Brevet FR2608886A1 — publié le 19880624

La presente invention concerne un amorceur pour lampe a decharge, du type comprenant trois bornes, un premier condensateur et une premiere diode qui sont connectes en serie entre une premiere et une seconde des trois bornes, un dispositif de commutation a seuil de tension de déclenchement, et un transformateur d'impulsions ayant un enroulement primaire et un enroulement secondaire, ledit premier condensateur, ledit dispositif de commutation et ledit enroulement primaire etant connectes en une boucie, et ledit enroulement secondaire étant connecte entre l'une des premiere et seconde bornes et la troisieme borne. L'amorceur de la presente invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, utilisable pour l'amorçage des iampes a vapeur de sodium haute pression ou des lampes a iodures metalliques. D'ure une maniere génerale, les amorceurs sont des dispositifs creant des impulsions de i'ordre de 4000 a 5000 volts crête dans le cas des lampes susmentionnees. Ces impulsions s'aJouter.t à la tension du secteur elle, sr0 ou 380 voits) pour provoquer l'amorçage de l'arc de mise en fonctionnement de la ou des lampes a decharge connectees a l'amorceur, et elles cessent d'être produites des que l'arc est etablie dans la lampe. La figure 1 des dessins annexes montre le schema d'un circuit classique d'alimentation d'une lampe a décharge L avec son amorceur . tans le schéma de ia ligure 1, la tenson alternative V du secteur est appliquee aux bornes 1 et 2. La borne 1 est connectee a travers un ballast B (inductance) a la borne 3 de l'amorceur A. La borne 2 est connectee a la borne 4 de l'amorceur A et a l'une des deux electrodes de la lampe L, dont l'autre electrode est connectee a la borne 5 de i'amorceur A. Un condensateur C est connecte entre les bornes 1 et 2.Le ballast B est habituellement dimensionne de maniere a amener la lampe L a son etat optimal de fonctionnement en regime permanent tension d'arc, intensite et puissance correctes > . Le condensateur C est un condensateur de compensation permettant de rattraper le decalage intensite/tension cree par le ballast, afin de ramener au minimum l'intensité secteur.L'amorceur classique represente dans la figure 1 comporte un condensateur Ci, une diode Dl et une resistance R, qui sont connectes en serie entre les bornes 3 et 4 de l'amorceur, un transformateur d'impulsions T, qui est habituellement constitue par un autotranstormateur elévateur de tension et qui est connecte entre les bornes 3 et 5 de l'amorceur, et un dispositif de commutation à seuil de tension de declenchement DCS, qui est connecte entre la prise intermediaire de l'autotransformateur T et le point de jonction entre le condensateur Ci et la diode Di. Le dispositif de commutation nos peut être par exemple constitue par un eclateur a gaz ou par un sidac.Un sidac est un interrupteur eiectronique symétrique qui devient brusquement conducteur lorsque la tension qui lui est appliquée atteint sa tension de retournement Veo (Ve est usuellement comprise entre 95 et 250 volts selon les modèies de sidac actuellement disponibles dans le commerceR. Lors de la mise sous tension du circuit de la figure 1, quand le potentiei de la borne 2 est plus eleve que celui de la borne 1 Lorsque la lampe L s'amorce, la tension å ses bornes chute tres fortement a cause du debit de courant très important dans l'arc, puis elle remonte progressivement a une centaine de volts (lùv a 150 volts suivant le vieillissement de la lampe), et elle se stabilise ensuite a cette valeur. Cette tension se retrouve aux bornes d'alimentation de l'amorceur A et, comme elle est insuffisante pour declencher le dispositif de commutation DOS, l'amorceur A cesse de produire des impulsions. D'apyres le schema de la figure 1, on constate que le courant qui traverse la lampe L a l'amorçage de celle-ci comme en régime permanent (l'intensité à l'amorçage est environ 1,7 fois l'intensité en regime permanent), traverse aussi ie transformateur d'impulsions T. Du fait de la résistance ohmique du fil de l'enroulement du transformateur T et de son inductance a 50Hz, il en résulte des pertes qui diminuent ie rendement de la lampe. Selon ia puissance des iampes et, par suite, selon l'intensité du courant qui les traverse en regime permanent, cela conduit a utiliser comme transformateurs d'impulsions T des autotransformateurs a noyau en ferrite, qui on moins de pertes a 50Hzz et un bon rendement des impulsions. Toutefois, ils sont relativement volumineux et coûteux (diametre du fil de cuivre et dimensions du noyau en ferrite. La presente invention a donc pour but de fournir un Amorceur du type suslnaique utilisant un transformateur d'impulsions qui est moins