/3 à 1,5 milliampères. Le circuit de commutation Ql, Q 2, Q 3 est optimisé pour une efficacité de commutation et une fiabilité maximum des transistors à la fréquence et à la tension de fonction- nement Les transitors sont des dispositifs haute tension ayant des valeurs nominales de 400 à 500 volts et nécessi- tent tous d'avoir une aptitude à la coupure rapide, la ten- sion de sortie étant proportionnelle à la tension induite dans le primaire du transformateur (LU-) Les transis- tors de puissance de faible co t classiques sans mesure spé- ciale pour la coupure, retiennent une charge stockée trop longtemps pour permettre d'atteindre le requis pour dt développer une tension de crête de 2 300 volts lorsque le passage du courant de 2,5 ampères est interrompu La dissi- pation accrue dans la jonction due au passage important de courant aï,rès l'inversion de la tension est également à con- sidérer lorsque des courants de l'ordre de l'ampère sont commutés à des fréquences de 100 k Hz Pour éviter ces pro- blèmes, on a ajouté la diode D 6 dans le trajet d'émetteur de Ql et la résistance R 2 ( 12 ohms) reliée entre la base de Ql et la masse Ceci aide à éliminer la charge stockée de Ql à la fin de chaque intervalle de commutation, rendant ainsi plus raide le transitoire de coupure et réduisant la dissi- pation dans le dispositif On choisit la diode D 6 (l N 4001) pour avoir une charge stockée supérieure à celle de Ql. Lorsque la commande directe appliquée à la base du transis- *253866 ? 24 - tor Ql est terminée pour le bloquer, la jonction de D 6 pola- risée en direct momentanément supportée par sa charge stoc- kée, et la polarisation de la jonction d'entrée de Ql, -éga- lement momentanément supportée par sa propre charge stockée, s'ajoutent pour former un générateur de 1,5 volt shunté par une résistance de 12 ohms Pendant le fonctionnement à haute fréquence, la diode D 6 avec sa charge stockée agit donc com- me une batterie pour supporter l'élimination de la charge stockée par R 2 à un taux d'environ 120 milliampères La com- binaison enlève la charge stockée dans Qi suffisamment rapi- dement pour permettre la commutation à la fréquence de 100 k Hz, et avec une caractéristique de coupure raide nécessaire pour atteindre la tension de crête de sortie de 2 300 volts. Le circuit d'entrée de Ql (D 6, R 2) accroît la com- mande de courant nécessité par Q 2 et à son tour celle néces- sitée à la broche de sortie P 3 La diode D 6 d'émetteur élève le niveau de commande de tension à la base de Q 2 à environ 2,6 volts ( 3 chutes de diodes) et le courant supplémentaire (approximativement 120 milliampères) soutiré par R 2 ( 12 ohms) à la tension de 2 chutes de diode, est reflété dans les valeurs du courant de base de Q 2 noté ci-dessus L'amé- lioration de vitesse fournie par ce circuit est plus effi- cace au niveau coût que d'autres techniques. L'enlèvement en temps voulu de la charge stockée sur la jonction d'entrée de Q 2 doit également être considéré pour la commutation efficace à la fréquence de commutation de 100 k Hz Ceci s'obtient dans la présente configuration en fournissant une aptitude d'abaissement de courant de 13 mil- liampères à la broche P 3 sur le circuit intégré. Finalement, on doit prévoir des moyens pour empê- cher que des transitoires négatifs, engendrés par la commuta- tion à haute tension haute fréquence n'entrent dans le cir- cuit intégré aux broches P 4 ou P 3 Outre le blindage fourni par la configuration des enroulements de Tl, on insère la diode D 7 dans le trajet entre les collecteurs de Ql et Q 2 - pour bloquer l'application de transitoires négatifs vers les collecteurs de Qi et Q 3. Un autre trajet potentiel par lequel des transi- toires négatifs néfastes provenant *du circuit de sortie pourraient atteindre le circuit intégré est via les jonc- tions émetteur-base de Q 2, Q 3, si l'une ou l'autre de ces jonctions devient polarisée en direct La diode D 5 minimise cette possibilité en empêchant effectivement l'émetteur de Q 2 d'être piloté plus que par une chute de tension de diode en dessous de la masse Même si la jonction d'entrée de Q 2 est polarisée en direct, la diode de verrouillage D 5, sur l'émetteur de Q 2 empêche la base de Q 2 et la broche P 3 de devenir négatives En outre, si la jonction d'entrée de Q 3 devient polarisée en direct, la tension de la base de Q 3 est une chute de tension de diode au-dessus de la masse, ainsi le circuit intégré est également protégé à la broche P 4 Le condensateur C 5 à la base de Q 3, qui réduit les interféren- ces électromagnétiques en ralentissant le temps de monté pendant le fonctionnement à 120 Hz du filament, fournit éga- lement une immunité supplémentaire contre les transitoires à la broche P 4. La transition avec succès de la lampe a arc à la phase III initie les deux états "allumés" du tableau de la figure 2 Dans ces deux états, le commutateur à transistors QI, Q 2, Q 3 est ouvert, et la source vdc 145 (Dl-D 4, Cl), maintient l'arc, fournissant du courant au filament résistif et à la lampe à arc reliés en série aux bornes de la source de courant continu Les niveaux de puissance pour l'échauf- fement et le fonctionnement final sont indiqués dans les deux dernières colonnes de la figure 2 La puissance consom- mée dans la lampe à arc s'accroit depuis une valeur d'é- chauffement précoce de 10 watts à une valeur de fonctionne- ment final de 32 watts et la puissance consommée dans -le fi- lament résistif diminue d'une valeur d'échauffement précoce proche de 75 watts à une valeur de fonctionnement final de 23 watts. La précédente revue des six états de l'unité d'éclairage a pris une progression minimum ordonnée du pré- allumage à l'état de fonctionnement final A cause des vari- ations des conditions ambiantes de la lampe à arc, de la condition de réamorçage à chaud, de l'éventuelle défaillance de la lampe à arc due au vieillissement et d'un effort con- tinu pour minimiser l'interférence à haute fréquence, lors- qu'on essaie l'amorçage, on a prévu un circuit intégré de commande 13 Il est conçu pour commander l'unité d'éclairage dans l'hypothèse d'états de fonctionnement successifs. Le diagramme de la figure 3 illustre les états de l'unité d'éclairage, leur durée et la base par laquelle les états successifs sont entrés Lorsque l'unité d'éclairage est en premier excité, il est institué une condition de Ré- initialisation de la Mise en Marche (RMM>, qui prérégle la logique de commande du circuit intégré à l'état initial vou- lu ou "réinitialisation" avant l'initiation du "comptage' des impulsions d'horloge Les états dont l'existence et la durée dépendent du comptage des impulsions d'horloge, procè- dent donc selon ce comptage et le courant d'arc de la lampe détecté L'intervalle entre impulsions d'horloge est basé sur la fréquence de ligne alternative couplée au circuit in- tégré à la broche P 5, par laquelle on détecte les impulsions de courant de charge traversant le circuit séries incluant la résistance R 6 de 0,075 ohms et le condensateur de filtra- ge Cl L'intervalle des impulsions d'horloge est d'environ 8-1/3 millisecondes Le diagramme de séquence des états de la figure 3 montre la durée de chaque état en millisecondes et en comptes d'impulsions d'horloge. Le diagramme de la séquence des états de la figure 3 commence à l'état initial 31, intitulé "filament RMM-CC", qui est le premier état dans le tableau de la figure 2, "sous préallumage" Lorsque la procédure d'amorçage est ter- minée, avec la lampe à arc allumée, on aura obtenu l'état 34 27 - intitulé "ARC ETABLI", correspondant au fonctionnement final de la figure 2 Si la -lampe à arc ne s'allume pas au cours de la procédure, on aura obtenu un état de Fin de Vie 40, aucune autre énergie n'étant fournie à la lampe à arc ou au filament. Dans l'état initial 31, le compteur sur le circuit imprimé est préréglé à un état initial voulu par l'appari- tion d'une impulsion de préréglage de durée réglée Lorsque l'impulsion de préréglage se termine, on autorise le comp- teur à fonctionner et la procédure d'amorçage est -initiée. (On désignera ceci par Réinitialisation de la Mise en Marche)0 Une foisautorisé à démarrer, le compteur continue pendant 26 impulsions d'horloge ( 217 millisecondes), au cours desquelles 80 watts d'énergie en courant continu sont appliqués au filament A la fin, de cet intervalle, l'état d'Interrogation haute fréquence ( 32) est initié Pendant cet état, la condition d'arc est détectée par la broche P 2 du circuit intégré reliée à la résistance Ri de 1 ohm en série avec la lampe à arc Si du courant d'arc est détecté à un moment quelconque dans l'état 32, il apparaît l'entrée dans l'état 33 (Interrogation H F Prolongée) L'état 33 se' pour- suit pendant 288 impulsions d'horloge ( 2,4 sec) Ce temps est choisi pour assurer la transition de la lampe à arc à l'état allumé dans le cas usuel A la fin de cette période de plus de 2 secondes, il apparaît une pause de 2 milli- secondes dans l'Interrogation haute fréquence Si du courant d'arc continu est détecté dénotant que la source de courant continu à 145 volts entretiendra maintenant l'arc, le com- mutateur Ql, Q 2, Q 3 est bloqué, et on entre dans l'état "Arc Etabli" ( 34) de la figure 3 L'état 34 de la figure 3 cor- respond aux états d'échauffement et de fonctionnement final de la figure 2 le trajet "arc = 1 " dénote que l'arc à l'état 34 est un état final, qui ne peut être terminé que par intervention de l'opérateur Dans le cas d'un transi- toire de ligne, cependant, provoquant l'extinction de la 28 - lampe à arc, la source d'énergie revient à l'état initial 31 (avec le compteur étant préréglé, et le filament a courant continu étant momentanément alimenté) La présence (ou l'ab- sence) de l'arc est détectée à la broche P 2 du circuit inté- gré de commande et une défaillance de l'arc provoque le re- tour à l'état 31. Si, cependant, lorsque l'Interrogation haute fré- quence 32 est terminée, il n'y a pas eu de courant d'arc dé- tecté, alors l'alimentation en courant continu du filament est rétablie (état 35) pendant 28 impulsions d'horloge ( 233 millisecondes) A la fin de l'état 35 en courant continu du filament, un état d'Interrogation haute fréquence 36 est institué En supposant qu'un courant d'arc est détecté à la broche P 2 avant la fin de l'état 36, un état d'interrogation Prolongée ( 2,1 sec) 37 est initié à l'instant de la détec- tion du courant d'arc A la fin de l'état 37, la salve est terminée pendant 2 millisecondes, et si un courant d'arc se poursuit lors de la fin de l'interrogation haute fréquence, on suppose que la lampe à arc est entrée dans l'état 34 "Arc Etabli". Si après la fin soit de l'état d'interrogation haute fréquence prolongée 33 ou 37, un courant d'arc entre- tenu n'est pas détecté, mais a été détecté pendant l'état précédent ( 32 ou 36), la logique traite la condition comme correspondant à un réamorçage à chaud pour lequel un inter- valle d'amorçage plus long est nécessaire La séquence nor- male de réamorçage à chaud va de 36 à 39, avec des répéti- tions jusqu'à ce qu'un courant d'arc soit détecté Une dé- faillance d'arc après 33 ou 37 mène à un état cyclique du filament 38 d'une durée de 32 secondes dans lequel le com- mutateur Ql, Q 2, Q 3 est rendu passant et bloqué à une caden- ce de 120 Hz avec un rapport cyclique d'environ 75 % réglé pour fournir environ une dissipation de 56 watts du fila- ment Ceci se poursuit pour un compte d'horloge de 3838 ( 32 sec) suivi par un retour à l'état d'Interrogation haute 29 - fréquence 36 L'état 36 se poursuit pendant 14 millisecondes et en supposant qu'un courant d'arc a été détecté, procède jusqu'à l'état 35 et normalement jusqu'à l'état Arc Etabli ( 34) (Dans le cas usuel, la séquence 36, 37, 38 n'est habi- tuellement pas reprise). La séquence normale de réamorçage à chaud est 31, 32, 35, 36, 39 suivie par des répétitions de 36, 39 jusqu'à ce qu'un courant d'arc soit détecté et la séquence se termi- ne avec 36, 37, 34 A la fin de l'état d'Interrogation 36, une double condition doit être satisfaite pour entrer dans l'état cyclique du filament 39 ou l'état d'Interrogation haute fréquence Prolongée 37 La première condition est que un courant d'arc ait été détecté ou non détecté et la secon- de condition est que le compteur de Fin de Vie doit encore être à un état élevé, c'est-à-dire ne doit pas être alors à l'état FDV (Fin de Vie) Dans le cas o un courant d'arc n'a pas été détecté dans un quelconque état précédent l'état d'Interrogation haute fréquence 36 et que le "compteur de Fin de Vies (non encore décrit) est encore à un état élevé, alors on entre dans l'état cyclique 39 du filament L'état 39 a une durée de 34,1 sec ( 4 094 impulsions d'horloge), et est habituellement l'état de durée la plus longue avec le filament en marche dans une séquence de réamorçage à chaud. L'entrée dans l'état 39, qui comporte la mise en marche pendant plus de 30 secondes du filament n'intervient pas dans un amorçage normal Dans un réamorçage à chaud il peut y avoir plusieurs entrées-dans 39, avec le réamorçage à chaud apparaissant normalement en 2 ou 3 minutes Si l'arc ne s'allume pas en une période supérieure à 2 ou 3 minutes, alors il faut s'interroger pour savoir si la défaillance est due aux conditions de réamorçage à chaud ou à une défail- lance de la lampe elle-même On prévoit un compteur de Fin de Vie sur le circuit intégré pour s'assurer que les tenta- tives d'amorçage de la lampe sont terminées après une péri- ode raisonnable supérieure à celle nécessaire pour un réa- - morçage à chaud Dans le cas présent, la période de Fin de Vie est de 94266 comptes correspondant à 13,09 minutes A la fin de chaque état 39, et en supposant que l'arc ne s'allume pas au cours de l'état d'Interrogation 36, la séquence com- prenant 39 36 est répétée jusqu'A ce que le compteur de Fin de Vie atteigne un compte correspondant à 13,09 minutes. Lorsque ceci à lieu on retourne à l'état 36, quel que soit l'état de l'arc, le compteur de Fin de Vie atteint un état zéro et force l'unité d'éclairage à l'état de Fin den Vie 40. Dans l'état de Fin de Vie 40, les deux sorties des broches P 3 et P 4 sur le cirçuit intégré sont basses empê- chant une activité ultérieure du commutateur Q 1, Q 2, Q 3 et le laissant à l'état bloqué Avec Ql, Q 2, Q 3 a l'état blo- qué, le filament 12 n'est plus alimenté et comme un moment auparavant aucun courant d'arc n'a été détecté, Ie circuit de la lampe à arc est également coupé La source de courant continu D 1-D 4, Cl, etc, reste alimentée mais aucune de= ses charges, les éléments de lampe 11 ou 12 ne soutirent dléner- gie Dans le cas o la puissance à l'unité -d'éc Lairage est coupée, comme indiqué par le trajet RMM-1, la Réinitialisa- tion de Mise en Marche réétablit la condition initiale et si l'opérateur le désire, il peut rallumer l'unité d'éclairage pour voir si la Fin de Vie signifie en fait une défaillance de la lampe à arc. Le circuit intégré de commande 13 convenable pour effectuer les fonctions indiquées ci-dessus est représenté sous forme d'un schéma-bloc à la figure 4 et suivant une conception logique (convenable pour la fabrication par un procédé CMOS) aux figures 5 A à 5 F. Le circuit intégré de commande se trouve sous la forme d'un dispositif à huit broches, reçoit son alimenta- tion en courant continu (Vdd) à la broche P 7 d'une source régulée à diode Zener de 7,5 V comprenant les éléments R 4, C 4 et Zl La tension de la diode Zener établit la tension fourni au circuit intégré (Vdd) Les valeurs de la résistan- 31- ce R 4 ( 27 kohms) et du condensateur C 4 ( 0,022 microfarad) sont choisies en partie pour provoquer une vitesse de montée voulue de Vdd pour le fonctionnement du circuit de Réiniti- alisation de la Mise en Marche(RMM) dans le circuit intégré. En particulier, le circuit RMM fournit une initialisation commandée de la logique dans le circuit intégré lorsque l'unité d'éclairage est allumée pour la première fois ou dans le cas d'une interruption momentanée du courant Le circuit RMM détecte une tension intermédiaire à la tension Vdd dans un trajet conducteur non réactif, relié entre le bus Vdd et la masse du circuit intégré, et engendre une im- pulsion de préréglage L'impulsion de préréglage débute au moment o les mémoires du circuit intégré deviennent valides et se poursuit jusqu'à ce que l'initialisation appropriée ait été assurée Avec les valeurs de R 4, C 4 choisies, l'im- pulsion de préréglage se poursuit pendant au moins 50 micro- secondes, correspondant au temps nécessaire à Vdd pour s'éelever à un premier seuil (plus élevé) typiquement 4,75 volts, moment auquel l'impulsion de préréglage se termine permettant au comptage de démarrer Le circuit RMM possède une hystérésis pour empêcher la réinitialisation au cours d'interruptions momentanées du courant, étant réglé pour se déclencher à 3,5 volts de façon typiques Les seuils sont choisis pour assurer que la tension adéquate sera fournie au circuit intégrée Lorsque Vdd est en-dessous du seuil supéri- eur, et au-dessus du point auquel la logique suppose des états définis (supérieurs à 1,5 volts), la logique est préré- glée à l'état initial voulu et est maintenue à cet état de préréglage jusqu'à ce que le seuil supérieur soit dépasse. Le circuit RMM ne nécessite pas une broche séparée de l'en- trée Vdd à la broche P 7. Le circuit RMM est décrit dans la demande de bre- vet français 83 016116. Le circuit intégré 13 assure les fonctions de tem- porisation et de commande necessitees par l'unité d'éclaira- ge comme illustré dans le tableau de la figure 2 et dans le aiagramme de séquence d'états de la figure 3. Le minutage principal du circuit intégré est déri- vé de la ligne à courant alternatif et est un compte dégres- sif dans une chaîne de comptage fourni sur le circuit inté- gré Le circuit intégré est également pourvu d'un amplifica- teur d'entrée pour convertir des signaux analogiques de fai- ble niveau (au sens ligne et arc) à des niveaux compatibles avec la logique numérique En particulier, un amplificateur d'entrée dérive un signal de synchronisation de ligne utili- sé pour synchroniser le compteur et un autre amplificateur d'entrée détecte du courant d'arc de lampe pour déterminer l'état présent de l'arc En outre, un circuit RMM est prévu pour assurer que l'unité d'éclairage entre dans la séquence de commande à l'état initial correct lorsqu'on l'allume pour la première fois ou dans le cas d'interruptions du courant. Finalement, on prévoit des moyens pour rapidement tester les circuits de fonctionnement principaux du circuit intégré. Comme on le voit sur le schéma-bloc simplifié de la figure 4, le circuit intégré peut être subdivisé en blocs