Brevet FR2775155A1 — publié le 19990820

Perfectionnements aux dispositifs pour l'alimentation d'une lampe à décharne de proiecteur de véhicule automobile La présente invention est relative aux dispositifs pour l'alimentation d'une lampe à décharge d'un projecteur de véhicules automobiles. II a récemment été proposé d'alimenter des lampes à décharge de projecteurs de véhicules automobiles par des courants alternatifs de forme carrée d'une fréquence de l'ordre de 200 Hz à 1kHz. Ce fonctionnement alternatif permet1 par rapport à un fonctionnement en continu, d'augmenter considérablement la durée de vie de la lampe. Ainsi qu'on l'a illustré sur les figures 1 et 2, des dispositifs permettant une alimentation de ce type (appelés "ballasts" par l'Homme du Métier) comportent généralement un convertisseur continulcontinu 1 alimenté à la tension de la batterie du véhicule (12 V), ainsi qu'un convertisseur continulalternatif 2 monté entre la lampe à décharge 3 du projecteur et un condensateur C0 en sortie du convertisseur continulcontinu 1. Un module 4 pour la génération d'une impulsion haute tension servant à l'amorçage de la lampe 3 est monté en série avec celle-ci en sortie du convertisseur continulalternatif 2. Le convertisseur continu/alternatif 2 est habituellement constitué de quatre interrupteurs 5 montés selon un pont en H et commandés par une électronique de contrôle (non représentée). On a porté en fonction du temps sur le graphe de la figure 3 la tension d'alimentation de la lampe à décharge 3 lors de sa phase d'amorçage. Ainsi qu'on peut le voir sur ce graphe, la tension aux bornes de la lampe 3 est d'abord portée à une valeur de claquage (de l'ordre de 12 à 25 kV selon les lampes), puis, à la suite de cette impulsion d'amorçage, la tension d'arc de la lampe 3 décroît pendant quelques microsecondes pour passer de 400 V à en dessous de 120 V (jusqu'à 30 V dans certains cas). Cette phase d'amorçage est ensuite suivie par une phase de montée en puissance qui précède elle-même la phase de fonctionnement en régime nominal alternatif (phase pour laquelle les tensions maximales - imposées par la lampe - sont de l'ordre de 65 à 115 V). Pendant la période de la phase d'amorçage où la tension d'arc décroît, le dispositif d'alimentation doit permettre d'alimenter la lampe 3 à une puissance suffisante pour que, aux tensions imposées par la lampe 3, le courant dans ladite lampe 3 ne s'annule pas, sinon il y a extinction de l'arc et il faut réamorcer la lampe 3. A ce jour, deux types de solutions sont principalement utilisés. Selon l'une de ces solutions (figure 1), le condensateur C0 et le convertisseur 1 fournissent directement à la lampe à décharge 3 son énergie d'alimentation. Toutefois, ceci impose de dimensionner le convertisseur 1, le condensateur C0 et le pont en H pour des tensions de 500 V et plus, ce qui pose notamment des problèmes d'encombrement. Selon une autre solution (figure 2), il est prévu entre d'une part le pont 2 en H et d'autre part le convertisseur 1 et son condensateur C0, un montage qui comporte un deuxième condensateur C1 qui est monté en série avec un sous-circuit comportant une résistance R1 en parallèle avec une résistance R2 et une diode D2 et qui se charge à une tension supérieure à la tension en sortie du convertisseur 1. C'est ce condensateur C1 qui alimente la lampe à décharge 3 pendant toute la partie de la phase d'amorçage où la tension de ladite lampe décroît. Toutefois, cette solution impose un ajout de composants volumineux. En outre, le pont en H doit, là aussi, être dimensionné pour supporter des tensions de 500 V ou supérieures. Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'alimentation d'une lampe à décharge qui ne présente pas les inconvénients des montages précités. A cet effet, I'invention propose un dispositif d'alimentation d'une lampe à décharge de projecteur de véhicule automobile comportant un convertisseur continulcontinu en sortie duquel est monté un condensateur, un convertisseur continu/alternatif alimenté par la tension aux bornes dudit condensateur, ainsi qu'un module pour la génération d'une impulsion haute tension de claquage destiné à être monté en série avec ladite lampe à décharge en sortie du convertisseur continu/alternatif, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module d'aide au chauffage des électrodes de la lampe à décharge qui est destiné à être monté en série avec la lampe à décharge et le module de génération d'une impulsion haute tension et qui est apte à délivrer, à l'issue de l'impulsion haute tension de claquage, une tension décroissante qui, aux bornes de ladite lampe à décharge, s'ajoute à la tension du condensateur en sortie du convertisseur continu/continu. Un tel dispositif est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - le module d'aide au chauffage des électrodes comporte des moyens pour sa mise en court-circuit lorsque la tension d'arc de la lampe passe en dessous d'un seuil donné; - ledit module comporte un condensateur ainsi que des moyens pour charger ledit condensateur; - le condensateur est monté en série avec le module pour la génération d'une impulsion haute tension; - le condensateur est monté en parallèle avec le primaire d'un transformateur dont le secondaire est monté en série avec le module pour la génération d'une impulsion haute tension; - le dispositif comporte un interrupteur commandé qui permet de mettre en court-circuit