volumineux et moins coûteux et qui engendre moins de pertes que les transformateurs d'impulsions utilises dans les amorceurs connus. A cet effet, 1' amorceur de la presente invention est caracterise en ce qu'il comprend en outre un second condensateur et une seconde diode, qui sont connectés en serie entre les premiere et seconde bornes, la seconde diode ayant un sens de conduction oppose a celui de la premiere diode, en ce que le second condensateur est aussi connecté dans ladite boucle, et en ce que ledit dispositif de commutation est connecte entre le point de jonction entre la premiere diode et ie premier condensateur et le point de jonction entre la seconde diode et le second condensateur, et a un seuil de tension de declenchement compris entre la tension crête et le double de la tension crête du secteur d'alimentation. Avec un tel agencement, on realise une sorte de doubleur de tension. En consequence, en choisissant un dispositif de commutation ayant un seuil de tension de declenchement approprie, il devient possibie d'injecter dans l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions des impulsions ayant une tension deux fois plus enlevée que dans les amorceurs connus. Il en résulte que, pour obtenir a la sortie du transformateur d'impulsions des impulsions haute tension ayant la mémé valeur que celles produites par les amorceurs connus, on peut utiliser un transformateur dont l'enroulement secondaire comporte moitié moins de spires que celui du transformateur utilisé dans les amorceurs connus.Afin de garantir que le dispositif de commutation sera déclenché et cue, par suite, l'amorceur produira des impulsions haute tension d' amorçage de la lampe mémé si la tension du secteur descend au dessous de sa valeur nominale, le d-ispositif de commutation est de preference choisi de man4ere a avoir un seuil de tension de déclenchement Veo dans le cas d'un sidaci, qui est environ égal au double de la valeur crête d'une tension alternative de valeur prédéterminée inferieure a la tension nominale du secteur. rar exemple, afin de garantir que l'amorceur fonctionnera encore a une tension alternative de lóú volts dans le cas ou la tension nominale du secteur est normalement de 220-230 volts, le dispositif de commutation est choisi de maniéré a avoir un seuil de tension de declenchement environ égal a 480 volts. Toutefois, le dispositif de commutation peut etre choisi de maniéré a avoir un seuil de tension de déclenchement plus petit ou plus grand que cette valeur, tcut en restant dans les limites indiquees plus haut. Etant donne que la présente invention permet de reduire sensiblement le nombre de spires du transformateur d'impulsions, un compromis optimum permet dé reduire a la fois le nombre de spires, les dimensions du noyau en ferrite et, par suite, le volume et le coût du transformateur d'impulsions et, indirectement, le coût de l'amorceur malgré le nombre un peu plus eleve de composants electriques et éiectroniques. Il est en outre clair que les pertes dans le transformateur d'impulsions de l'amorceur de ia presente invention sont plus faibles et que, par suite, le rendement de la lampe est augmente. L' invention sera maintenant décrite en faisant reference aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un scnema montrant un circuit d'alimentation classique d'une lampe à décharge, avec son amorceur également classique. La figure 2 est un schéma montrant une première forme d'exécution de l'amorceur de ia présente invention, pouvant etre substitue a l'amorceur du circuit dé la figure 1. Les figurés S a 5 montrent trois autres formes d'exécution de l'amorceur de la présente invention. Le circuit de la figure 1 ayant déjà éte décrit plus haut, il ne sera pas a nouveau decrit ici. Dans les figures 2 à 5, les éléments qui sont identiques cu qui jouent le même rôle que ceux dé la figure 1, sont désignes par les mémés symboles de référence et ne seront donc pas décrits à nouveau. L'amorceur A de la figure 2 diffère essentieliement de celui de la figure 1 en ce qu'il comporte en outre un deuxième condensateur C2 et une deuxieme diode D2, qui sont connectes en serie entre la prise intermediaire dé l'autotransformateur T et la borne 4 de 'amorceur, le dispositif de commutation DCS etant, dans ce cas connecté entre lé point de jonction entre le condensateur Ci et la diode D, et ie point de jonction entre le condensateur C2 et la diode D2. En outré, l'anode de la diode D1 et la cathode de la diode D2 sont connectes directement à la borne 4 de l'amcrceur.Dans ces conditions, pendant une alternance de la tension alternative du secteur, le condensateur Ci se charge a la valeur crête de la tension alternative du secteur et, pendant l'alternance