fonctionnels 41 à 63 Les détails de la conception logique de ces blocs sont fournis au figures 5 A à 5 F La chaîne de comptage est un compteur à 17 étages encore subdivisé en bloc 41 constituant les bascules FFI à 6; bloc 43 consti- tuant les bascules FF 7 à 11 et le bloc 45 constituant les bascules FF 12 à 17 (et la logique associée, ND 21, NR 15 et ) Le signal de synchronisation du courant de ligne et une impulsion de temporisation de courte durée ( 2-3 milli- secondes) sont dérivés de l'amplificateur de synchronisation de ligne 47 et du verrou R 6 FF 21 (portant le numéro de réfé- rence 48) Un amplificateur de détection d'arc 60 est prévu pour détecter l'état de la lampe à arc La logique de com- mande pour le filament dans l'état à courant continu de 80 watts est représentée par le bloc 53 et comporte N Dll et SR 3 La logique de commande pour l'Interrogation haute fré- 33 - quence et l'Interrogation haute fréquence Prolongée est fournie par les blocs 51, 52, 55, 56, 61 et 62 Le bloc 51 fourni l'Interrogation haute fréquence de 31 millisecondes et comprend F F 19 et SR 2 Le bloc 52 fournit l'Interrogation de 14 millisecondes et comprend FF 18 et NR 5 Le bloc 55 in- titulé "temporisation de l'Interrogation haute fréquence" comprend ND 8, ND 9, ND 10 et ND 12 et dépend des blocs 51 et 52 Le bloc 56 commande l'Interrogation haute fréquence Pro- longée de plus de 2 secondes et comprend FF 24 et SR 4 Le bloc 61 de validation de l'oscillateur comprend FF 20 et NR 8 et est sensible aux blocs 55 et 56 pour commander le bloc 62 désigné "oscillateur haute fréquence" Le bloc de sélection de commande de sortie 57 couple les sorties "CC" et "cycliq- ue" au dispositif pilote de sortie du filament 58 et les sorties "Interrogation haute fréquence" au dispositif de pi- lotage de sortie haute fréquence 59 Le bloc de sélection de commande de sortie comprend NR 10, N Rll, ND 20, ND 22, NR 12, NR 13, ND 23, et NR 14 La fonction de Réinitialisation de la Mise en Marche est divisée entre les blocs 40 et 50 Le bloc 49 constitue le circuit de Réinitialisation de la Mise en Marche en lui-même et comprend les composants SR 1, NR 16 et NR 17 Le bloc de Réinitialisation du Système 50 comprend ND 7, ND 15 et FF 25 Les tests du circuit imprimé sont assurés par le bloc 54 désigné par "Séquences de tests du Circuit Imprimé" comprenant FF 2, FF 23 et ND 4 et les blocs MUX 1 4 portant les numéros de référence 42, 63, 44 et 46 respecti- vement Le bloc 63 comprend en outre l'élément NR 9. La fonction de temporisation pour les états de l'unité d'éclairage est fournie par les blocs 47, 48 qui dé- rivent un signal de temporisation de ligne ou impulsion d'horloge O ayant une durée choisie de 2 millisecondes et une période de 8-1/3 millisecondes, et par la chaîne de compteurs se composant des blocs 41, 43 et 45, qui comptent les impulsions d'horloge pour dériver des périodes de tem- porisation de durées diverses le fonctionnement' de ces blocs vont maintenant être décrits en référence aux figures 4, 5 A à 5 C et 6 A et 6 B. L'impulsion d'horloge 0, fournie par les blocs 47 et 48 de la figure 4 y est représentée sous forme de la pre- mière onde des figures 6 A et 6 BE Elle est dérivée par les éléments de circuit suivants dans les figures 1 et 5 A Le bloc 47 de la figure 4 se compose d'un amplificateur de syn- chronisation de ligne (Sync Ligne) dont l'entrée est reliée à la broche P 5 et dont la sortie est reliée à l'entrée de la porte d'inversion à hystérésis 53, tous tels que représentés à la figure 5 A La broche P 5 est reliée à l'interconnexion entre R 6 et Cl dans la source de courant continu comme re- présentée à la figure 1 Le bloc 48 (figure 4) (bascule FF 21, transistor à effet de champ Q 4 et porte à hystérésis 52) fournit une -connexion à la broche P 8 comme représenté à la figure 5 A L'entrée de synchronisation (C) de FF 21 est reliée à la sortie de la porte à hystérésis 53 et la sortie Q de FF 21 est reliée à la porte du transistor à effet de champ à canal-n Q 4 Le substrat et la source de Q 4 sont re- liés à la masse interne du circuit intégré et le drain est couplé à la broche P 8 à laquelle sont reliés des composants àe temporisation externes R 5 et C 6 L'entrée de la porte à hystérésis 52 est également reliée à la broche P 8 et la sor- tie de 52 est reliée à l'entrée de réinitialisation (R) de FF 21 La borne D de FF 21 est reliée à Vdd et la sortie Q de FF 21 (impulsion d'horloge 0) est reliée à l'entrée de syn- chronisation de FFM. L'impulsion d'horloge O est dérivée de la manière suivante L'information de temporisation est fournie par l'amplificateur de synchronisation de ligne dont le signal d'entrée est la tension aux bornes de R 6 utilisée pour dé- tecter les impulsions de courant dans le condensateur Cl Le signal de sortie de l'amplificateur est à un niveau logique haut ou bas selon que la chute de tension produite par le courant dans la résistance R 6 est supérieure ou inférieure - au seuil de l'amplificateur Un amplificateur convenable est décrit dans la demande de brevet français N O 83 010 559. La sortie de l'amplificateur qui est couplée à la porte à hystérésis 53, produit alors une impulsion ( SORTIE 53) qui a une période de 8 1/3 millisecondes et une durée variable qui est une fonction de la durée de l'intervalle de charge du condensateur Cl dans la source de courant continu. La temporisation de l'onde O apparaît de la mani- ère suivante L'impulsion de sortie de 53 lorsqu'elle est couplée à l'entrée de synchronisation (C) de FF 21 oblige Q à prendre une valeur basse bloquant Q 4 et permettant à la tension de la broche P 8 (le circuit de temporisation R 5, C 6), qui est alimentée par sa connexion à la source Zener de 7,5 volts, de commencer à s'élever Lorsque la tension sur la broche P 8 dépasse le seuil supérieur de la porte à hys- térésis 52, son signal de sortie réinitialise FF 21 inversant les états de sortie de FF 21 et avec Q élevé, Q 4 devient pas- sant, déchargeant le réseau R 5, C 6 l'onde O (à la sortie Q de FF 21) est couplée à l'entrée de synchronisation (C) de la première bascule FF 1 dans le compteur L'autre sortie de FF 2 l, Q est couplée à l'entrée B du bloc du multiplexeur 63 (MUX 2) et au bloc de sélection/commande de sortie 57 Le choix de R 5, C 6 règle le rapport cyclique de O à environ 75 % donnant une dissipation du filament de 56 watts dans le mode cyclique. La chaîne de compteurs à 17 étages, qui comprend les blocs de compteurs 41, 43 et 45 séparés par des blocs de multiplexeurs 42 et 44, comme représentés sur la figure 4, est reliée comme représentée sur les figures 5 A, 5 B et 5 C. Le bloc 41, détaillé sur la figure 5 A, se compose des bas- cules FF 1 à 6, ayant chacune une connexion désignée C, D, Q, Q et R ou S FF 1 a son entrée de synchronisation (C) re- liée (comme déjà indiqué) à la sortie Q de FF 21 et sa sortie Q à l'entrée S (mise à un) du verrou S Rl (pour des raisons qui seront développées) La sortie Q de chaque étage (FFI, 36 - FF 2, FF 3, FF 4, FF 5, FF 6) est couplée en retour à l'entrée de données (D) du m Cme étage et à l'entrée de synchronisation (C) de l'étage ou composant suivant Les sorties 5 des étages EF 1 à FF 6 sont représentées par les six ondes illustrées à la figure 6 A immédiatement au-dessous de l'onde O La liai- son de réinitialisation (R) de FF 1 est reliée à la sortie NR 16 Les liaisons de mise à 1 (S) de FF 2, FF 3 et les liai- sons de réinitialisation (R) de FF 4, FF 5, FF 6 sont reliées à un bus de préréglage du système relié à la sortie de MD 7 (voir la figure 5 B) La sortie Q de FF 6, qui est la dernière bascule dans le bloc de compteur 41, -comme représentée à la figure 4, est reliée à lentrée A -de MUX 1 (bloc 42) pour le trans- fert au bloc de compteur 43 (FF 7-11) Chaque bloc de multi- plexeur ( 42 et 44) se compose d'un multiplexeur à deux en- trée (A, B) dont l'entrée A ou B peut être dirigée vers la sortie par la commande de sélection (S) la sortie choisie A ou B de MUX 1 est reliée à l'entrée C de FF 7, la première des cinq bascules constituant le bloc 43 Chacune de FF 7 à 11 a des connexions C, D, QQ et S Comme précédemment, la sortie Q de chaque étage du bloc de compteurs 43 est reliée en retour à l'entrée D du même étage et à l'entrée C de l'étage ou composant suivant La sortie Q de FF 9 est reliée à l'entrée C de FF 24 Toutes les connexions de mise à un (S) de IFF 7 à 11 sont reliées au bus de préréglage du système relié à la sortie de ND 7. La sortie U de F Fll, le dernier étage du bloc de compteur 43, représenté en détail aux figures 5 B et 5 C, est reliée à l'entrée A de MUX 3 (bloc 44), dont la sortie est reliée à l'entrée C de FF 12, la première bascule dans le bloc de compteurs 45 Le bloc de compteurs 45 se compose des bascules FF 12 à FF 17, ND 21, NR 15 et I 10 La sortie du bloc 44 est reliée à l'entrée C de FF 12 La sortie Q de FF 12 est reliée en retour à l'entrée D de FF 12, à l'entrée C de FF 13, et à l'entrée 51 du verrou SR 3 La sortie Q de FF 12 est re- 37 - liée à une entrée de NR 5 De même, la sortie Q de Fr 13 est reliée en retour à l'entrée D de FF 13 et directement à l'en- trée C de FF 14 La sortie Q de FE 14 est reliée en retour à l'entrée D de FF 14 et directement à l'entrée C de FF 15 La sortie Q de FF 15 est reliée en retour à l'entrée D de FF 15. La sortie Q de FF 15 est