Brevet FR2789839A1 — publié le 20000818

I La présente invention concerne un ballast pour une lampe à décharge et, plus particulièrement, un ballast électronique adapté pour faire fonctionner une lampe à décharge utilisée comme phare de véhicule automobile, par exemple. On sait qu'une lampe à décharge scintille de manière répétée lorsqu'elle approche de la fin de sa durée de vie, ce qui rend son fonctionnement peu fiable et pose le problème d'une contrainte imposée au ballast. Pour éviter ce problème, le brevet américain n 5 880 563 propose de stopper le fonctionnement de la lampe lors de la détection de la fin de la durée de vie de celle-ci. Dans ce brevet, le scintillement de la lampe est contrôlé pour déterminer la fin de la durée de vie de la lampe lorsque la fréquence du scintillement, c'est-à-dire de l'extinction non provoquée de la lampe, dépasse une valeur prédéterminée. Toutefois, le système permet à la lampe de scintiller pendant un certain temps avant l'arrêt du ballast, ce qui laisse la lampe fonctionner de manière instable pendant une certaine période de temps entre son extinction initiale et l'arrêt effectif du ballast. Par conséquent, la lampe continue toujours à fonctionner de manière instable à la fin de sa durée de vie, ce qui empêche son fonctionnement fiable et pose toujours le problème de soumettre le ballast à une contrainte. Au vu du problème ci-dessus, la présente invention a pour but de proposer un ballast pour une lampe à décharge, qui permette de détecter de manière fiable et satisfaisante la fin de la durée de vie de la lampe et qui cesse de fonctionner dès que la fin de la durée de vie de la lampe est détectée. Pour atteindre ce but, la présente invention propose un ballast pour une lampe à décharge, comprenant: un dispositif d'alimentation en puissance qui fournit une puissance variable à la lampe à décharge à partir d'une source de puissance; un dispositif de commande de puissance qui commande le dispositif d'alimentation en puissance afin d'appliquer une haute tension pour allumer la lampe à décharge, puis une puissance prédéterminée pour faire fonctionner la lampe; un détecteur de durée de vie de lampe qui détecte si la lampe arrive ou non à la fin de sa durée de vie; et un dispositif superviseur qui émet un signal de désactivation lors de la détection de la fin de la durée de vie de la lampe, le signal de désactivation empêchant le dispositif d'alimentation en puissance d'allumer la lampe à décharge, caractérisé en ce que le dispositif de commande de puissance définit une période de détection ayant une courte durée limitée à partir de l'excitation du ballast, afin que le détecteur de durée de vie détecte la fin de la durée de vie de la lampe et émette un signal de fin de durée de vie de lampe uniquement lorsqu'une extinction de la lampe à décharge a lieu pendant la période de détection; et en ce que le dispositif superviseur émet un signal d'activation après que la période de détection s'est écoulée, signal d'activation qui permet au dispositif d'alimentation en puissance d'allumer la lampe à décharge, si celle-ci est éteinte une fois la période de détection écoulée. La présente invention repose sur l'observation que la lampe qui arrive en fin de durée de vie s'éteint normalement dans un bref délai après avoir été allumée, alors qu'il existe une autre extinction possible de la lampe qui n'est pas due à la fin de la durée de vie de celle-ci, mais à d'autres raisons, telles qu'une diminution de la puissance d'entrée ou une décharge d'arc instable résultant de chocs physiques ou de vibrations, comme c'est le cas par exemple lorsqu'un véhicule automobile équipé de la lampe roule sur une route cahoteuse. Ainsi, conformément à la présente invention, la fin de la durée de vie de la lampe peut être détectée de manière fiable au cours de la période de détection de courte durée limitée, tandis que la lampe peut être rallumée de manière satisfaisante si elle est éteinte accidentellement pour une raison indépendante de sa durée de vie. Le signal de fin de durée de vie de la lampe est émis par le détecteur de durée de vie lorsque le dispositif d'alimentation en puissance détecte une tension de lampe qui est supérieure à un niveau prédéterminé et/ou un courant de lampe inférieur à un niveau prédéterminé. Le signal de désactivation peut être traité pour obliger le dispositif d'alimentation en puissance à cesser de fournir la puissance à la lampe à décharge en vue de désexciter le ballast. A titre de variante, le signal de désactivation peut être traité pour obliger le dispositif d'alimentation en puissance à raccourcir une période d'application de la tension élevée à la lampe à