Brevet FR2774547A1 — publié le 19990806

i La présente invention concerne les dispositifs d'amorçage pour l'alimentation de lampes à arc, tubes fluo- rescents, lampes à vapeur de sodium à haute pression, à io- dure ou autres. Une lampe à arc est constituée d'une enceinte trans- lucide étanche dans laquelle est emprisonnée un gaz tel que de la vapeur de sodium pour une lampe au sodium haute pres- sion. Deux électrodes sont disposées à chaque extrémité de l'enceinte. Pour faire fonctionner une lampe de ce type, une première étape consiste à créer un arc électrique entre les deux électrodes en ionisant le gaz à l'intérieur de l'en- ceinte. A cet effet, il faut appliquer aux bornes de la lampe, une impulsion de tension suffisante générale de 3 à 5 kV suivant le type de lampe. Cette fonction est généralement assurée par un amor- ceur. Après l'amorçage, il faut alimenter l'arc par une source de courant alternatif dont la valeur fixe la puis- sance fournie à la lampe. Cette alimentation en courant est nécessaire à cause de la caractéristique courant-tension très raide et de pente négative des lampes à arc. Afin d'assurer l'alimentation précitée, la source d'alimentation comprend une source de courant appelée habi- tuellement ballast. Parmi les ballasts utilisés, on peut citer les ali- mentations électroniques à haute fréquence. L'invention vise à créer un dispositif d'amorçage, particulièrement bien adapté à être utilisé pour l'amorçage d'une lampe à arc alimenté par une alimentation de ce type. Elle a donc pour objet un dispositif d'amorçage d'une lampe à arc en vue de son alimentation par un généra- teur électronique à haute fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande d'un transformateur à haute tension dont l'enroulement secondaire est connecté en série dans le circuit d'alimentation de la lampe et des moyens pour court-circuiter ledit secondaire lorsque le courant d'alimentation de la lampe atteint une valeur prédéterminée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est un schéma synoptique d'un dispositif d'amorçage suivant l'invention; et - la Fig.2 est un schéma électrique du circuit élec- tronique de commande du dispositif d'amorçage de la figure 1. Le dispositif d'amorçage représenté à la figure 1 comporte une alimentation électronique 1 à haute fréquence dont la sortie est connectée à l'enroulement primaire 2 d'un transformateur 3. L'enroulement secondaire 4 du transformateur 3 est connecté aux bornes d'une lampe à arc 5 à alimenter avec in- terposition en série avec ladite lampe de l'enroulement se- condaire 7 d'un transformateur élévateur de tension. L'enroulement primaire 9 de ce transformateur est connecté à la sortie d'un circuit électronique de commande comprenant une entrée reliée à un transformateur d'inten- sité 12 disposé autour d'un conducteur de liaison de l'en- roulement secondaire 4 du transformateur 3 de sortie de l'alimentation 1 et l'enroulement secondaire 7 du transfor- mateur à haute fréquence 8. Une autre entrée du circuit électronique de commande est connectée à une source d'alimentation continue VA. Le transformateur d'intensité 12 est en outre con- necté par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme 13 de son signal, au bobinage d'un relais 14 dont les contacts sont connectés dans une dérivation 16 de mise en court- circuit de l'enroulement secondaire 7 du transformateur à haute tension 8. Le circuit électronique de commande 10 est représen- té en détail à la figure 2. Il comporte deux bornes d'entrée 20,21 d'alimenta- tion sur lesquelles est appliquée la tension d'alimentation continue VA. Entre les bornes d'entrée 20,21 sont connectés en série une première résistance 22, un condensateur 24 et l'enroulement primaire 9 du transformateur à haute tension 8. Entre la première résistance 22 et la borne d'entrée 21, sont connectés en série une diode Zener 26, une seconde résistance 28 et un interrupteur constitué par un transistor 30. Entre la seconde résistance 28 et l'interrupteur 30, est connectée une première borne d'un diac 32 dont la se- conde borne est connectée à la gâchette d'un thyristor 34, le trajet anode-cathode de celui-ci étant connecté entre la première résistance 22 et la borne d'entrée 21. Le circuit est complété par une diode 36 de maintien de la charge du condensateur 24 connectée entre le condensa- teur 24 et la borne d'alimentation 21. Le fonctionnement du dispositif d'amorçage décrit en référence aux figures 1 et 2 est le suivant. Initialement, la lampe 5 est désamorcée. Elle est donc équivalente à un circuit ouvert. Le courant I qui parcourt le circuit d'alimentation de la lampe est donc nul et la tension Vsl sur le secondaire 4 du transformateur d'alimentation 3 est à sa valeur maxi- male. Le relais 14 n'est pas commandé et ses contacts 15 sont ouverts. Le circuit électronique de commande 10 dont le tran- sistor 30 est bloqué, applique alors un train d'impulsions de tension d'amplitude VA aux bornes de l'enroulement pri- maire 9 à Ni spires du transformateur à haute tension 8. Au cours de la charge du condensateur 24, la diode Zener 26 ne conduit d'abord pas. Le condensateur 24 se charge alors à partir de la tension VA aux bornes 20,21 à travers la résistance 22. La tension V1 aux bornes du condensateur 24 croit. Lorsque la tension V1 devient supérieure à la ten- sion d'avalanche de la diode Zener 26 et du Diac 32, la diode Zener 26 bascule et le Diac 32 se ferme. Du courant circule alors dans la gâchette du thyris- tor 34 qui court-circuite la diode 36 qui empêchait la dé- charge du condensateur 24. Le condensateur se décharge en oscillations libres dans l'enroulement primaire 9 du transformateur 8. A la fin de la décharge, le thyristor 34 se bloque et le circuit revient à l'état