couplée à une entrée de la porte NON/ET ND 21 La sortie de la porte NON/ET ND 21 est reliée à l'entrée C de FF 16, continuant ainsi la chaîne La sortie Q de FF 16 est reliée en retour à l'entrée D de FF 16 et direc- tement à l'entrée C de FF 17 La sortie Q de FF 17 est reliée en retour à l'entrée D de FF 17 La porte NON/OU NR 15 a ses deux entrées reliées aux sorties Q de FF 16 et FF 17 et a sa sortie reliée par -l'inverseur I 10 à la seconde entrée de la porte NON/ET ND 21, terminant la chaîne de compteurs Les sorties Q de FF 13, FF 14, FF 16 et F F 17 ne sont pas utilisées. La liaison S de FF 12 et les liaisons R de FF 13 à FF 17 sont reliées au bus de préréglage du système relié à la sortie de ND 7. La chaîne de compteurs constituée des blocs 41 à 44 fonctionne en général comme un compteur à 17 étages clas- sique lorsque les blocs de multiplexeurs 42 et 45 sont dans l'état normal (pas de tests) En d'autres termes, les multi- plexeurs relient FF 6 à FF 7 et FF 11 à FF 12 créant une chaîne de compteurs continue de FF 1 à FF 17 Durant la séquence de tests, comme on l'expliquera, la séquence de 17 étages est rompue pour réduire le temps nécessaire aux tests Les sor- ties des bascules choisies sont illustrées aux figures 6 A et 6 B Les sorties Q sont indiquées pour les bascules FF 1 à FF 12 et FF 18. * Les états de l'unité d'éclairage décrits à la fi- gure 3 peuvent s'étendre sur les gammes de temporisation as- sociées avec le compteur Les périodes des signaux de sortie de FF 1 à FF 17 sont disparates allant de millisecondes à des secondes et minutes En supposant une impulsion d'horloge ayant de 8 1/3 millisecondes au bloc 48 et la continuité 38 - dans le compteur à 17 étages, avec MUX 1 et MUX 3 (blocs 42 et 44) dans l'état normal (pas de tests) l'étage FF 6 à la sortie du bloc 41, est associé avec une période approxima- tive dll/2 seconde, l'étage F Fll est associé avec la sortie du bloc 43 avec une période approximative de 1/4 de minute et l'étage FF 17 à la sortie du bloc 45 avec une période ap- proximative de 18 minutes. Les intervalles de temps réels détaillés à la fi- gure 3 sont des ordres de grandeur indiqués ci-dessus, et sont faits de combinaisons logiques, d'informations de tem- porisation dérivées de l'onde O (période de 8 1/3 milli- secondes, durée 2 millisecondes). Comme indiqué au tableau de la figure 2 et dans le diagramme de séquence des états de la figure 3, l'état de fonctionnement initial de l'unité d'éclairage est le préal- lumage (initialement avec l'alimentation du filament en cou- rant continu), suivie par une Interrogation haute fréquence, et (peut être) une Interrogation haute fréquence Prolongée. On a déterminé que la tension de rupture d'un tube à arc froid peut être abaissée en l'exposant à la chaleur et à la lumière d'un filament de 80 watts On a conçu la logique pour permettre deux périodes du filament en courant continu d'environ 1/4 de seconde précédant chacune un bref état d'Interrogation haute fréquence (inférieur à 31 millisecon- des) Ceci donne une très grande probabilité de rupture (ne comprenant pas la transition) à l'intérieur de la demi-se- conde d'allumage Si du courant est détecté durant la salve haute fréquence, la transition de l'arc prend un peu plus de deux secondes, et on entre dans l'état d'échauffement (Arc Etabli) en environ 3 secondes après l'allumage Les mises à un et la réinitialisation des douze premiers étages du comp- teur on été choisis pour obtenir ces résultats Les cinq derniers étages sont choisis afin de fournir environ 13 mi- nutes pour tenter d'obtenir la rupture du tube à arc pendant un réamorçage à chaud. 39 - La logique qui commande le filament en courant continu et en fonctionnement cyclique et la temporisation d'interrogation est représentée aux figures 5 A à 5 F et les formes d'ondes applicables pour les 75 premières impulsions d'horloge d'un amorçage sans rupture sont représentées à la figure 6 A La fonction du filament en courant continu com- mandée par le circuit intégré comprend le bloc du filament en courant continu 53, qui comprend N Dll et SR 3 _ Il est in- terconnecté avec les blocs 45, 49, 51, 55 et le bloc 57, qui commande le dispositif pilote du filament 58 L'état ce fonctionnement en courant continu du filament se poursuit pendant 26 impulsions d'horloge comme représenté par l'onde de sortie du filament de la figure 6 A, est interrompu par une salve haute fréquence pendant quatre impulsions d'horlo- ge (onde de sortie haute fréquence de la figure 6 A) et se poursuit pendant 28 impulsions d'norloge dans le cas o un courant de lampe n'est pas détecté Le bloc de sortie du fi- lament 58 détaillé sur la figure 5, comprend le transistor à effet de champ à canal-p Q 5, dont les électrodes principales sont reliées entre Vdd et la broche ce sortie P 4 du filament et le transistor à effet de champ à canal-n Q 6, dont les électrodes principales sont reliées entre la broche P 4 et la masse du circuit intégré La grille de, Q 5 est commandée par la sortie de N Dll et la grille de Q 6 par la sortie de I 9. Ainsi, la sortie de la logique de commande du filament en courant continu apparaît à la broche P 4 pour application à la base du transistor Q 3 (en dehors de la puce). La fonction d'Interrogation haute fréquence com- mandée par le circuit intégré comprend le bloc d'Interroga- tion haute fréquence de 31 millisecondes 51, qui comprend FF 19 et SR 2; et le bloc d'Interrogation haute fréquence de 14 millisecondes 52, qui comprend FF 18 et NR 5 Sont égale- ment compris les blocs 55, 57, 61, 62 et 63. La sortie de la fonction d'Interrogation haute fréquence sur le circuit intégré, commandée par les' blocs - énumérés, est une commande à haute fréquence ( 100 k Hz) via le dispositif de pilotage de sortie haute fréquence 59 sur la puce (via la broche P 3) à la base du transistor Q 2 (en dehors de la puce) Comme le montre la figure 5 C, le dispo- sitif pilote de sortie haute fréquence (bloc 59 de la figure 4) se compose d'un transistor à effet de champ à canal-p Q 7 dont les électrodes principales sont couplées entre Vdd et la broche de sortie haute fréquence P 3 et le transistor à effet de champ à canal-n Q 8 ayant ses électrodes principales couplées entre la broche de sortie haute fréquence P 3 et lamasse du circuit intégré La sortie de la porte NON/ET ND 23 dans le bloc 27 est couplée à la grille de Q 7 et la sortie de la porte NON/OU NR 14 est couplée à la grille de Q 8 Le dispositif pilote de sortie haute fréquence Q 7, Q 8 présente trois états Dans un premier état, un signal de sortie haut est produit lorsque les grilles de Q 7 et Q 8 sont basses. Dans un second état, un signal de sortie bas est produit lorsque les grilles de Q 7 et Q 8 sont toutes deux hautes. Dans un troisième état, appelé le mode tri-états, la grille de Q 7 est haute et la grille de Q 8 est basse, fournissant une impédance élevée de la broche de sortie P 3 à la fois Vdd et à la masse Dans les modes à filament, ceci permet à la base du transistor externe Q 2 d'être pilotée par l'émet- teur du transistor externe Q 3 sans chargement depuis le cir- * 25 cuit intéèré. Le premier mode avec filament en courant continu (bloc 31, figure 3) comprend la séquence logique suivante. Après allumage, le bloc RMM de la figure 5 A réinitialise FF 1 (Q basse) via NR 16 et également réinitialise SR 1 (Q bas- se) SR 1 est maintenu réinitialisé jusqu'à ce que la sortie Q de FF 1 passe a'un niveau bas à un niveau haut, mettant SRI à 1 (Q haute) pendant que FR 1 est réinitialisé, sa sortie Q prérégle l'équilibre du compteur principal ( 16 étages) via ND 7 et réinitialise SR 4 Au même moment, Q de SR 1 réinitia- lise FF 22 et FF 23 (bascule de séquence de tests) et SR 2 et 41 - SR 3 (via NR 17 et 15) Avec FF 2, FF 23 tous deux réinitia- lisés, MUX 1 envoie le Q de FF 6 vers l'entrée C de FF 7, MUX 3 (bloc 44) envoie le signal de sortie Q de F Fll vers l'en- trée C de FF 12, MUX 4 (bloc 46) envoie le signal de sortie Q de FF 2 à la borne de réinitialisation de FF 18 et MUX 2 (bloc 63) envoie le signal de sortie de l'oscillateur haute fré- quence vers ND 23 et NR 14 Puisque FF 2 et FF 3 sont mis à 1 (Q haute) et le signal de sortie Q de FF 3 est couplé à la borne de réinitialisation (R) de F F 19, à la fois FF 18 et F F 19 sont réinitialisés (Q basse) pendant l'allumage Dû aux états du verrou FF 3 et de F F 19 (Q haute), le signal de sortie de N Dll devient bas rendant passant le transistor à effet de champ à canal-p supérieur Q 5 dans le bloc de sortie du filament 58. Un signal de courant continu est ainsi produit à la broche P 4 pour piloter la base de Q 3 et ainsi rend passant le com- mutateur à triple transistors. Après le premier mode avec filament en courant continu ( 31), intervient le premier mode d'Interrogation haute fréquence ( 32), et si il n'y a pas de rupture d'arc, un second mode avec filament ( 35) est produit Ceci est il- lustré par les ondes de la figure 6 A (N Dll et sortie fila- ment) Dans le mode avec filament en courant continu, le si- gnal de sortie de ND 11 reste bas et la sortie du filament reste haute A la fin du premier mode avec filament en cou- rant continu le signal de sortie de Q de FF 6 devient bas ( la 27 ème impulsion d'horloge de la figure 6 A), le verrou SR 2 est mis à 1, pilotant l'entrée C de FF 19 à un niveau élevé Ceci