Dispositif d'amorçage pour lampe à décharge. La présente invention se rapporte à un dispositif d'amorçage pour lampe à décharge qui est caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur à incandescence dont les con tacts sont normalement ouverts et agencés pour se fermer rapidement sous l'influence d'une décharge luminescente se produisant dans cet interrupteur lorsqu'il est soumis à une tension prédéterminée, et, en outre, un interrupteur magnétique pourvu d'une bo bine d'excitation et de contacts qui sont normalement fermés et reliés en série avec cette bobine, cet interrupteur magnétique étant couplé électriquement en série avec ledit interrupteur à incandescence pour interrompre le circuit du dispositif d'amor çage dès que l'interrupteur à incandescence se ferme.
Une forme d'exécution et des variantes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre un schéma de couplage d'un dispositif d'amorçage branché dans un circuit de commande de lampe, la lampe étant munie d'électrodes en filaments.
La fig. 2 est un schéma d'une variante du dispositif représenté à la fig. 1.
La fig. 3 montre un schéma du dispositif de la fig. 2 relié à une lampe munie de ca thodes froides.
La fig. 4 est une vue de détail d'une partie de l'interrupteur magnétique montrant la construction des contacts d'interrupteur, et la fig. 5 est un schéma d'un dispositif d'amorçage selon une variante.
A la fig. 1 du dessin, on a représenté un schéma d'un dispositif d'amorçage branché dans le circuit d'une lampe à décharge. Celle- ci peut être une lampe à décharge à fluores cence 1 d'un type existant dans le commerce et qui est munie à chaque extrémité d'élec trodes 2 construites sous forme de filaments de cathode. D'un côté, les électrodes sont reliés aux lignes d'alimentation 3 et 4 qui peuvent être celles d'un réseau d'alimenta tion en courant alternatif de 115 volts, tel qu'un réseau d'alimentation urbain. La ligne 3 contient une charge 5 de manière à créer une tension élevée pour le démarrage de la lampe.
La charge est représentée sous forme d'une bobine de self, mais il va de soi que la charge peut également être établie sous la forme d'un transformateur ou d'une résis tance, suivant la valeur de la tension de la lampe et de la tension de la ligne d'alimen tation. Un interrupteur 6 sert à allumer et éteindre la lampe.
Bien que la lampe à décharge 1 soit représentée comme étant munie de filaments d'électrodes pour être utilisée dans un circuit produisant une chauffe préalable, ces élec trodes sont en réalité du type qui ne demande pratiquement aucune chauffe préalable avant l'application de la tension élevée provenant de la charge, pour effectuer une décharge dans la lampe. Autrement dit, la lampe est établie de faon qu'elle puisse être démarrée en appliquant simplement une haute tension aux électrodes, sans chauffe préalable de celles-ci.
De l'autre côté, les électrodes sont reliées électriquement en série avec un dispo sitif d'amorçage d'un type suivant l'inven tion. le dispositif comporte un interrupteur à incandescence 7 relié électriquement en série avec un interrupteur 8 à commande magnétique. Un condensateur 9 est couplé électriquement en parallèle avec ces éléments. La capacité du condensateur influence la tension de débit de pointe fournie par le dispositif de la manière décrite par la suite.
L'interrupteur à incandescence 7 com prend deux électrodes 10 et 11 enfermées dans une enveloppe telle qu'une ampoule en verre 12, l'électrode 11 étant formé par une lampe bimétallique. Lorsque de l'énergie est appliquée à l'interrupteur à incandes cence, une décharge fluorescente se produit entre les électrodes, de façon à déformer l'électrode bimétallique 11 qui entre en contact avec l'électrode 10, de sorte qu'un circuit est fermé par l'interrupteur à incan descence.
Comme représenté à la fig. 1, une borne de l'interrupteur à incandescence est reliée par un conducteur 13 à la cathode de gauche 2 de la lampe, tandis que l'autre borne est reliée par le fil 14 à l'interrupteur magnétique 8.
L'interrupteur magnétique 8 comporte deux pièces de contact 15 enfermées dans une enveloppe 16, par exemple une ampoule en verre dans laquelle on a fait le vide. Comme représenté à la fig. 4, chaque organe de con tact comporte un fil flexible 17 en tungstène ou un autre métal approprié, fixé dans une extrémité de l'enveloppe 16.A son autre extrémité, le fil porte une plaque 18 en fer doux ou en une autre matière à perméabilité magnétique élevée.
