Brevet FR2980665A1 — publié le 20130329

Appareil électrique d'amorçage d'une lampe flash, et système électrique de pompage optique comprenant un tel appareil d'amorçage La présente invention concerne un appareil électrique d'amorçage d'une lampe flash, comprenant : - deux bornes de connexion de la lampe flash, - un circuit principal d'alimentation de la lampe flash, le circuit principal comportant un condensateur et un interrupteur électronique commandable connectés en série avec les deux bornes de connexion, - un circuit auxiliaire d'alimentation de la lampe flash, le circuit auxiliaire comportant un générateur d'un courant de prédécharge relié aux bornes de connexion de la lampe flash, et - un transformateur électrique comportant un enroulement primaire connecté à un dispositif d'amorçage du courant de prédécharge et un enroulement secondaire connecté au générateur du courant de prédécharge. L'invention concerne également un système électrique de pompage optique comprenant une lampe flash, un tel appareil électrique d'amorçage de la lampe flash et une alimentation en courant électrique continu connectée en entrée de l'appareil électrique d'amorçage, la lampe flash étant connectée entre les deux bornes de connexion. On connaît un appareil électrique d'amorçage du type précité. L'appareil électrique d'amorçage comprend deux bornes de connexion de la lampe flash et un circuit principal d'alimentation de la lampe flash, le circuit principal comportant un banc de condensateur(s), un transformateur électrique et un interrupteur électronique commandable connecté en série avec les deux bornes de connexion. L'appareil électrique d'amorçage comprend également un circuit auxiliaire d'alimentation de la lampe flash, le circuit auxiliaire comportant un générateur d'un courant de prédécharge et une diode de protection du générateur connectée en série du générateur. Le transformateur électrique comporte un enroulement primaire connecté à un dispositif d'amorçage du courant de prédécharge et un enroulement secondaire connecté en série avec le banc de condensateur(s), l'interrupteur commandable et les deux bornes de connexion. La diode de protection et le générateur du courant de prédécharge sont connectés en parallèle du circuit principal, plus précisément en parallèle de l'enroulement secondaire et des bornes de connexion. Toutefois, le transformateur électrique est dimensionné pour l'amorçage en très haute tension de la lampe flash et ne permet pas de produire des impulsions électriques de courte durée, telle qu'une durée inférieure ou égale à 100 ps. En outre, l'encombrement du transformateur électrique est relativement important ce qui empêche d'intégrer le dispositif d'amorçage du courant de prédécharge à proximité de la lampe flash. Le but de l'invention est de proposer un appareil électrique d'amorçage permettant de produire des impulsions électriques de courte durée, telles que des impulsions de durée inférieure ou égale à 100 ps, tout en présentant un encombrement réduit. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil électrique d'amorçage du type précité, caractérisé en ce que le circuit principal comporte en outre un organe inductif connecté en série avec le condensateur, l'interrupteur commandable et les deux bornes de connexion, et en ce que l'enroulement secondaire est connecté en parallèle des bornes de connexion de la lampe flash. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, l'appareil électrique d'amorçage comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le circuit auxiliaire comporte une diode, et l'enroulement secondaire est connecté en série avec la diode et le générateur du courant de prédécharge, - l'organe inductif présente deux extrémités, une extrémité étant connectée au condensateur et l'autre extrémité étant connectée à l'une des deux bornes de connexion, - le circuit auxiliaire comprend une première branche comportant l'enroulement secondaire et une première diode connectés en série, et une deuxième branche comportant le générateur du courant de prédécharge et une deuxième diode connectés en série, la première branche et la deuxième branche étant agencées en parallèle l'une de l'autre, - l'organe inductif présente deux extrémités, une extrémité étant connectée au condensateur et l'autre extrémité étant connectée à la deuxième diode, - l'organe inductif présente deux extrémités, une extrémité étant connectée