décharge, au point d'empêcher un rallumage de la lampe à décharge. De préférence, la période de détection est fixée à une plage de 1 à 60 secondes, et de manière davantage préférée de 1 à 10 secondes. De préférence également, le dispositif de commande de puissance définit une période d'allumage pendant laquelle le dispositif d'alimentation en puissance est autorisé à appliquer la haute tension à la lampe à décharge, période d'allumage qui est définie pour commencer à partir de l'excitation du ballast et pour être plus courte que la période de détection, le détecteur de durée de vie de la lampe n'émettant pas le signal de fin de durée de vie lorsque, pendant la période d'allumage, est identifié un événement qui, autrement, serait détecté comme la fin de la durée de vie de la lampe, pour ainsi éviter une fausse détection de la fin de durée de vie de la lampe au moment de l'allumage de celle-ci. D'autre part, le ballast peut être conçu pour comprendre un dispositif de contrôle de tension d'entrée pour contrôler une tension d'entrée fournie au dispositif d'alimentation en puissance, le dispositif de commande de tension déterminant, en fonction de la tension d'entrée et de conditions de fonctionnement de la lampe, si une extinction provoquée de la lampe résulte ou non d'une chute de la tension d'entrée, et fournissant un signal d'extinction de lampe provoquée indiquant que l'extinction de la lampe est due à la chute de la tension d'entrée, et le superviseur annulant le signal de désactivation lorsqu'il reçoit le signal d'extinction de lampe provoquée pendant la période de détection, pour ainsi éviter une désactivation erronée du ballast et permettre de rallumer la lampe. Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortira plus clairement de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un ballast électronique selon le mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un détecteur de durée de vie de lampe et d'un extincteur de lampe du ballast de la figure 1; et les figures 3 et 4 sont des graphiques illustrant le fonctionnement du ballast. En référence à la figure 1, la lampe à décharge L est une lampe à décharge à haute intensité, telle qu'une lampe à halogénures métalliques, utilisée, par exemple, comme phare pour un véhicule automobile ou comme source de lumière pour un projecteur d'affichage à cristaux liquides (LCD). Le ballast comprend un convertisseur continu/continu 12 qui fournit une tension continue amplifiée à partir d'une source de courant continu fixe 10, telle qu'une batterie. Le ballast comprend également un inverseur 14 qui fournit une tension alternative à partir de la tension continue amplifiée, et un igniteur 16 fournissant une haute tension superposée à la tension alternative provenant de l'inverseur pour allumer la lampe à décharge. Le convertisseur continu/continu 12 est du type indirect comportant un élément de commutation dont le rapport de commutation est réglé par un dispositif de commande de puissance 20 pour fournir une tension continue amplifiée. L'inverseur 14 est un inverseur du type en pont complet comportant quatre transistors de commutation disposés en pont et commandés par le dispositif de commande de puissance 20 pour fournir une tension alternative d'environ 0 (ou tension continue) à plusieurs dizaines d'hertz, destinée à être appliquée par l'intermédiaire de l'igniteur 16 pour faire fonctionner la lampe L. L'igniteur 16 comprend un transformateur d'impulsions haute tension destiné à produire une tension pulsée d'environ 20 kV superposée à la tension provenant de l'inverseur en vue d'allumer la lampe. Le dispositif de commande de puissance 20 est chargé d'activer le convertisseur continu/continu 12, l'inverseur 14 et l'igniteur 16 afin d'allumer la lampe à une haute tension à partir de l'igniteur 16 et de la faire fonctionner à une puissance prédéterminée à partir de l'inverseur 14. Au cours d'une période de démarrage qui suit immédiatement l'allumage de la lampe, une puissance élevée représentant jusqu'à environ deux fois une puissance nominale est tout d'abord appliquée à la lampe, puis est ramenée à la puissance nominale. Le dispositif de commande de puissance 20 est relié à un dispositif de contrôle de tension d'entrée 22 destiné à contrôler en permanence la tension d'entrée fournie à partir de la source de courant continu 10 au convertisseur continu/continu 12. L'organe de commande de puissance 20 est également relié à un détecteur de courant de lampe 22 sous la forme d'une résistance de détection de courant ou d'un transformateur de courant pour détecter un courant fourni à la lampe, et à un détecteur de tension de lampe 24 pour détecter une