oblige le signal de sortie de Q de F F 19 à deve- nir bas jusqu'à ce que le signal de sortie de Q de FF 3 de- vient élevé, réinitialisant F F 19 Durant ce temps (impul- sions d'horloge 27-30), une salve haute fréquence est engen- drée à la broche P 3 -En supposant qu'il n'y ait pas de rup- ture d'arc, la sortie de Il est basse forçant S de SR 4 (via ND 12) à rester élevée et sa sortie Q à rester basse Ainsi, la sortie de NR 8 devient élevée à l'impulsion d'horloge 31, 42 - permettant à F 20 d'être réinitialisé par les signaux d'hor- loge de l'oscillateur, terminant la salve haute fréquence. Puisque la sortie Q de FF 19 est élevée et la sortie U de SR 3 est encore élevée, N Dll rend conducteur le dispositif pilote de sortie du filament en courant continu Q 5, fournissant 28 impulsions d'horloge supplémentaires d'alimentation du fila- ment en courant continu Cette seconde période du filament en courant continu se termine lorsque Q de FF 12, couplée à l'entrée SI de SR 3, met à un SR 3 (Q basse), rendant N Dll élevé, pour bloquer le dispositif pilote de sortie Q 5 et ainsi le commutateur Darlington externe. On a également représenté dans les ondes de la fi- gure 6 A le mode d'Interrogation haute fréquence de courte durée ( 32, 36) qui apparaît lorsque la sortie du filament est maintenue basse Le premier mode d'Interrogation haute fréquence 32 apparaît comme suit La porte NON-ET ND 10 a trois entrées Une première est couplée à la sortie Q de FF 21, qui fournit l'impulsion d'horloge f; une autre à la sortie Q de FFI et une troisième à la sortie Q de FF 2 Lors- que les trois entrées sont élevées, la sortie de ND 10 de- vient basse, se maintenant pendant une durée de 2 milli- secondes de O comme indiqué, et ensuite ND 10 devient élevé. Comme la sortie Q de FF 18 est élevée et la sortie Q de F F 19 est élevée, la sortie de ND 8 est basse Lorsque Q de FF 6 de- vient basse à l'impulsion d'horloge 27, F F 19 est synchronisé (une transition basse à élevée à son entrée C) amenant U à une valeur basse Avec U de F F 19 basse et Q de FF 18 élevée, un niveau élevé est produit à la sortie de la porte NON-ET ND 18 Lorsque ND 10 devient élevé, 2 millisecondes après l'impulsion d'horloge 27, la valeur élevée de NP 8 produit une valeur basse à la sortie de ND 9, et une valeur élevée à la sortie de I 3, ce qui, entre autre chose, réinitialise FF 24 (Q élevée) et réinitialise le verrou SR 4 (Q basse) La valeur élevée à la sortie de I 3, couplée à une entrée de la porte NON/OU NR 8, avec une valeur basse de SR 4, produit une 43 - valeur basse à l'entrée S de FF 20, provoquant le passage à une valeur élevée de Q, ce qui valide (met en marche) l'os- cillateur haute fréquence (bloc 62) La-sortie de l'oscilla- teur est bouclée via NR 9 (maintenant pulsant à la cadence de -5 l'oscillateur haute fréquence) à l'entrée A de MUX 2 (bloc 63) à une entrée de la porte NON/ET ND 23 et de la porte NON/OU NR 14 A la première Interrogation haute fréquence (état 32) l'impulsion de sortie de l'oscillateur se termine lorsque F F 19 est réinitialisé (Z haute) par Q de FF 3 prenant une valeur élevée Ceci force S de FF 20 à prendre une valeur élevée (via ND 8, ND 9, 13, et NR 8) et 8 à 10 microsecondes plus tard l'oscillateur adresse les signaux d'horloge à FF 20, obligeant Q de FF 20 à prendre une valeur basse termi- nant l'Interrogation et rendant conducteur à nouveau le fi- lament en courant continu. Le second état d'Interrogation haute fréquence ( 36) apparaît de la manière suivante Après le second état de filament en courant continu ( 35) , F F 18 est synchronisé par Q de F F 12, via NR 5, car Q de FF 23 est à une valeur basse (l'état de non-test) obligeant Q de F F 18 à être basse Avec Q de F F 18 basse et U de FF 19 haute, une valeur élevée est produite à la sortie de la porte NON/ET ND 8 Lorsque ND 10 prend une valeur élevée 2 millisecondes après l'impulsion d'horloge 59, la valeur élevée provenant de ND 8 produit une valeur basse à la sortie de ND 9, et une valeur élevée à la sortie 3, provoquant le même effet qu'indiqué précédemment, incluant la validation de l'oscillateur Une fois FF 2 syn- chronisé (Q devient haute), F F 18 est réinitialisé (Q haute). Ceci force à nouveau S de FF 20 à prendre une valeur élevée (via ND 8, ND 9, I 3 et NR 8) et 8 à 10 microsecondes plus tard l'oscillateur synchronise FF 20, obligeant Q de FF 20 à pren- dre une valeur basse terminant l'Interrogation à la fin de l'impulsion d'horloge 60. Après le second état d'Interrogation haute fré- quence ( 36), le filament est alimenté pendant une période plus longue (environ 1/2 minute) à une puissance plus faible ( 56 watts) dans un mode cyclique Au début de la seconde In- terrogation, Q de FF 12 met également SR 3 à un ( NR 13, de sorte qu'une inversion de NR 12 apparaîtra à la bro- che de sortie du filament P 4 Comme la sortie de N Dll est haute, la sortie I 6 (et par conséquent une entrée de NR 12) est basse L'autre entrée de NR 12, j est ainsi couplée à la broche de sortie du filament P 4, via NR 12 et N R 13 Ainsi, à la fin de chaque Interrogation, sans inclure la première, comme O est basse, le commutateur Darlington est maintenu ouvert pendant cette période de 2 millisecondes En suppo- sant qu'il n'y a pas d'arc à la fin de cette période de 2 millisecondes, lorsque O devient élevé, le filament sera al- lumé par Ql, Q 2, Q 3 Le filament continuera à s'allumer et se couper avec O ( 120 Hz) pendant la durée du mode cyclique du filament (bloc 39 de la figure 3) 254 impulsions d'hor- loge après le début de ce mode, la sortie Q de FF 9 passe d'une valeur basse à une valeur élevée Ceci synchronise FF 24 amenant une fois encore sa sortie Q à un niveau bas (état un). Le mode cyclique du filament ( 39) se poursuit pen- dant 4094 impulsions d'horloge ( 34,1 secondes) après quoi le mode d'Interrogation haute fréquence à deux impulsions d'horloge 36 revient La séquence 36-39-36-39-36 se poursui- vra jusqsu'à l'état de Fin de Vie 40 entre ou jusqu'à rup- - ture de l'arc, suivie par l'interrogation prolongée 37 et le passage de l'arc à l'état "Arc Etabli" ( 34) En supposant qu'il y a rupture d'arc pendant une Interrogation de deux impulsions d'horloge suivante, ( 36), la séquence représentée à la figure 6 B apparaîtra La sortie de 11 débutera la com- mutation lorsque il y aura rupture d'arc, avec le premier bord montant provoquant le changement d'état de l'état d'In- terrogation 36 à l'état d'Interrogation prolongée 37 Comme I 3 est haute pendant l'état d'Interrogation 'et les impul- sions de Il élevées, ND 12 oblige l'entrée S de SR 4 à une im- pulsion basse Comme la sortie Q de FF 24 est élevée (FF 24 a été réinitialisée comme décrit précédemment), et l'entrée R 2 de SR 4 est également haute (puisque la REM est dépassée), SR 4 sera mis à un (Q deviendra haute) Ceci oblige la sortie de NR 8 à demeurer basse et FF 20 restera à un aussi longtemps que FR 4 est à un Lorsque la sortie Q de FF 9 passe d'une va- leur basse à une valeur hautee, FF 24 est synchronisée et la sortie U deviendra basse Ceci oblige Rl à devenir bas, réinitialisant SR 4 (Q basse) Comme l'impulsion de I 3 est passée à une valeur basse deux impulsions d'horloge après le début de l'Interrogation, et la sortie Q de SR 4 est basse, l'entrée S de FF 20 devient haute Lorsque l'impulsion -de l'oscillateur à la sortie de Q 4 devient élevée, FF 20 sera synchronisée à une valeur basse Ceci engendre une période de 8 à 10 microsecondes de temps de coupure suivie par un temps de coupure de 2 millisecondes comme décrit pour la fin de la seconde Interrogation. A la fin de cette période de deux millisecondes, le circuit intégré sera entré soit dans l'état d'Arc Etabli ( 34) ou l'état cyclique du filament ( 38) Si l'arc demeure, Il deviendra haute, comme le montre la figure 6 B, et la sor- tie de NR 10 sera maintenue basse Comme I 6 est basse, la sortie de NR 11 sera haute Ceci oblige la sortie 17 à deve- nir basse et la sortie ae ND 20 à devenir haute Comme la sortie de N D 11 est haute, la sortie de ND 22 sera basse, et 46 - la sortie I 9 sera haute rendant conducteur Q 6, ce qui amène la broche de sortie P 4 du filament à une valeur basse ND 20 force également la sortie de NR 13 à devenir basse, aidant à tirer P 4 vers une valeur basse L'état de ND 20 valide égale- ment ND 23 et NR 14 Comme l'oscillateur est coupé, et la sor- tie de NR 8 est haute, la sortie de NR 9 est basse, obligeant la sortie de MUX à être basse Ainsi, la broche de sortie haute fréquence P 3 est également maintenue à une valeur bas- se pendant que l'arc est établi De plus, la sortie Q de PF 20 est couplée avec la sortie de Il, (toutes deux à une valeur haute à ce moment) pour obliger le compteur à être maintenue préréglé via ND 15 et ND 7 Le système restera à l'état Arc Etabli 34 jusqu'à ce que l'arc disparaisse. Une fois l'état Arc Etabli 34 atteint, la logique de commande provoque un retour à l'état 31 lors d'une dé- faillance de l'arc ND 15 passera d'une valeur basse à une valeur élevée provoquant la production d'une impulsion à l'entrée C de FF 25 Comme FF 2 était à un (Z basse), l'impul- sion à l'entrée C oblige la sortie Q de FF 25 à prendre une valeur élevée Ceci engendre une impulsion de réinitialisa- tion via NR 17 et I 5, qui réinitialise SR 2 et SR 3, ramenant le système dans l'état filament à courant