le condensateur du module d'aide au chauffage des électrodes - le dispositif comporte un interrupteur commandé qui commande le déchargement du condensateur du module d'aide au chauffage des électrodes dans le primaire du transformateur dudit module; - le convertisseur continu/alternatif est un pont en H comportant un demi pont capacitif et demi pont d'interrupteurs; - le module de chauffage des électrodes est inclus dans le module de génération d'une impulsion haute tension. L'invention comporte également un projecteur de véhicule automobile comportant un réflecteur, au moins une lampe à décharge disposée dans le fond dudit réflecteur, ainsi qu'un dispositif pour l'alimentation de ladite lampe, caractérisé en ce que ledit dispositif est un dispositif d'alimentation du type précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 et 2, déjà analysées illustrent deux types de dispositif d'alimentation de lampe à décharge connus de l'art antérieur; - la figure 3, également déjà analysée, est un graphe sur lequel on a porté en fonction du temps la tension d'alimentation d'une lampe à décharge de véhicule automobile en fonctionnement; - la figure 4 est une représentation schématique, semblable à celle des figures 1 et 2, d'un circuit d'alimentation conforme à un mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 5 est une représentation semblable à celle de la figure 4 illustrant une variante de réalisation possible pour le circuit de ladite figure 4; - la figure 6 est une représentation schématique illustrant une autre variante possible pour le module de chauffage d'électrodes du circuit de la figure 4; - la figure 7 est une représentation schématique illustrant une autre variante encore possible. Le montage illustré sur la figure 4 comporte un convertisseur continulcontinu 11 alimenté à la tension de la batterie, un condensateur C0 monté en sortie du convertisseur 11, un convertisseur continulaltematif 12, dont les bornes d'entrée sont reliées aux bornes de sortie du convertisseur 11, ainsi qu'un module 14 pour la génération d'une impulsion haute tension monté en série avec une lampe à décharge 13 à alimenter. Le convertisseur continu/continu 11 est par exemple constitué par un transformateur dont l'enroulement primaire est commandé par un interrupteur qui permet de réguler la puissance fournie à la lampe 13. Le convertisseur continulalternatif 12 est quant à lui constitué par un pont en H de quatre interrupteurs commandés. Sur la figure 4, ces interrupteurs ont été référencés de T1 à T4, les interrupteurs T1 et T4 étant ceux reliés à la masse, les interrupteurs T3 et T2 étant reliés respectivement à ces deux interrupteurs T1 et T4. Le montage comporte en outre, en série avec la lampe à décharge 13 et le module 14, un module 15 dit "d'aide au chauffage des électrodes de la lampe", qui, pendant la période de la phase d'amorçage qui suit l'impulsion de claquage, permet de délivrer une tension décroissante, qui vue de la lampe à décharge 13, s'ajoute à celle du condensateur C0. Plus précisément, pendant la phase d'amorçage, les interrupteurs T1 et T2 sont fermés et la tension aux bornes de la lampe 13 correspond à la somme de la tension aux bornes du condensateur C0 et de la tension délivrée par le module 15. La tension délivrée par ce module 15 décroît avec celle de la lampe à décharge, tandis que le condensateur C0 reste chargé. Avantageusement, le module 15 comporte des moyens pour se mettre en court-circuit lorsque la tension de l'arc passe en dessous d'un certain seuil - par exemple en dessous de 120 V. Par exemple, il comporte un interrupteur qui est commandé par une unité de gestion extérieure 16, laquelle reçoit de moyens de mesure (non représentés) une information sur la tension aux bornes de la lampe 13 et commande l'ouverture ou la fermeture dudit interrupteur en fonction de la valeur de cette tension par rapport au seuil précité. En variante, le module 15 peut présenter une structure telle qu'il se comporte de lui-même en court circuit lorsque la tension d'arc de la lampe 13 passe en dessous du seuil précité. Comme on l'aura compris, avec un montage du type de celui qui vient d'être décrit, il est possible de dimensionner les convertisseurs 11 et 12 pour des tensions de l'ordre de 200 V, au lieu de 500 V. Des exemples de modes de réalisation particuliers possibles pour le module 15 sont illustrés sur les figures 5 et 6. Le module 15 conforme au mode de réalisation qui est illustré sur la figure 5 comporte une résistance R en série avec un condensateur C1, ainsi qu'un interrupteur de court-circuit TACHEZ Lors du démarrage de la lampe 13 les interrupteurs T1 et T2 sont passants, tandis que l'interrupteur TACE est bloqué. Le condensateur C0 en sortie du convertisseur Il se charge alors entre 100 et 150 V, tandis que le condensateur C1 est chargé à plus de 200 V par un dispositif de charge extérieur 17. Ce dispositif 17 de charge extérieur est par exemple constitué par un enroulement auxiliaire du secondaire du transformateur du convertisseur 11. II peut également être constitué par un petit transformateur dont le primaire est alimenté à la tension de la batterie. Après l'impulsion de claquage haute tension, I'arc est établi et la tension aux bornes de la lampe 13 est de 300 à 350 V ou supérieure (Vïampe=Vçi+Vco) ; le condensateur C1 se décharge tandis que le condensateur C0 est maintenu en charge par le convertisseur continulcontinu 11. Lorsque la tension Vci est proche de 0 (tension d'arc en dessous d'un seuil donné), I'unité de gestion 16 actionne l'interrupteur TACE pour le fermer et le rendre passant. Le module 15 est alors en court-circuit. L'interrupteur TACE peut être un transistor de type MOSFET ou un transistor de type bipolaire. II peut également être un thyristor. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 6, le module 15 comporte un transformateur T dont l'enroulement secondaire est en série avec la lampe à décharge 13, le condensateur C1 se déchargeant dans le primaire dudit transformateur T. Le déchargement dudit condensateur T est commandé par un interrupteur Td. Le transformateur T est avantageusement dimensionné de façon que l'impédance de l'enroulement secondaire soit faible par rapport à l'impédance du pont en H. D'autres variantes de réalisation que celles qui viennent d'être décrites sont envisageables. En particulier, le pont en H à quatre interrupteurs peut être remplacé par un montage en H comportant un demi pont capacitif et un demi pont d'interrupteurs. Egalement, ainsi qu'illustré sur la figure 7, le module 15 d'aide au chauffage des électrodes peut être inclus dans le module 14 pour la génération de l'impulsion haute tension. Le module 14 illustré sur cette figure 7 comporte un transformateur 20 dont l'enroulement secondaire est monté entre la lampe à décharge 13 (extrémité S2) et le pont 12 en H (extrémité S1). Un condensateur haute tension CHT est monté en parallèle avec un sous-circuit comportant en série l'éclateur 21 et l'enroulement primaire du transformateur 20. Ce condensateur C est chargé, par l'intermédiaire d'une résistance RHT, par la tension de la batterie. Ces éléments CHT et RHT et le transformateur 20 sont les éléments habituels d'un module de génération d'une impulsion haute tension. En plus de ces éléments, le module 14 comporte un condensateur Cl, qui est monté en parallèle à un souscircuit qui comporte l'enroulement primaire du transformateur 20, une résistance R'2 et un interrupteur commandé K1. Le condensateur C1 est par ailleurs relié à des bornes d'alimentation à la tension de la batterie par l'intermédiaire d'une résistance , m 1 - Après l'impulsion haute tension de claquage générée par le condensateur C, l'interrupteur K1 est fermé et le condensateur C1 se décharge dans le primaire du transformateur 20, générant ainsi la tension décroissante qui s'ajoute à la tension en sortie du convertisseur continu/continu. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation d'une lampe à décharge (13) de projecteur de véhicule automobile comportant un convertisseur continu/continu (11) en sortie duquel est monté un condensateur (C0), un convertisseur continu/alternatif (12) alimenté par la tension aux bornes dudit condensateur (C0), ainsi qu'un module (14) pour la génération d'une impulsion haute tension de claquage destiné à être monté en série avec ladite lampe à décharge en sortie du convertisseur continu/alternatif, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module (15) d'aide au chauffage des électrodes de la lampe à décharge (13) qui est destiné à être monté en série avec la lampe à décharge(13) et le module (14) de génération d'une impulsion haute tension et qui est apte à délivrer, à l'issue de l'impulsion haute tension de claquage, une tension décroissante qui, aux bornes de ladite lampe à décharge (13), s'ajoute à la tension du condensateur (C0) en sortie du convertisseur continu/continu (11). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module (15) d'aide au chauffage des électrodes comporte des moyens (TACE. Td) pour sa mise en court-circuit lorsque la tension d'arc de la lampe (13) passe en dessous d'un seuil donné. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit module comporte un condensateur (C1) ainsi que des moyens pour charger ledit condensateur (17). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le condensateur (C1) est monté en série avec le module (14) pour la génération d'une impulsion haute tension. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le condensateur (C1) est monté en parallèle avec le primaire d'un transformateur (T) dont le secondaire est monté en série avec le module (14) pour la génération d'une impulsion haute tension. 6. Dispositif selon les revendications 2 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur commandé (TACE) qui permet de mettre en court-circuit le condensateur du module d'aide au chauffage des électrodes. 7. Dispositif selon les revendications 2 et 5 prises en combinaison, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur commandé (Td) qui commande le déchargement du condensateur du module d'aide au chauffage des électrodes dans le primaire du transformateur dudit module. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le convertisseur continu/alternatif est un pont en H comportant un demi pont capacitif et demi pont d'interrupteurs. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module (15) de chauffage des électrodes est inclus dans le module (14) de génération d'une impulsion haute tension. 10. Projecteur de véhicule automobile comportant un réflecteur, au moins une lampe à décharge disposée dans le fond dudit réflecteur, ainsi qu'un dispositif pour l'alimentation de ladite lampe, caractérisé en ce que ledit dispositif est un dispositif d'alimentation selon l'une des revendications précédentes.