tension appliquée à la lampe L. Ainsi connecté, le dispositif de commande de puissance 20 remplit les fonctions qui consistent à 1) allumer la lampe par l'application de la tension amplifiée, puis faire fonctionner la lampe par application de la puissance prédéterminée; 2) détecter une absence de charge sur la base du courant de lampe et de la tension de lampe et désexciter le convertisseur continu/continu 12 ainsi que l'inverseur 16 lors de la détection de cette absence de charge; et 3) détecter la diminution de la tension d'entrée et l'extinction résultante de la lampe, et allumer à nouveau la lampe L dès le rétablissement de la tension d'entrée. Le dispositif de commande de puissance 20 comprend également une minuterie qui génère un signal de période de temps de détection DTPD et un signal de période de temps de démarrage STPD, visibles sur les figures 3 et 4. Le signal de période de temps de détection DTPD détermine une courte durée limitée d'environ 1 à secondes, de manière davantage préférée de 1 à secondes, commençant à partir de l'excitation du ballast en vue de l'allumage de la lampe. Le signal de période de temps de démarrage STPD détermine une période de temps encore plus courte d'environ 0,5 à 1,0 seconde commençant au même moment que le signal de période de temps de détection DTPD. L'organe de commande de puissance 20 émet également d'autres signaux de commande comprenant un signal d'allumage LGT indiquant si la lampe L fonctionne ou non, c'est-à-dire est allumée ou non, un signal d'extinction de lampe provoquée FEXT indiquant si la lampe L est éteinte ou non en raison d'une chute accidentelle de la tension d'entrée dans le convertisseur continu/continu 12, et un signal de remise à zéro RST dont les fonctions seront décrites plus loin. Le signal d'allumage LGT devient bas lorsque la tension de la lampe augmente pour atteindre un niveau supérieur à un niveau prédéterminé et/ou lorsque le courant de la lampe diminue pour atteindre un niveau inférieur à un niveau prédéterminé, ce qui indique l'extinction de la lampe. Le ballast comprend, en outre, un détecteur de durée de vie de lampe 30 et un dispositif superviseur 40. Comme cela est visible sur les figures 1 et 2, le détecteur de durée de vie de lampe 30 est relié pour recevoir le signal de période de temps de détection DTPD, le signal de période de temps de démarrage STPD et le signal d'allumage LGT afin d'émettre un signal de fin de durée de vie de lampe LLEND qui, comme le montrent les figures 3 et 4, devient haut (H) lorsque le signal d'allumage LGT devient bas (L) pour indiquer une extinction de la lampe à l'intérieur d'une plage de niveau haut du signal de période de temps de détection DTPD. A cet effet, le détecteur de durée de vie de lampe 30 est conçu pour comprendre une porte ET 31 comportant une entrée reliée pour recevoir le signal de période de temps de détection DTPD, et une autre entrée reliée pour recevoir le signal d'allumage LGT par l'intermédiaire d'une porte NON 32. De plus, la porte ET 31 possède une entrée supplémentaire reliée pour recevoir le signal de période de temps de démarrage STPD par l'intermédiaire d'une porte NON 33. Ainsi, la porte ET 31 émet le signal de fin de durée de vie de lampe LLEND qui devient haut (H) pour indiquer que la lampe arrive à la fin de sa durée de vie, uniquement lorsque la lampe est éteinte (LGT devient bas) pendant la période de temps de détection (DTPD est haut) et non pendant la période de temps de démarrage (STPD est bas), comme illustré sur la figure 3. Cela signifie que pendant la période de démarrage (STPD est haut) au cours de laquelle LGT est tout d'abord maintenu à un niveau bas, le détecteur de durée de vie de lampe ne fournit pas de fausse détection de la durée de vie de la lampe, pour ainsi permettre une détection fiable de la fin de la durée de vie de celle-ci pendant la période de temps de détection. Précisément, dès que la lampe est éteinte pendant la courte période de temps de détection après la période de temps de démarrage, le détecteur de durée de vie 30 détermine la fin de la durée de vie de la lampe et émet le signal de fin de durée de vie de lampe LLEND. Comme cela est visible sur la figure 2, le dispositif superviseur 40 comprend une porte ET 41 comportant une première extrémité d'entrée reliée pour recevoir le signal de fin de durée de vie de lampe et une seconde extrémité d'entrée reliée pour recevoir le signal d'extinction de lampe provoquée FEXT par l'intermédiaire d'une porte NON 42. La porte ET 41 a sa sortie reliée à une entrée de mise à 1 d'une bascule RS modifiée 43 dont l'entrée de remise à zéro est reliée pour recevoir le signal de remise à zéro