continu RMM ( 31), réinitiant la séquence d'amorçage. Si à la fin de l'Interrogation prolongée ( 37) l'arc n'a pas effectué sa transition (la sortie Il est bas- se), le système entrera dans un mode cyclique du filament ( 38) Ce mode durerait pendant une période de 3838 impul- sions d'horloge ( 32 secondes) La seule différence entre les blocs 38 et 39 est la différence de 2,1 secondes en durée. Le bloc 38 est raccourci par la longueur de l'Interrogation Prolongée Ainsi, après les 3838 impulsions d'horloge, -une Interrogation de deux impulsions d'horloge est engendrée. Si on suppose qu'il y a eu rupture d'arc pendant le premier mode d'Interrogation haute fréquence, ( 32) (une Interrogation à quatre impulsions d'horloge), le mode d'In- 47 - terrogation haute fréquence Prolongée ( 33) est le suivant. La logique causant l'entrée ou la sortie de 33 est la même que pour ( 37), mais la durée de ( 33) est légèrement plus longue car une transition sur FF 6 plutôt que FF 12 a initié la séquence A la fin de ce mode d'Interrogation haute fré- quence Prolongée ( 37), l'état suivant est soit l'état Arc Etabli ( 34), soit le mode cyclique du filament ( 38). Si on suppose que la lampe ne s'est pas amorcée, il est souhaitable de terminer l'Interrogation haute fré- quence après une durée fixe de temps FF 13 à FF 17 avec les portes ND 21, NR 15 et I-10 assurent cette fonction Chaque ré- currence de 36 (c'est-à-dire chaque transition d'une valeur basse à une valeur élevée de la sortie Q de FF 12) synchroni- se le compteur de Fin de Vie à cinq étages Lorsque à la fois Q de FF 16 et Q de FF 17 sont basses, NR 15 prendra une valeur élevée et I 10 une valeur basse Lorsque ceci a lieu, l'inverseur I 10 oblige ND 21 à bloquer le compteur L'inver- seur 110 force également ND 20 à rendre conductrices les deux sorties aux broches P 3 et P 4 pour amortir du courant aux bases de Q 3 et Q 2 (c'est-à-dire maintenir Qi, Q 2 D Q 3 blo- qués) Ceci a pour résultat de maintenir le filament coupé et termine les impulsions d'horloge, car il n'y a plus au- cune décharge ou charge significative du condensateur Cl que le circuit intégré puisse détecter Ceci est l'état de Fin de Vie ( 4 ). Si l'arc ne s'amorce jamais, le temps pour attein- dre cet état est 94266 impulsions ( 13,09 minutes) Une fois a l'état de Fin de Vie, le seul moyen de sortir est par la production d'un' signal de réinitialisation de la mise en marche Ceci s'effectue normalement en coupant le courant (principale alternative) et en permettant à Cl de se décharger. Egalement incluse dans le circuit intégré logique, se trouve une logique pour engendrer des séquences de tests. Due à la durée des intervalles de temps sur le circuit inté- 48 - gré (par exemple 13 minutes jusqu'à la coupure de Fin de Vie, la logique nécessaire pour raccourcir les temps des tests est incorporée afin de rendre pratique une production ae volume élevé La logique représentée aux figures 5 A à 5 F permet de tester totalement dans des limites de temps prati- ques à la fois le circuit intégré et le ballast assemblé. Afin d'accomplir ceci, la logique de test accélère ce qui suit: le temps entre une Interrogation haute fréquence (blocs 38 et 39 de la figure 3)2 la àurée de l'Interrogation haute fréquence (bloc 36) et l'Interrogation haute fréquence Prolongée, (bloc 40) Egalement comprise est une logique pour tester les commandes de sortie haute fréquence. L'accès à ces fonctions de tests est obtenu via la broche P 2 sur le circuit intégré Comme le montre la figure 5 A, la broche P 2 est une broche à double fonction Cette broche est normalement -utilisée pour détecter du courant d'arc, mais elle est également utilisée pour accéder au gé- nérateur de séquence de tests Comme la tension de Ri (fi- gure 1) ne dépasse pas 1 volt dans des conditions normales, on conçoit un seuil pour 54 (la porte à hystéresis sur la broche P 2 utilisée pour accéder à la bascule ce test FF 22) qui est supérieure à 1 volt Une valeur typique de ce seuil est de 5 volts Ainsi, un signal de 5 volts serait appliqué pendant un temps suffisamment long pour qu'à la fois 54 et l'amplificateur de détection d'arc réponde (typiquement 50 microsecondes). Lors de l'application de la première impulsion de volts (pas pendant le moment o SR 1 est réinitialisé ou pendant une Interrogation) le premier état de test est vali- dé Par suite de l'impulsion de sortie de 54, la sortie Q de FF 22 est synchronisée à un niveau élevé Ceci pilote les li- gnes de -sélection des multiplexeurs 1 et 4 à un niveau éle- vé Ainsi DUX 1 envoie O (au lieu de Q de FF 6) à l'entrée de synchronisation de FF 7 et MUX 4 dirige U de FF 2 (au lieu de Q de FF 2) à la borne de réinitialisation de FF 18 Comme 49 - l'impulsion de 5 volts a duré suffisamment longtemps pour que l'amplificateur de détection d'arc réponde, le compteur était préréglé (via Il, ND 15 et ND 7) Comme Q de FF 2 est à un niveau élevé, la ligne Ri du verrou FF 2 est maintenue à un niveau élevé, ce qui empêche l'apparition de l'Interroga- tion haute fréquence de 31 millisecondes (bloc 33), en sup- posant que la fréquence de test a été initiée avant la pre- mière interrogation) Par conséquent, avec la synchronisa- tion par O de FF 7, la première impulsion d'horloge après que le signal de sortie de 54 prenà une valeur basse, engendre une Interrogation haute fréquence Cependant, la durée est maintenant déterminée par U de FF 2 Comme FF 1 était réini- tialisée et FF 2 mise à un, il y a maintenant deux impulsions depuis le moment o la sortie de 54 a pris une valeur basse jusqu'à ce que Q ce FF 2 devienne élevée Comme la première impulsion démarrait l'Interrogation, la durée de la salve est réduite de deux impulsions d'horloge à une impulsion d'horloge (une salve de 6 millisecondes) Avec la synchroni- sation de FF 7, le temps entre les interrogations est mainte- nant réduit à 0,533 secondes, ( 64 impulsions d'horloge) Si une rupture d'arc est détectée pendant l'Interrogation haute fréquence raccourcie, une Interrogation haute fréquence Pro- longée raccourcie est engendrée Comme FF 9 commande la fin de l'Interrogation haute fréquence Prolongée (via FF 24), le temps total de salves sera seulement de 31 millisecondes ( 4 impulsions d'horloge) A la fin de ce temps, le système peut être forcé à l'état Arc Etabli (injection de courant, par exemple 0,3 ampère, dans Rl) ou il retournera au mode cycli- que du filament pendant 60 impulsions d'horloge Ce test pourra être poursuivi jusqu'a ce qu'on ait atteint la Fin de Vie ( 1472 impulsions d'horloge ou 12,3 secondes) Cependant, on a prévu un test séparé pour tester la Fin de Vie. Lors de l'application de la second impulsion de 5 volts, le compteur à deux étages (FF 22, FF 23) est synchroni- se Ceci force Q de FF 22 à une valeur basse et Q de FF 23 à - une valeur haute Ainsi, le verrou SR 2 est encore maintenu réinitialisé car R 3 est haute, empêchant l'Interrogation de fréquence de 31 millisecondes En fait, la seconde séquence de test bloque toutes les interrogations en forçant une en- trée de NR 5 à un niveau élevé Ceci empêche Q 12 d'aller à l'entrée de synchronisation de FF 18 Par conséquent, comme l'entrée choisie de MUX 3 est élevée, O est maintenant diri- gé à l'entrée de synchronisation de FF 12 Ainsi, le compteur de Fin de Vie peut être testé en 47 impulsions d'horloge ( 0,4 seconde). L'état final de test dans lequel on pénètre au moyen d'une autre impulsion ae 5 volts sur la broche P 2 est conçu pour aider au test des courants de commande haute fré- quence Pendant ce test, à la fois les sorties Q de FF 22 et FF 23 sont à un niveau élevé Ainsi, les deux entrées de ni- veau élevé dans ND 4 fournissent une valeur basse à la sortie qui amène l'entrée de sélection de MUX 2 à une valeur basse. Comme la sortie Q de FF 23 est élevée, cet état est semblable à celui de la seconde séquence de test Cependant, lorsqu'on a atteint la Fin de Vie (après 47 impulsions d'horloge) p est dirigé vers la sortie haute fréquence via MUX 2 et ND 23, NR 14 Il y a donc une méthode commandée pour fournir des courants de source et d'amortissement à la broche P 3 (sortie RF) pour une mesure externe En variante, si l'impulsion sur la broche P 2 est maintenue au dessus de 100 m V après avoir été pulsée à 5 volts, la sortie haute fréquence portera un signal ? sans avoir à fournir les 47 impulsions d'horloge. Ainsi, la procédure de test détaillée ci-dessus permet un test rapide de l'unité d'éclairage qui ne nécessite pas des broches supplémentaires du circuit intégré. Le circuit intégré que l'on a décrit fournit des ondes de sortie aux broches P 3 et P 4 pour piloter le commu- tateur à transistors Darlington, Q 3, Q 2, Ql comme représenté à la figure 1 Des diodes D 5 et D 7 sont utilisées avec la commutateur Darlington, comme décrit précédemment, pour pro- 51 - téger le circuit intégré à ses broches de sortie des transi- toires de commutation négatifs Le commutateur Darlington illustré à la figure 1 peut prendre deux formes différentes qui fourniront également toutes deux les propriétés -de com- mutation requises et la protection requise du circuit inté- gré contre les transitoires négatiîs Ces variantes, qui sont illustrées aux figures 7 A et 7 B, ont les mêmes con- nexions externes que sur la réalisation de la figure 1 Ces connexions se font à la borne de