à la deuxième diode et l'autre extrémité étant connectée à l'une des deux bornes de connexion, - l'organe inductif comporte une première bobine électromagnétique, - l'organe inductif comporte en outre une deuxième bobine électromagnétique à noyau saturable connectée en série de la première bobine électromagnétique, et - le transformateur électrique présente une puissance électrique inférieure à 10 Watts. L'invention a également pour objet un système électrique de pompage optique comprenant une lampe flash, un appareil électrique d'amorçage de la lampe flash et une alimentation en courant électrique continu connectée en entrée de l'appareil électrique d'amorçage, caractérisé en ce que l'appareil électrique d'amorçage est tel que défini ci-dessus, la lampe flash étant connectée entre les deux bornes de connexion et l'alimentation en courant électrique continu étant connectée en parallèle du condensateur. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un système électrique de pompage optique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, un système électrique de pompage optique 10 comprend une lampe flash 12, un appareil électrique 14 d'amorçage de la lampe flash et une alimentation en courant électrique continu 16 connectée en entrée de l'appareil électrique d'amorçage. La lampe flash 12 comporte deux électrodes 18 entre lesquelles une décharge électrique est propre à être créée. La lampe flash 12 est, par exemple, la lampe flash d'un laser 20. Le laser 20 comprend un milieu actif 22, également appelé « milieu laser », tel qu'un milieu laser Nd:YAG, une cavité optique formée de miroirs 24, et la lampe flash 12 placée à proximité du milieu laser 22. La lampe flash 12 est, par exemple, une lampe flash au xénon. La lampe flash 12 est utilisée dans le domaine paramédical pour l'épilation et dans les domaines agroalimentaire et médical pour l'aseptisation. L'appareil électrique d'amorçage 14 comprend deux bornes 26 de connexion de la lampe flash, un circuit principal 28 d'alimentation de la lampe flash et un circuit auxiliaire 30 d'alimentation de la lampe flash. La lampe flash 12 est connectée entre les deux bornes de connexion 26. L'alimentation en courant continu 16 est connectée en parallèle d'un condensateur 32 du circuit principal. L'alimentation en courant continu 16 est propre à délivrer un courant continu présentant une tension variable de l'ordre de quelques centaines de Volts à plusieurs kV et une intensité de plusieurs Ampères. Le circuit principal d'alimentation 28 comporte le condensateur 32, un organe inductif 34 et un interrupteur électronique commandable 36 connectés en série avec les deux bornes de connexion 26. En variante, le circuit principal 28 comporte, à la place du condensateur 32, une pluralité de condensateurs connectés en parallèle formant un banc de condensateurs, afin d'être adapté aux différents types de lampes flash 12. Le circuit auxiliaire d'alimentation 30 comporte un générateur 38 d'un courant de prédécharge, un transformateur électrique 40 pour l'amorçage du courant de prédécharge et une diode 42 connectés en série et reliés aux bornes de connexion 26. Le circuit auxiliaire 30 est connecté en parallèle des bornes de connexion 26 de la lampe flash, c'est-à-dire en parallèle de la lampe flash 12 connectée en série avec le circuit principal 28. Le condensateur 32 est propre à générer un courant principal Ip lorsque l'interrupteur commandable 36 est fermé pour le déclenchement d'une décharge principale dans la lampe flash 12. Le condensateur 32 présente, par exemple, une capacité de 440 nF. L'organe inductif 34 présente deux extrémités 44, une extrémité 44 étant connectée au condensateur 32 et l'autre extrémité 44 étant connectée à l'une des deux bornes de connexion 26. L'organe inductif 34 comporte une première bobine électromagnétique 46. En complément, l'organe inductif 34 comporte une deuxième bobine électromagnétique à noyau saturable, non représentée, connectée en série de la première bobine électromagnétique 46. L'interrupteur commandable 36 présente deux extrémités 47, une extrémité 47 étant connectée à l'une des deux bornes de connexion 26 et l'autre extrémité 47 étant connectée au condensateur 32. L'interrupteur électronique commandable 36 est propre à permettre la circulation d'un courant électrique présentant un courant de quelques ampères à plusieurs kA. Le générateur du courant de