RST provenant du dispositif de commande de puissance 20. La bascule 43 comporte une sortie reliée au dispositif de commande de puissance 20 afin de désactiver la lampe ou de maintenir celle-ci en fonctionnement. Précisément, lorsque le signal de fin de durée de vie de lampe LLEND de niveau haut est fourni par le détecteur de durée de vie de lampe 30 en l'absence du signal d'extinction de lampe provoquée FEXT de niveau haut, la bascule 43 émet un signal de demande DMD de niveau haut qui est un signal de désactivation pour empêcher le fonctionnement de la lampe. Lorsqu'il reçoit le signal de désactivation du dispositif superviseur 40, le dispositif de commande de puissance 20 agit pour désactiver l'un au moins des éléments comprenant le convertisseur continu/continu 12 et l'inverseur 14 pour ainsi stopper la fourniture de la puissance à la lampe à décharge afin d'éviter que celle-ci ne scintille, et, par conséquent, de protéger les composants électriques du convertisseur et de l'inverseur contre une contrainte anormale. A titre de variante, le dispositif de commande de puissance 20 peut agir pour raccourcir la période d'allumage pendant laquelle la haute tension est appliquée à la lampe, au point que celle-ci n'est sensiblement pas allumée. Une fois la période de temps de détection terminée, c'est-à-dire une fois que DTPD est devenu bas, une extinction de la lampe ne peut pas être détectée comme la fin de la durée de vie de celle-ci et, par conséquent, le signal de demande est maintenu bas, pour qu'ainsi le dispositif de commande de puissance 20 soit activé pour fonctionner normalement. Ainsi, si la lampe est éteinte ensuite, en raison, par exemple, d'une chute accidentelle de la tension d'entrée ou d'une décharge d'arc instable résultant de chocs physiques ou de vibrations, comme lorsque par exemple un véhicule automobile équipé de la lampe roule sur une route bosselée, le dispositif de commande de puissance 20 agit pour rallumer la lampe afin de maintenir celle-ci en fonctionnement normal. Comme le montre la figure 4, en cas de chute de la tension d'entrée pendant la période de détection, c'est-à-dire lorsque la tension d'entrée Vin est descendue au-dessous de Vi pendant la période de détection, le signal d'allumage LGT devient bas, tandis que simultanément le signal d'extinction de lampe provoquée FEXT devient haut. Le signal FEXT de niveau haut est traité dans le dispositif superviseur 40 pour que la bascule 43 fournisse le signal de demande de niveau bas qui est un signal d'activation destiné à permettre au dispositif de commande de puissance 20 de reprendre sa fonction d'allumage de la lampe. En réponse au signal d'activation, le dispositif de commande de puissance 20 agit pour fournir le signal de période de temps de détection DTPD, le signal de période de temps de démarrage STPD et le signal de remise à zéro RST rétablissant la période de temps de détection et la période de temps de démarrage pour Il détecter la fin de la durée de vie de la lampe pendant la période de temps de détection actualisée. De cette manière, il est possible de ne pas tenir compte de l'extinction de la lampe, due à la chute accidentelle de la tension d'entrée pendant la période de temps de détection pour déterminer la fin de la durée de vie de la lampe, une nouvelle période de temps de détection étant définie pour permettre une détection fiable de la fin de la durée de vie de la lampe. Bien que la description précédente ait porté sur un mode de réalisation préféré de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée à l'exemple particulier décrit et illustré, ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, bien que le mode de réalisation ci-dessus soit conçu pour empêcher le dispositif superviseur 40 d'émettre le signal de demande de niveau haut (signal de désactivation) pendant que le signal d'extinction de lampe provoquée FEXT est haut, il est également possible de désactiver le détecteur de durée de vie de lampe 30 proprement dit pendant que le signal d'extinction de lampe provoquée FEXT est haut. De plus, le détecteur de courant de lampe 24 et le détecteur de tension de lampe 26 peuvent être situés dans d'autres positions que celles représentées sur la figure 1. REVEND I CATIONS 1. Ballast pour une lampe à décharge, comprenant: un dispositif d'alimentation en puissance (12) qui fournit une puissance variable à la lampe à décharge (L) à partir d'une source de puissance (10); un dispositif de commande de puissance (20) qui commande le dispositif d'alimentation en puissance (12) afin d'appliquer une haute tension pour allumer la lampe à décharge (L), puis une puissance prédéterminée pour faire fonctionner