initial jusqu'à ce que le condensateur 24 soit à nouveau chargé. Il en résulte sur l'enroulement secondaire à N2 spi- res de ce transformateur, une tension Vs2 correspondant à un train d'impulsions à haute tension d'amplitude. Vs2 = VA x (N2/N1) avec N2/N1>1 Les impulsions à haute tension se retrouvent aux bornes de la lampe 5. La tension VL aux bornes de la lampe est donnée par la relation: VL = VS1 + VS2. A cet instant, l'arc s'amorce. La lampe 5 se comporte alors comme une résistance de quelques ohms et un courant I s'établit dans le circuit d'alimentation de cette lampe. Le transformateur d'intensité 12 détecte la présence du courant I d'alimentation de la lampe et envoie au circuit de commande 10, une information correspondante. Le signal du transformateur d'intensité 12 est ap- pliqué sur la base du transistor 30 du circuit de commande représenté en détail sur la figure 2, ce qui provoque l'arrêt de l'envoi des impulsions. Par ailleurs, le transformateur d'intensité applique par l'intermédiaire du circuit de mise en forme 13, des si- gnaux de commande de fermeture des contacts 15 du relais 14. La source de courant 1 se retrouve ainsi en paral- lèle avec la lampe 5 et assure son alimentation en puis- sance. Si la lampe 5 s'éteint, le circuit de commande 10 ne reçoit plus d'informations du transformateur d'intensité 12 et autorise à nouveau l'envoi d'impulsions à haute tension dans le circuit d'alimentation de la lampe. En fonctionnement normal, l'amorceur se trouve en série avec la lampe 5 et la source de courant 1. Tant que la lampe 5 n'est pas amorcée, cette topolo- gie permet une totale sécurité de fonctionnement. En effet, les impulsions à haute tension VS2 à la sortie du transformateur 8 ne risquent pas d'endommager le circuit électronique d'alimentation à haute fréquence. Le secondaire du transformateur 8 est court-circuité par les contacts 15 du relais 14, ce qui évite que l'impé- dance propre Z2 du secondaire 7 influence la valeur du cou- rant principal I. l'impédance étant proportionnelle au carré de la tension VS2 sur le secondaire 7, sa valeur est donc élevée. Z2 = L2x) = Kx(N2)2xÈ L2 étant l'inductance propre du secondaire du trans- formateur 8 et O, la pulsation de fonctionnement. En outre, VS2 = N2/N1 VA. En éliminant N2, on obtient Z2 = f(VS2). Z2= kxO((NlxVA)2x(VS2)2=KX(Vs2)2 On peut donc concevoir un transformateur à haute tension avec les caractéristiques que l'on veut, notamment avec un rapport de transformation élevé pour adapter l'am- plitude des impulsions à chaque type de lampe, sans pour ce- la perturber le circuit principal. Le circuit de commande électronique 10 associé au transformateur d'intensité 12 permet non seulement d'inter- rompre les impulsions une fois la lampe amorcée, mais aussi, dans le cas o celle-ci est absente, de stopper les impul- sions après un certain laps de temps. Une telle caractéristique accroît la sécurité du système. En outre, l'électronique 10 permet de générer des impulsions à haute tension en adaptant leurs caractéristi- ques telles que leur durée, leur forme, leur nombre, en fonction de différents types de lampes à alimenter. En modifiant la valeur C du condensateur 24, on con- trôle l'énergie d'amorçage de la lampe. En modifiant la valeur R1 de la résistance 22 du circuit RC, formé par cette résistance et le condensateur 24, on peut adapter la fréquence de production des trains d'oscillations de décharge du condensateur 22 et par consé- quent, le nombre de trains d'oscillations à haute tension d'amorçage transmis par le transformateur 8 au circuit d'alimentation de la lampe à arc 5. REVENDICATION 1. Dispositif d'amorçage d'une lampe à arc (5) en vue de son alimentation par un générateur électronique à haute fréquence (1,3), caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande (10) d'un transformateur (8) à haute tension dont l'enroulement secondaire (7) est connecté en série dans le circuit d'alimentation de la lampe et des moyens (12,14,15,16) pour court-circuiter ledit secondaire (7) lorsque le courant (I) d'alimentation de la lampe at- teint une valeur prédéterminée. 2. Dispositif d'amorçage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour court-circuiter le secondaire du transformateur à haute tension (8) comprennent un relais (14) d'actionnement d'au moins un contact (15) placé dans un circuit (16) de mise en court-circuit dudit secondaire (7), le circuit (10) de commande du transforma- teur à haute tension (8) alimenté par une source d'alimenta- tion continue (VA) et un transformateur d'intensité (12) connecté audit circuit de commande (10) et destiné en outre à commander ledit relais d'actionnement (14). 3. Dispositif d'amorçage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commande (10) comporte un circuit série comprenant une résistance (22) et un con- densateur (24) connectés en série avec l'enroulement pri- maire (9) du transformateur à haute tension (8) aux bornes de l'alimentation continue (VA) et un circuit (26,28,32,34) de commande de la décharge à oscillations libres du conden- sateur (24) dans l'enroulement primaire du transformateur à haute tension commandé par le transformateur d'intensité (12). 4. Dispositif d'amorçage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de commande de la décharge du condensateur (24) comporte une diode Zener (26) de limi- tation de la tension de charge du condensateur (24) connec- tée en série avec un interrupteur (30) commandé par le transformateur d'intensité (12), un thyristor (34) de dé- charge du condensateur (24), la gâchette du thyristor étant connectée à l'interrupteur (30) par l'intermédiaire d'un Diac (32), une diode (36) de maintien de la charge du con- densateur (24) étant connecté en parallèle sur le thyristor (34).