prédécharge 38 est propre à générer un courant de prédécharge Is, également appelé courant Simmer (de l'anglais Simmer current), pour l'établissement d'un arc de faible intensité en préalable au déclenchement de la décharge principale par l'intermédiaire du circuit principal 28. Le transformateur électrique 40 comporte un enroulement primaire 48 connecté à un dispositif 50 d'amorçage du courant de prédécharge et un enroulement secondaire 52 connecté au générateur du courant de prédécharge 38. Le transformateur électrique 40 présente une puissance électrique inférieure à 10 W. La diode 42 est une diode de protection du générateur du courant de prédécharge 38 et du transformateur électrique 40 contre le courant principal Ip issu du condensateur 32. La première bobine électromagnétique 46 présente une inductance de valeur comprise entre quelques dizaines de pH et quelques centaines de pH. La bobine électromagnétique à noyau saturable présente un état saturé et un état non saturé, et est également appelé inductance saturable. La bobine électromagnétique à noyau saturable présente une inductance comprise entre 135 pH dans son état saturé et 20 mH dans son état non saturé. L'enroulement secondaire 52 est connecté en parallèle des bornes de connexion 26. Autrement dit, l'enroulement secondaire 52 est connecté en parallèle de la lampe flash 12 connectée en série avec le circuit principal d'alimentation 28. L'enroulement secondaire 52 est connecté en série avec le générateur du courant de prédécharge 38 et la diode 42. L'enroulement secondaire 52 est, par exemple, connecté entre le générateur du courant de prédécharge 38 et la diode 42. Le courant de prédécharge Is présente une intensité de valeur comprise entre quelques dizaines de mA et quelques A. Le courant principal Ip présente une intensité de valeur comprise entre quelques dizaines d'ampères et plusieurs kA. En complément, la lampe flash 12, le générateur du courant de prédécharge 38, le transformateur électrique 40, la diode 42 et le dispositif d'amorçage 50 forment un dispositif intégré unique, non représenté, présentant un encombrement réduit. Le dispositif intégré comporte un boitier de protection, non représenté, dans lequel sont agencés la lampe flash 12, le générateur du courant de prédécharge 38, le transformateur électrique 40, la diode 42 et le dispositif d'amorçage 50. Le fonctionnement du système électrique de pompage optique 10 et de l'appareil électrique d'amorçage 14 selon l'invention va être à présent décrit. Lors d'une première étape, le courant de prédécharge Is est amorcé à l'aide du transformateur électrique 40 et du dispositif d'amorçage 50. L'enroulement primaire 48 et le dispositif d'amorçage 50 ne sont ensuite plus sollicités, et le courant de prédécharge Is est maintenu en permanence pendant tout le fonctionnement du système du pompage optique à l'aide du générateur du courant de prédécharge 38. Pendant que le courant de prédécharge Is est maintenu, des impulsions du courant principal Ip sont délivrées à la lampe flash 12 par fermeture de l'interrupteur commandable 36, le courant principal Ip circulant alors à travers le condensateur 32, l'organe inductif 34, la lampe flash 12 et l'interrupteur 36. Le courant principal Ip présente une intensité élevée, telle qu'une intensité de quelques Ampères à plusieurs kA, et une lumière intense est alors pulsée par la lampe flash 12 lors de l'impulsion du courant principal Ip correspondante. Le courant de prédécharge Is présente la particularité de se répartir à la surface des électrodes 18 de la lampe flash, ce qui permet de limiter la dégradation des électrodes 18 au moment de la commutation du courant principal Ip par l'intermédiaire de l'interrupteur commandable 36. La durée de vie de la lampe flash 12 est ainsi prolongée. Le courant principal Ip ne circule pas à travers l'enroulement secondaire 52 du transformateur électrique de par la diode 42, seul le courant de prédécharge Is de faible intensité circulant à travers l'enroulement secondaire 52. Le transformateur électrique 40 est dimensionné pour un courant de faible intensité, telle qu'une intensité de quelques mA à 1 Ampère, et présente alors un encombrement limité. En complément, cet encombrement limité autorise la réalisation du dispositif intégré comportant la lampe flash 12, le générateur du courant de prédécharge 38, le transformateur électrique 40, la diode 42 et le