suivante, le condensateur Oz tend à se charger egalement a la valeur crête de ladite tension alternative, mais avec une polarite oppose a celle du condensateur Ci. il en resulte que la tension appliquee aux bornes du dispositif de commutation DCS tend vers une valeur qui est le double de la valeur crête de la tension alternative du secteur. Toutefois, des que la tension appliquée aux bornes du dispositif de commutation DOS atteint le seuil de tension de déclenchement de celui-ci, les deux condensateurs se dechargent brusquement en série dans l'enroulement primaire P dé l'autotransformateur T.Ainsi, en utilisant un dispositif de commutation noS ayant un seuil de tension de déclenchement dont la valeur est ie double de celle du dispositif de commutation de l'amorceur connu de la figure 1, par exemple un seuil de tension de déclenchement egai à 480 volts dans le cas où la tension nominale du secteur est de 220 volts efficaces, on cree dans l'enroulement primaire P de l'autotransformateur T une impulsion de tension dont l'amplitude est pratiquement deux fois plus grande que celle qui est créée dans l'enroulement primaire de l'autotransformateur T de l'amorceur connu de la figure i. Far conséquent, pour produire une impulsion de haute tension ayant la même amplitude que celle qui est creée par l'amorceur connu, l'enroulement secondaire S de l'autotransformateur T de ia figure 2 peut comporter pratiquement deux fois moins de spires que celui dé la figure 1. A titre d'exemple, dans le cas d'une lampe à vapeur de sodium haute pression ou a iodures métalliques, ayant une puissance de 400W et alimentee à partir du secteur 220V, les composants de 1' amorceur A de ia figure 2 peuvent être les suivants C1 : O,1 F / 630 V C2 : O,1 F / 630 V D1 : 1 N 4007 D2 : 1 N 4007 T : -primaire P :7 spires de fil de cuivre de diamètre lmm -secondaire 5:50 spires (y compris les 7 spires du primaire; dé fil de cuivre de diamètre lmm - noyau :Ferrite E30, section carrée 7x7mm longueur 30mm. DCS : tension de declenchement 480 V Comme il n'existe pas actuellement dans le commerce dés dispositifs de commutation ayant un seuil de tension de declenchement de 480V, on peut utiliser à titre de dispositif de commutation DCS deux sidacs connectes en serie et ayant chacun une tension de retournement V,eo de 240V, par exemple deux sidacs du type K2400E fabriqués par la Société TEOCOR ELECTRONIOS INC., ou deux éclateurs a gaz connectes en série et ayant chacun une tension d'amorçage de 240V, par exemple deux eclateurs du type KASO2 fabriques par la Sociéte SIEMENS. A titre de comparaison, dans les mêmes conditions d'utilisation tlampe de 400W, secteur de 220V), les composants de l'amorceur connu A de la figure 1 étaient les suivants: Ci : O,lpF D1 : 1 N 4007 R : 8,2 k# T : -primaire P :10 spires de fil de cuivre de diametre lmm -secondaire S: 110 spires (y compris le 10 spires du prise maire) de fil de cuivre de diamètre lmm -noyau : Ferrite E 42, section 15x15mm longueur 40mm DCS :Sidac, type K2400E, V@0 = 240V Les caractéristiques de i'amorceur connu de ia figure 1 et de l'amorceur de l'invention (figure 2) sont résumes dans ie tableau suivant: Amorceur Amorceur connu invention (Fig. 1 > (Fig.2) Tension minimale du secteur pour declencher le dispositif 180 Veff. 180 Veff. de commutation DCS Tension crete des impulsions 4000 V 4500 V haute-tension Tension crête a crête 6500 V 7000 V Pertes dans le transformateur T 3 Veff. 12 VA. Diamètre 55 mm 45 mm Boitier Hauteur 80 mm 70 mm Poids de l'amorceur 380 gr. 190 gr. Les figures a à 5 montrent trois autres formes d'execution de l'amorceur de la présente invention. L'amorceur A de la figure 3 differe de celui de la figure 2 en ce que la borne 3 de l'amorceur est connectee directement a la prise intermediaire de l'autotransformateur T et a l'une des armatures du condensateur C2, au lieu d'être connectée au point de jonction entre le condensateur Cl et l'une des extrémités de l'enroulement primaire P. A part cela, les composants de l'amorceur de la figure 3 peuvent etre identiques a ceux de la figure 1.On notera que dans le montage de la figure 3, lé courant qui traversé la lampe à décharge pendant son amorçage et en régime permanent, ne traverse plus l'enroulement primaire P dé l'autotransformateur T. Il en resulte que les pertes dans l'enroulement primaire P sont eliminees et l'enroulement primaire P peut ëtre bobiné avec un fil de cuivre plus fin que dans ie montage de la figure 2. L' amorceur A de la figure 4 diffère de celui de ia figure 2 en ce que l'anode de la diode Di et la cathode de la diode Dz sont connectees a la borne 4 de l'amorceur à travers une resistance R au lieu d'etre connectées directement a ladite borne. La