la lampe; un détecteur de durée de vie de lampe (30) qui détecte si la lampe arrive ou non à la fin de sa durée de vie; et un dispositif superviseur (40) qui émet un signal de désactivation lors de la détection de la fin de durée de vie de la lampe, le signal de désactivation empêchant le dispositif d'alimentation en puissance (12) d'allumer la lampe à décharge (L), caractérisé en ce que le dispositif de commande de puissance (20) définit une période de détection ayant une courte durée limitée à partir de l'excitation du ballast, afin que le détecteur de durée de vie de lampe (30) détecte la fin de la durée de vie de la lampe et émette un signal de fin de durée de vie de lampe (LLEND) uniquement lorsqu'une extinction de la lampe à décharge (L) a lieu pendant la période de détection; et en ce que le dispositif superviseur (40) émet un signal d'activation après que la période de détection s'est écoulée, le signal d'activation permettant au dispositif d'alimentation en puissance (12) d'allumer la lampe à décharge (L) si celle-ci est éteinte une fois la période de détection écoulée. 2. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de désactivation oblige le dispositif d'alimentation en puissance (12) à cesser de fournir la puissance à la lampe à décharge (L). 3. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de désactivation oblige le dispositif d'alimentation en puissance (12) à raccourcir une période d'application de la haute tension à la lampe à décharge (L), au point d'empêcher le rallumage de celle-ci. 4. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que la période de détection s'étend sur une plage de 1 à 60 secondes. 5. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande de puissance (20) définit une période d'allumage pendant laquelle le dispositif d'alimentation en puissance (12) est autorisé à appliquer la haute tension à la lampe à décharge (L), la période d'allumage commençant à partir de l'excitation du ballast et étant plus courte que la période de détection; et en ce que le détecteur de durée de vie de lampe (30) n'émet pas le signal de fin de durée de vie de lampe (LLEND) lorsqu'est identifié, pendant la période d'allumage, un événement qui, autrement, serait détecté comme la fin de la durée de vie de la lampe. 6. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un dispositif de contrôle de tension d'entrée (22) destiné à contrôler une tension d'entrée (Vin) fournie au dispositif d'alimentation en puissance (12); en ce que le dispositif de commande de puissance (20) détermine, en fonction de la tension d'entrée (Vin) et de conditions de fonctionnement de la lampe (L), si une extinction provoquée de la lampe résulte ou non d'une chute de la tension d'entrée, et fournit un signal d'extinction de lampe provoquée (FEXT) indiquant que l'extinction de la lampe est due à la chute de la tension d'entrée (Vin); et en ce que le dispositif superviseur (40) annule le signal de désactivation lorsqu'il reçoit le signal d'extinction de lampe provoquée (FEXT) pendant la période de détection. 7. Ballast selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend également un dispositif de contrôle de tension d'entrée (22) destiné à contrôler une tension d'entrée (Vin) fournie au dispositif d'alimentation en puissance (12); en ce que le dispositif de commande de puissance (20) détermine, en fonction de la tension d'entrée (Vin) et de conditions de fonctionnement de la lampe (L), si une extinction provoquée de la lampe résulte ou non d'une chute de la tension d'entrée, et fournit un signal d'extinction de lampe provoquée (FEXT) indiquant que l'extinction de la lampe est due à la chute de la tension d'entrée (Vin); et en ce que le dispositif superviseur (40) annule le signal de désactivation lorsqu'il reçoit le signal d'extinction de lampe provoquée (FEXT) pendant la période de détection. 8. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de durée de vie de lampe (30) fournit le signal de fin de durée de vie de lampe (LLEND) lorsque le dispositif d'alimentation en puissance (12) détecte une tension de lampe supérieure à un niveau prédétermine. 9. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de durée de vie de lampe (30) fournit le signal de fin de durée de vie de lampe (LLEND) lorsque le dispositif d'alimentation en puissance (12) détecte un courant de lampe inférieur à un niveau prédéterminé. 10. Ballast selon la revendication 7, caractérisé en ce que le détecteur de durée de vie de lampe (30) fournit le signal de fin de durée de vie de lampe (LLEND) lorsque le dispositif d'alimentation en puissance (12) détecte une tension de lampe supérieure à un niveau prédétermine.