dispositif d'amorçage 50. L'appareil électrique d'amorçage 14 permet également de produire des impulsions de courant de courte durée, telles que des impulsions de durée inférieure à 100 ps. En effet, la durée des impulsions de courant dépend seulement du condensateur 32, de l'interrupteur commandable 36 et de l'organe inductif 34, et ne dépend pas des caractéristiques de l'enroulement secondaire 52 du transformateur électrique, contrairement à l'appareil électrique d'amorçage de l'état de la technique où l'enroulement secondaire est connecté en série avec la lampe flash et l'interrupteur commandable, ce qui empêche de produire des impulsions de courte durée. La deuxième bobine électromagnétique à noyau saturable est dans son état non saturé lors de l'amorçage du courant de prédécharge, et bloque alors le passage du courant de par son inductance élevée dans son état non saturé, ce qui permet de protéger le condensateur 32 lors de l'amorçage du courant de prédécharge Is. A l'issue de l'amorçage du courant de prédécharge Is, la deuxième bobine électromagnétique à noyau saturable se sature brutalement, et passe de son état non saturé à son état saturé, de sorte que le courant Ip issu du condensateur 32 est propre à circuler dans la deuxième bobine à noyau saturable présentant une inductance de faible valeur dans son état saturé. L'agencement de l'interrupteur commandable 36 permet de limiter le courant inverse de blocage de la diode 42 en sortie du générateur du courant de prédécharge 38 lors de la commutation du courant principal Ip. Il est en effet souhaitable de limiter le courant inverse, celui-ci ayant tendance à s'opposer au courant de prédécharge Is ce qui nécessite le cas échéant un réamorçage du courant de prédécharge Is par l'intermédiaire du transformateur électrique 40 et du dispositif d'amorçage 50. On conçoit ainsi que l'appareil électrique d'amorçage 14 selon l'invention permet d'obtenir des impulsions de courant de courte durée, tout en préservant la durée de vie de la lampe flash 12 de par la circulation du courant de prédécharge Is. La figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention pour lequel les éléments analogues au premier mode de réalisation, décrit précédemment, sont repérés par des références identiques, et ne sont pas décrits à nouveau. Selon le deuxième mode de réalisation, le circuit auxiliaire 30 comprend une première branche 60 comportant l'enroulement secondaire 52 et une première diode 62 connectée en série, et une deuxième branche 64 comportant le générateur du courant de prédécharge 38 et une deuxième diode 66 connectée en série. La première branche 60 et la deuxième branche 64 sont agencées en parallèle l'une de l'autre. La première diode 62 est une diode de protection du transformateur électrique 40 contre le courant principal Ip et contre le courant de prédécharge Is. La deuxième diode 66 est une diode de protection du générateur de courant de prédécharge 38 contre le courant principal Ip issu du condensateur 32. Parmi les deux extrémités 44 de l'organe inductif 34, une extrémité 44 est connectée au condensateur 32 et l'autre extrémité 44 est connectée à la deuxième diode 66. Ainsi, selon le deuxième mode de réalisation, les composants du circuit auxiliaire présentent un agencement différent du circuit auxiliaire selon le premier mode de réalisation, et les première et deuxième diodes 62, 66 remplacent la diode 42. En complément, la lampe flash 12, le transformateur électrique 40, le dispositif d'amorçage 50 et la première diode 62 forment un dispositif intégré unique, non représenté, présentant un encombrement réduit. Le dispositif intégré comporte un boitier de protection, non représenté, dans lequel sont agencés la lampe flash 12, le transformateur électrique 40, le dispositif d'amorçage 50 et la première diode 62. Le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation est identique à celui du premier mode de réalisation, et n'est pas décrit à nouveau. Les avantages de ce deuxième mode de réalisation sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, et ne sont pas décrits à nouveau. La figure 3 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention pour lequel les éléments analogues au deuxième mode de réalisation décrits précédemment, sont repérés par des références identiques, et ne sont pas décrits à nouveau. Selon le troisième mode de réalisation, l'organe inductif 34 est