résistance R peut avoir par exemple une valeur ohmique de lOkD. vans ce cas, chacun des deux condensateurs Ci et C2 peut avoir une capacité de luF. A part cela, les autres composants peuvent être identiques à ceux de la figure 2.Avec le montage de la figure 4, ia tension minimale du secteur pour faire déclencher le dispositif de commutation DCS, la tension crête et la tension crête a crête des impulsions haute tension restent inchangées. Par contre, la largeur des impulsions et ieur espacement sont augmentés. Il en résulte une meilleure tenue aux capacités reparties et l'amorceur n'engendre pratiquement pas de parasites. Il va de soi que, si on le désiré, l'amorceur de ia figure 3 peut également comporter une resistance sembiable a celle de la figure 4. L'amorceur A de la figure 5 diffère de celui des figures 2 et 4 en ce que le transformateur d'impulsions T, au lieu d'étre constitue par un autotransformateur, est constitué par un transformateur dont l'enroulement primaire P et l'enroulement secondaire S sont complètement distincts l'un de l'autre, mais ont encore une extrémité reliée en commun à la borne 3 de l'amorceur. A part cela, les composants de l'amorceur de la figure 5 peuvent être identiques a ceux des figures 2 a 4. Avec le montage de la figure 5, on notera que, comme dans le cas de l'amorceur de la figure 3, le courant qui traversé la lampe pendant son amorçage et en régime permanent ne traversé pas l'enroulement prima rye P du transformateur T. Les pertes dans l'enroulement primaire P sont donc éliminées et cet enroulement peut être bobine avec un fil de cuivre plus fin que dans le cas des figures 2 et 4. L'amorceur de la figure 5 peut également comporter une resistance semblable a ia résistance R de la figure 4. il va de soi que lés formes d'exécution de la presente invention qui ont éte decrites ci-dessus ont eté donnees a titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent etre apportees par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre dé la presente invention tel qu'il est definit dans les revendications ci-jointes. C'est ainsi notamment que, dans lé cas de la figure 5, le condensateur Cz peut être connecté directement à la borne 3 de l'amorceur, et l'enroulement primaire P du transformateur T est alors connecte en série avec le dispositif de commutation DCS entre le point de jonction entre le condensateur Cl et la diode Di et le point de jonction entre le condensateur C2 et la diode D2. REVENDICATIONS 1.- Amorceur pour lampe å décharge, comprenant trois bornes (3, 4, 5), un premier condensateur (C1) et une première diode (Di > qui sont connectes en série entre une première (3) et une seconde (4 > des trois bornes, un dispositif de commutation å seuil de tension de declenchement (DCS), et un transformateur d'impulsions iT) ayant un enroulement primaire (P) et un enroulement secondaire CS), ledit premier condensateur, ledit dispositif de commutation et ledit enroulement primaire etant connectes en une boucle, et ledit enroulement secondaire étant connecté entre l'une o) des première et seconde bornes (3 et 4 > et la troisième borne , caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second condensateur (C2) et une seconde diode (D2), qui sont connectes en serie entre les premiere et seconde bornes (3 et 4V, la seconde diode (D2) ayant un sens de conduction opposé a celui de la première diode (Di > , en ce que le second condensateur (Cz > est aussi connecté dans ladite boucle, et en ce que ledit dispositif de commutation DCS) est connecté entre le point de jonction entre la première diode (Di) et le premier condensateur et lé poInt de Jonction entre la seconde diode (D2) et le second condensateur (C2), et a un seuil de tension de declenchement compris entre la tension crête et le double de la tension crête du secteur d'aiimentation. 2.- Amorceur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier condensateur (Ci > est connecte a une première extrémite dé l'enroulement primaire (P), tandis que le second condensateur est connecté a la seconde extremite de l'enroulement primaire (P). 3.- Amorceur selon la revendication 2, caracterise en ce que l'une des première et seconde extremites de l'enroulement primaire (P) est connectee a l'une (3) des première et secondé bornes 4.- Amorceur selon la revendication 3, caractérise en ce que la cathode de l'une des deux diodes (D1 et Dz) et l'anode de l'autre diode sont connectees directement ou à travers une resistance commune (R) à l'autre ). 5.- Amorceur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le seuil de tension de déclenchement du dispositif de commutation (DCS) est environ égal à 480V dans le cas où la tension nominale du secteur est de 220 Veff.