Sur sa face intérieure, la plaque présente une pièce de contact formée d'une matière conductrice appropriée, telle par exemple qu'un fil de tungstène 19. Cha que pièce de contact est disposée .exactement de la même manière, de sorte que lorsqu'ils sont assemblés face à face, les fils de contact 19 sont disposés à peu près perpendiculaire ment l'un par rapport à l'autre pour produire un point de contact. Les surfaces de contact sont normalement maintenues l'une au con tact de l'autre par l'action des fils de support flexibles 17.
Pour actionner l'interrupteur en écartant les organes de contact, une bobine de fil 20 est enroulée sur un tube placé à l'extérieur de l'ampoule de verre 16. Une extrémité de la bobine est reliée à l'un des contacts 15 (fig. 1), de sorte que la bobine et les contacts sont reliés électriquement en série.
Lorsqu'un courant traverse la bobine, le flux magnétique agit sur les plaques de fer des pièces de contact 19 (fig. 4) pour les écar ter, afin d'ouvrir l'interrupteur. Les plaques de fer seront polarisées de manière à présenter la même polarité, telle que N-N, par le flux magnétique créé par la bobine, de sorte que. les pièces de contact se repoussent l'une l'autre. Lorsqu'un courant alternatif est envoyé dans la bobine, les plaques de fer seront polarisées S-S ou N-N à chaque demi-période et se repousseront donc une fois par demi-période.
Grâce au montage des plaques de fer aux extrémités de fils de sup port flexibles 17 qui eux-mêmes ont une per- méabilité magnétique très petite ou nulle, on obtient une force répulsive relativement grande aux extrémités des fils près des pla ques de fer. Grâce à cet effet, en plus de la flexibilité extrême des fils sur lesquels sont montés les contacts, l'interrupteur magné tique est d'une action extrêmement rapide. L'action de l'interrupteur est telle qu'il ouvre les contacts lorsque le courant dans la bobine approche d'un maximum.
Pour relier l'interrupteur magnétique au circuit d'amorçage, l'autre pièce de contact est électriquement reliée au fil conducteur 14 et l'extrémité libre de la bobine 20 est reliée électriquement par un conducteur 21 à l'électrode droite 2 de la lampe.
Le fonctionnement du dispositif d'amor çage est le suivant; Lorsqu'on ferme l'interrupteur 6 pour four nir de l'énergie au circuit de la lampe, une tension est appliquée aux électrodes de l'in terrupteur à incandescence 7 pour provoquer une décharge fluorescente dans l'interrup teur. Par suite de cette décharge fluorescente, l'électrode bimétallique 11 est amenée au contact de l'électrode fixe 10, la vitesse de fermeture de l'interrupteur à incandescence étant très élevée, par exemple un cinquième de seconde ou moins.
Un circuit est alors fermé à partir de la ligne d'alimentation 3 à travers la charge 5, l'électrode de gauche de la lampe, l'interrupteur à incandescence 7, la bobine et les contacts normalement fermés de l'inter rupteur magnétique 8, l'électrode de droite 2 de la lampe à l'autre ligne d'alimentation 4. Le courant passant par l'interrupteur magné tique 8 n'a pas d'effet de chauffage préalable appréciable sur les électrodes de lampe 2, malgré l'impédance basse de l'interrupteur magnétique 8, en raison de l'action extrême ment rapide de ce dernier qui ne permet au courant de passer par les électrodes de lampe qu'à des intervalles de temps d'une durée très courte.
Comme déjà mentionné, la vitesse de fonctionnement de l'interrupteur magné tique 8 est telle que les contacts s'ouvrent à chaque demi-période du courant alternatif d'alimentation. Cela veut dire que les con tacts 15 s'ouvrent lors de la première demi- période de l'onde de courant alternatif qui est appliquée à l'interrupteur après la ferme ture de l'interrupteur à incandescence. Puis que le flux magnétique est maximum à la pointe de la période de courant alternatif, les contacts s'ouvrent à la pointe ou près de celle-ci de l'onde de courant.
Le flux magné tique dans la self de charge 5 est à ce moment- là également maximum, de sorte que lorsque le circuit du dispositif d'amorçage est coupé, un acoup de tension très élevé est produit par la charge 5 et appliqué aux électrodes de la lampe. La vitesse d'action de l'interrup teur magnétique est telle que les contacts s'ouvrent à la pointe de l'onde de courant alternatif ou près de celle-ci, de façon que la tension appliquée aux électrodes de la lampe peut atteindre 5000 volts ou davantage. Ce résultat est obtenu au moyen d'une charge qui produirait ordinairement de 400 à 600 volts avec un dispositif fonctionnant plus lentement.