référence de la source de courant, au noeud 16 dans le circuit en dehors de la puce, à l'entrée de commande du filament de la broche P 4 sur le cir- cuit intégré et à l'entrée de commande d'Interrogation haute * fréquence de la broche P 3 sur le circuit intégré. La variante de la figure 7 A est conçue pour une fabrication en utilisant des composants discrets disponi- bles et comporte trois transistors Q 13, Q 12 et Qll, ayant tous les mêmes propriétés que les transistors représentés dans la réalisation de la figure 1 et la même interconnexion Darlington Egalement, comme sur la figure 1, on prévoit -un diode D 16 dans le trajet d'émetteur de Qll et une résistance R 12 ( 12 ohms) en tant que shunt de la base de Qll à la mas- se Cependant, dans la réalisation de la figure 7 A, la pro- tection contre les transitoires négatifs est assurée par une diode à haute tension D 17 reliée entre la masse et le noeud 16 qui est commun aux collecteurs des trois transistors Qll, Q 12, Q 13 La diode 17 est polarisée pour empêcher que le noeud ne devienne négatif d'un excès d'une chute de diode par rapport à la masse La diode shuntée D 17 dans la figure 7 A remplace les diodes D 5 et D 7 de la figure 1 pour la pro- tection du circuit intégré contre les transitoires négatifs. La variante de la figure 7 B est conçue pour un agencement Darlington courant aans lequel trois dispositifs à transistor conçus pour ce but sont fabriqués sur un subs- trat commun Les transistors Q 23, Q 22, Q 21 sont tous des dispositifs haute tension conçus pour les courants et fré- 52 - quences qui doivent être supportés et pour les gains en cou- rant importants nécessaires pour l'application Le transis- tor Q 21 est conçu à la fois pour un fonctionnement à courant élevé et haute fréquence afin de minimiser la charge stoc- kée La conception classique assure l'enlèvement de la char- ge stockée en utilisant une résistance interne R 22 seule- ment La protection contre les transitoires négatifs est fournie comme sur la figure 7 A par une diode shuntée D 27 rer liée du noeud 16 à la masse On peut fabriquer cette diode sur un substrat commun avec les transistors Darlington clas- siques, ou ce peut être un dispositif externe tel que celui utilisé dans la réalisation de la figure 7 A. L'utilisation d'un commutateur à trois transistors (soit dans la réalisation de la figure 1 ou les variantes des figures 7 A et, 7 B) o une connexion d'entrée est utilisée pour le courant continu et le pilotage du filament à 120 Hz et une autre connexion pour la commande d'Interrogation hau- te fréquence de 1000 k Hz a plusieurs avantages pratiques Le gain supplémentaire de Q 3 permet de supporter des courants forts entrant brutalement dans le filament froid à QI et en même temps permetl'utilisation d'un condensateur réduisant le temps de montée C 5 à la base de Q 3 pour réduire l'inter- férence électromagnétique en fonctionnement à 120 Hz L'en- trée à haute fréquence pour Q 2 est ainsi isolée du circuit d'entrée de Q 3 et peut facilement fonctionner à la fréquence de 100 k Hz nécessaire pour la fonction d'Interrogation haute fréquence Le gain de Q 2 est adéquat pour la commutation de Ql au niveau de courant requis pour l'Interrogation haute fréquence; la condition de sortie à tri-états disponibles à la broche P 3 représente un état d'impédance de source élevée pendant la commande du filament, permettant au signal de l'émetteur de Q 3 de commander la base de Q 2 sans chargement de la connexion du circuit intégré à la broche P 3. Le présent agencement de commutation à trois tran- sistors, combinant trois transistors branchés en Darlington 53 - et commandés par un circuit intégré, a fourni une solution plus économique que celle fournie auparavant pour satisfaire les exigences de commutation de l'unité d'éclairage décrite ici La même configuration de commutation àtransistors a une capacité de support de courant adéquat pour un échauffement rapide et efficace d'un filament froid à un niveau de puissance initiale élevée ( 80 watts) On peut également l'utiliser pour un fonctionnement cyclique efficace du fila- ment à une puissance plus faible choisie ( 56 watts) sur de plus longues périodes du cycle d'amorçage Il peut également être commuté à la fréquence élevée ( 100 k Hz) nécessaire pour l'allumage efficace et la transition de la lampe à arc à un fonctionnement à basse tension. L'utilisation du circuit intégré pour commander le commutateur à transistors permet une procédure d'amorçage complexe et très adaptée avec un minimum d'interférence électromagnétique, des coûts raisonnables, et une fiabilité élevée L'agencement provoque des contraintes de tension et thermiques minimum sur les composants électroniques, rendant maximale la fiabilité Dans la procédure d'amorçage, les salves d'énergie d'allumage sont courtes (inférieures à 31 millisecondes) et sont fournies à une cadence raisonnable en relation avec ce qui est nécessaire Les salves sont four- nies à des intervalles d'un quart de seconde pendant l'amor- çage pour une lampe à arc froide et à des intervalles d'une demi minutes pour un réamorçage à chaud, ce qui peut prendre plusieurs minutes Lorsque la rupture a lieu, la période d'allumage prolongée pour assurer la transition de l'arc au fonctionnement à basse tension est réduite à moins de trois secondes Dans le cas o la lampe à arc ne s'amorçerait pas, comme par exemple en cas de défaillance de la lampe à arc, la durée de la salve et l'écart sont les mêmes que pour un réamorçage à chaud, mais se terminent avec la logique "Fin de Vie" après une période comparable à un quart d'heure, ( 13 minutes). REVENDICATIONS 1 Unité d'éclairage caractérisée en ce qu'elle comprend: - C 1-C 3) aya A) une source de courant continu (D 1-D 4, Lnt deux bornes de sortie, la seconde, une borne de référence; B) une lampe à arc ( 11); et C) un réseau de fonctionnement comprenant: ( 1) un filament résistif à incandescence ( 12) pour fournir de la lumière d'appoint pour la lampe à arc, ( 2) un moyen de transformation de l'énergie électrique alternative (T 1) pour dériver une tension de sortie survoltée, ( 3) un moyen de commutation à semi-conduc- teurs,(Ql' Q 2 ' Q 3) ( 4) des moyens d'interconnexion (R 2, C 2, C 5, D 5; D 3, D 7) pour coupler l'énergie électrique de la source: (a) sous une forme périodique de basse fréquence, faible n'excluant pas zéro, au filament résistif pour l'éclairage d'ap- point lorsque le moyen de commutation fonc- tionne à une vitesse de commutation basse, n'excluant pas zéro, (b) sous une forme périodique de fréquence plus élevée (par rapport à la basse fré- quence) du filament résistif pour l'éclai- rage d'appoint et à l'entrée du moyen de transformation pour amorcer et faire tran- siter la lampe à arc lorsque le moyen de commutation fonctionne à une cadence de commutation élevée, et (c) sous une forme de courant continu au filament et à la lampe à arc en série pour alimenter et ballaster la lampe à arc lorsque le moyen de commutation est bloqué, ( 5) un moyen de commande ( 13) sensible au temps et au courant d'arc pour faire fonctionner le moyen de commutation en une séquence d'amorçage de la lampe à arc a états multiples, ces états comprenant: (a) un état de préallumage dans lequel le moyen de commutation fonctionne à la cadence de commutation faible appropriée n'excluant pas zéro, pour l'éclairage d'appoint, (b) un état d'allumage dans lequel le moyen de commutation fonctionne à-la cadence de com- mutation élevée, de grandeur appropriée pour alimenter à la fois le filament résis- tif pour produire l'incandescence et l'al- lumage et la transition de la lampe à arc, (c) un état allumé dans lequel le moyen de commutation reste bloqué, aussi longtemps que du courant d'arc est détecté, et (d) un état de fin de vie dans lequel ce moyen de commutation reste bloqué si l'arc n'a pas effectué de transition -après passage d'un temps suffisant qui indique une proba- ble défaillance de l'unité a'éclairage. 2 Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de commande est un circuit intégré. 3 Unité d'éclairage selon la revendication 2, caractérisée en ce que la source de courant continu dérive sa puissance par connexion à une source principale alterna- tive et en ce que le moyen de commande comprend un moyen de temporisation comprenant à son tour (i) es moyens l'information de temporisation de la ligne alter- 56 - native principale, et (ii) un compteur ( 41, 43, 45) couplé à ce moyen de dérivation de temporisation pour fournir l'information de temporisation pour temporiser la séquence d'amorçage, incluant la temporisa- tion pour l'initialisation de l'état de fin de- vie. 4 Unité d'éclairage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen de commande comprend un moyen logique de commande ( 51, 52, 53, 55, 56, 61, 62) cou- plé au compteur pour déterminer une première période ( 31) pour le préallumage, cette première période étant adéquate pour produire l'incandescence du filament et appliquer un signal de commande de fréquence faible, n'excluant pas zéro, au moyen de commutation pour la conduction durant la premi- ère période pour l'éclairage d'appoint afin de commencer la séquence d'amorçage. Unité d'éclairage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de commande comprend: un moyen de détection du courant d'arc ( 60) couplé au moyen logique de commande, et le moyen logique de commande comprend en outre un moyen ( 51, 52, 55, 56,61,62) pour déterminer une seconde période ( 32) pour l'allumage, normalement adéquate pour assurer une rupture d'arc avec une probabilité impor- tante, mais inférieure à celle normalement requise pour ef- fectuer la transition de la lampe, et une troisième période d'allumage ( 33) normalement adéquate pour effectuer la tran- sition de la lampe, ce moyen logique de commande après la première période, appliquant le signal de commande haute fréquence au moyen de commutation pendant cette seconde période, ce moyen logique de commande prolongeant l'applica- tion de ce signal de commande haute fréquence pour la durée de la troisième période lorsque du courant d'arc est détecté au cours de la seconde période, 57 - ce moyen logique de commande incluant en outre des moyens pour déterminer une quatrième période ( 34) pour l'éclairage d'appoint, relativement longue par rapport à la seconde période, ce moyen logique de commande lors d'une dé- faillance du courant d'arc au cours de la seconde période, appliquant un signal de commande de fréquence faible, n'ex- cluant pas zéro, au moyen de commutation pour sa conduction au cours de la quatrième période. 