agencé entre la lampe flash 12 et la deuxième branche 64. En d'autres termes, parmi les deux extrémités 44 de l'organe inductif 34, une extrémité 44 est connectée à la deuxième diode 66 et l'autre extrémité 44 est connectée à l'une des deux bornes de connexion 26. Le fonctionnement de ce troisième mode de réalisation est identique à celui du deuxième mode de réalisation, n'est pas décrit à nouveau. Les avantages de ce troisième de réalisation sont identiques à ceux du deuxième mode de réalisation, et ne sont pas décrits à nouveau. On conçoit ainsi que l'appareil électrique d'amorçage 14 selon l'invention permet de produire des impulsions électriques de courte durée, telles que des impulsions de durée inférieure ou égale à 100 ps, tout en présentant un encombrement réduit.10 REVENDICATIONS1.- Appareil électrique (14) d'amorçage d'une lampe flash (12), comprenant : - deux bornes (26) de connexion de la lampe flash (12), - un circuit principal (28) d'alimentation de la lampe flash (12), le circuit principal (28) comportant un condensateur (32) et un interrupteur électronique commandable (36) connectés en série avec les deux bornes de connexion (26), - un circuit auxiliaire (30) d'alimentation de la lampe flash (12), le circuit auxiliaire (30) comportant un générateur d'un courant de prédécharge (38) relié aux bornes (26) de connexion de la lampe flash (12), et - un transformateur électrique (40) comportant un enroulement primaire (48) connecté à un dispositif (50) d'amorçage du courant de prédécharge et un enroulement secondaire (52) connecté au générateur du courant de prédécharge (38), caractérisé en ce que le circuit principal (28) comporte en outre un organe inductif (34) connecté en série avec le condensateur (32), l'interrupteur commandable (36) et les deux bornes de connexion (26), et en ce que l'enroulement secondaire (52) est connecté en parallèle des bornes (26) de connexion de la lampe flash (12). 2.- Appareil (14) selon la revendication 1, dans lequel le circuit auxiliaire (30) comporte une diode (42), et l'enroulement secondaire (52) est connecté en série avec la diode (42) et le générateur du courant de prédécharge (38). 3.- Appareil (14) selon la revendication 2, dans lequel l'organe inductif (34) présente deux extrémités (44), une extrémité (44) étant connectée au condensateur (32) et l'autre extrémité (44) étant connectée à l'une des deux bornes de connexion (26). 4.- Appareil (14) selon la revendication 1, dans lequel le circuit auxiliaire (30) comprend une première branche (60) comportant l'enroulement secondaire (52) et une première diode (62) connectés en série, et une deuxième branche (64) comportant le générateur du courant de prédécharge (38) et une deuxième diode (66) connectés en série, la première branche (60) et la deuxième branche (64) étant agencées en parallèle l'une de l'autre. 5.- Appareil (14) selon la revendication 4, dans lequel l'organe inductif (34) présente deux extrémités (44), une extrémité (44) étant connectée au condensateur (32) et l'autre extrémité (44) étant connectée à la deuxième diode (66). 6.- Appareil (14) selon la revendication 4, dans lequel l'organe inductif (34) présente deux extrémités (44), une extrémité (44) étant connectée à la deuxième diode (66) et l'autre extrémité (44) étant connectée à l'une des deux bornes de connexion (26). 7.- Appareil (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe inductif (34) comporte une première bobine électromagnétique (46). 8.- Appareil (14) selon la revendication 7, dans lequel l'organe inductif (34) comporte en outre une deuxième bobine électromagnétique à noyau saturable connectée en série de la première bobine électromagnétique (46). 9.- Appareil (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le transformateur électrique (40) présente une puissance électrique inférieure à 10 Watts. 10.- Système électrique de pompage optique (10) comprenant : - une lampe flash (12), - un appareil électrique (14) d'amorçage de la lampe flash (12), et - une alimentation en courant électrique continu (16) connectée en entrée de l'appareil électrique d'amorçage (14), caractérisé en ce que l'appareil électrique d'amorçage (14) est selon l'une quelconque des revendications précédentes, la lampe flash (12) étant connectée entre les deux bornes de connexion (26) et l'alimentation en courant électrique continu (16) étant connectée en parallèle du condensateur (32).