6 Unité d'éclairage selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen logique de commande comprend en outre un moyen pour déterminer, une cinquième période ( 35) pour l'éclairage d'appoint, qui est longue par rapport à la seconde période pour l'allumage, et en ce que le moyen logi- que de commande, lors de la détection d'une disparition de courant d'arc après arrêt du signal de commande haute fré- quence pendant la troisième période ( 33), applique un signal de commande basse fréquence, n'excluant pas zéro, au moyen de commutation pendant cette cinquième période de commande ( 35) pour l'éclairage d'appoint, on lors de la détection de courant d'arc après cette troisième période ( 33), applique un signal de commande au moyen de commutation pour le bloquer, en accord avec l'at- teinte de l'état allumé. 7 Unité d'éclairage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal de commande de basse fré- quence, n'excluant pas zéro, appliqué pendant la première ( 31) et la quatrième période ( 34), a une fréquence nulle. 8 Unité d'éclairage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen logique de commande comprend en outre un moyen pour déterminer une sixième période d'al- lumage ( 36) normalement adéquate pour assurer la rupture d'arc avec une grande probabilité, mais inférieure à celle normalement requise pour assurer la transition de la lampe, et une septième période d'allumage ( 37) normalement adéquate pour assurer la transition de la lampe, 58 - le moyen logique de commande après la quatrième période ( 34), appliquant le signal de commande haute fré- quence au moyen de commutation pendant la sixième période ( 36), ce moyen logique de commande prolongeant l'application de ce signal de commande haute fréquence pendant la durée de cette septième période ( 37) lorsque du courant d'arc est dé- tecté pendant la sixième période, le moyen logique de commande comprenant en outre un moyen pour déterminer une huitième période ( 38) pour l'éclairage d'appoint, longue par rapport aèla seconde et à la sixième période pour l'allumage, ce moyen logique de com- mande appliquant, lors d'une défaillance de détection de courant d'arc au cours de la sixième période, un signal de commande de fréquence basse n'excluant pas zéro, au moyen de commutation pour sa conduction pendant la huitième période pour l'éclairage d'appoint. 9 Unité d'éclairage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen logique de commande comprend en outre un moyen pour déterminer une neuvième période ( 39) pour l'éclairage d'appoint, qui est longue par rapport à la seconde et à la sixième période, et en ce que, ce moyen logique de commande, lors de la détection de la disparition du courant d'arc après l'arrêt du signal de commande haute fréquence au cours de la septième période ( 37) applique un signal de commande basse fréquence, n'ex- cluant pas zéro, au moyen de commutation pendant la neuvième période pour l'éclairage d'appoint, ou lors de la détection de courant d'arc après cette septième période, applique un signal de commande au moyen de commutation pour le bloquer, en accord avec l'atteinte de l'état allumé. Unité d'éclairage selon la revendication 9 caractérisée en ce que le signal de commande de basse fré- quence, n'excluant pas zéro, appliqué pendant la première ( 31) et la quatrième période ( 34), a une fréquence nulle. 59 - 11 Unité d'éclairage selon la revendication 10, caractérisée en ce que la première et la quatrième période durent moins d'une seconde, et en ce que la seconde et la sixième période durent quelques centièmes de seconde, pour réduire le temps de fonctionnement à haute fréquence avant la rupture. 12 Unité d'éclairage selon la revendication 10, caractérisée en ce que les première, seconde, quatrième et sixième périodes sont réglées en fonction des propriétés de la lampe à arc, dans des conditions normales d'amorçage, pour rendre très probable l'apparition de la rupture avant la fin de la sixième période. 13 Unité d'éclairage selon la revendication 8, caractérisée en ce que le moyen logique de commande, après la huitième période, réapplique le signal de commande haute fréquence au moyen de commutation pendant une période égale à la sixième période pour l'allumage, et, si ce moyen de commande ne détecte pas de courant d'arc pendant cette dernière période, il réapplique ce si- gnal de commande basse fréquence, n'excluant pas zéro, au moyen de commutation pendant une période égale à la huitième période pour l'éclairage d'appoint, ces réapplications de signaux de commande basse et haute fréquence se terminant lorsque du courant d'arc est détecté pendant la réapplication, d'énergie haute fréquence, le moyen logique de commande prolongeant l'application du signal de commande haute fréquence pendant une période égale à la septième période, et ce moyen logique de commande, lors de la détection de courant d'arc après cette dernière période, appliquant un signal de commande au moyen de commutation pour le bloquer, en accord avec l'atteinte de l'état allumé. 14 Unité d'éclairage selon la revendication 13, caractérisée en ce que le signal de commande basse fréquen- ce, n'excluant pas zéro, appliqué pendant cette (ces) pério- - de(s), dé durée égale à la sixième période, est de fréquence basse ayant un rapport cyclique convenant pour l'éclairage d'appoint de plus faible puissance que pendant le fonction- nement à fréquence nulle. 15 Unité d'éclairage selon la revendication 14, caractérisée en ce que la durée de la sixième période est une fraction importante du temps nécessaire au réamorçage a chaud de la lampe à arc, et est notablement plus longue que les première et quatrième périodes, pour réduire le temps de fonctionnement à haute fréquence durant une séquence d'amor- çage prolongée, typique d'un réamorçage à chaud. 16 Unité d'éclairage selon la revendication 15, caractérisée en ce que la durée de la sixième période est une fraction importante d'une minute pour réduire le temps de fonctionnement à haute fréquence durant une séquence d'amorçage prolongée, typique d'un réamorçage a chaud. 17 Unité d'éclairage selon la revendication 8, caractérisée en ce que le moyen logique de commande comprend en outre un moyen pour déterminer une dixième période ( 40) pour la Fin de Vie, plus longue que celle nécessaire au réamorçage à chaud de la lampe à arc, et symptomatique d'une défaillance de l'unité d'éclairage, et en ce que ce moyen logique de commande, après la huitième période, réapplique le signal de commande haute fréquence au moyen de commutation pendant une période égale à la sixième période pour l'allumage, et si ce moyen de commande ne dé- tecte pas de courant d'arc pendant cette dernière période, il réapplique le signal de commande basse fréquence, n'ex- cluant pas zéro, au moyen de commutation pendant une période égale à la huitième période pour l'éclairage d'appoint, ces réapplications de signaux de commande de basse et haute fré- quence se terminant lorsque la -dixième période est dépassée, et applique un signal de commande au moyen de commutation pour la bloquer en accord avec l'atteinte de l'état Fin de Vie. 61 - 18 Unité d'éclairage selon la revendication 17, caractérisée en ce que le signal de commande basse fréquen- ce, n'excluant pas zéro, appliqué pendant cette sixième période est de fréquence basse ayant un rapport cyclique convenant pour l'éclairage d'appoint de plus faible puis- sance que pendant le fonctionnement à fréquence nulle. 19 Unité d'éclairage selon la revendication 18, caractérisée en ce que la durée de la sixième période est une partie importante du temps nécessaire au réamorçage à chaud de la lampe à arc pour réduire le temps de fonction- nement à haute fréquence durant une séquence d'amorçage pro- longée, typique d'un réamorçage à chaud. Unité d'éclairage selon la revendication 18, caractérisée en ce que la durée de la sixième période est une fraction importante d'une minute pour réduire le temps de fonctionnement à haute fréquence durant une séquence d'amorçage prolongée, typique d'un réamorçage à chaud.