Lorsqu'un dispositif fonctionne avec des vitesses inférieures, le temps d'ou verture des contacts peut s'étendre sur plu sieurs périodes du courant alternatif, de sorte que le flux magnétique dans la charge est diminué dans une mesure considérable. En plus, dans les constructions antérieures, les contacts du dispositif ne peuvent pas s'ou vrir en un point maximum de l'onde de cou rant alternatif. En effet, ils ne peuvent s'ouvrir que lorsque le courant passe par zéro. Cela veut dire que plusieurs tentatives peuvent être nécessaires pour amorcer la lampe.
Le condensateur 9 sert à emmagasiner une partie de l'énergie inductive issue de la charge. On peut faire varier la capacité du condensateur pour modifier les pointes de tension appliquées aux électrodes de la lampe.
Etant donné que l'interrupteur magné tique fonctionne à chaque demi-période de courant, il en découle qu'une série d'acoups de tension sera appliquée à la lampe. Ordi nairement, la lampe s'allumera aux premières deux ou trois demi-périodes de courant alter natif appliquée à l'interrupteur magnétique après la fermeture de l'interrupteur à incan descence; mais si la lampe ne s'allume pas, une série d'acoups de tension est produite par l'action de vibration de l'interrupteur magné tique 8 lorsqu'il s'ouvre et se ferme.
Ces impulsions de haute tension se succèdent très rapidement de sorte que l'ionisation pro duite dans la lampe par la première impul sion de tension persiste et elle est augmentée ou renforcée par la seconde impulsion de tension et également par la troisième et cela continue jusqu'à ce que la lampe s'al lume. Autrement dit, le dispositif d'amor çage est établi de façon que les périodes d'in terruption de courant, c'est-à-dire les pé riodes pendant lesquelles les contacts de l'interrupteur magnétique sont ouverts pour produire des impulsions de haute tension pour la lampe, sont plus courtes que le temps de désionisation de la décharge d'arc dans la lampe.
Aussitôt que les électrodes dans l'inter rupteur à incandescence se touchent, la décharge à fluorescence s'éteint. L'électrode bimétallique se refroidit alors et ouvre de nouveau le circuit passant par l'interrupteur à incandescence. Le temps exigé par le re froidissement de l'électrode bimétallique peut varier considérablement et dépend dans une certaine mesure des tolérances de fabri cation dans l'épaisseur du Bimétal et égale ment de la température ambiante.
En tout cas, le Bimétal ferme presque instantané ment, mais s'ouvre dans un laps de temps quelque peu plus long et irrégulier. Lorsque la lampe est allumée, la tension aux élec trodes de lampe et qui est appliquée aux bornes du dispositif d'amorçage est insuffi sante pour maintenir une décharge à fluores cence dans l'interrupteur 7. Lorsque l'élec trode bimétallique 11 se refroidit, elle coupe le circuit passant par l'interrupteur à incan descence et le circuit reste ouvert tant qu'une décharge à fluorescence ne peut pas être pro duite à nouveau dans cet interrupteur.
Puis que le circuit est interrompu dans l'interrup teur à incandescence, l'interrupteur magné tique 8 reste désexcité et la bobine 20 est complètement hors circuit. Grâce à la cons truction décrite, l'interrupteur magnétique ne consomme pas d'énergie lorsque l'inter rupteur à incandescence est ouvert.
Si la lampe ne s'allume pas pendant les premières vibrations de l'interrupteur magné tique 8, l'élément bimétallique 11 de l'inter- rupteur à incandescence aura subi un refroi dissement suffisant pour couper le circuit passant par l'interrupteur à incandescence et pour arrêter momentanément l'opération de l'interrupteur vibreur magnétique 8. Cela peut se produire, par exemple, pendant une seconde.
Toutefois, puisqu'il n'y a pas de décharge d'arc dans la lampe, la tension totale est toujours appliquée aux électrodes de l'interrupteur à incandescence 7 pour provoquer à nouveau une décharge à fluores cence entre celles-ci et le contact des électrodes. L'interrupteur magnétique envoie alors de nouveau une série d'acoups de ten sion dans la lampe. Si la lampe ne s'allume toujours pas, le cycle d'opérations peut être répété plusieurs fois.
Autrement dit, l'inter rupteur à incandescence se fermera pour actionner l'interrupteur magnétique qui en voie une série d'acoups de tension à la lampe; ensuite l'interrupteur à incandescence s'ou vrira et se refermera immédiatement pour exciter de nouveau l'interrupteur magné tique. Si la lampe est défectueuse et ne peut s'allumer après plusieurs tentatives, on se sert d'un mécanisme de déblocage pour dé coupler le dispositif hors du circuit de com mande de la lampe.
La fig. 2 montre une forme d'un méca nisme de déblocage 22 pouvant être utilisé avec ce dispositif d'amorçage. Il comporte une électrode 23 en contact normal avec une électrode bimétallique 24 en forme de U, les électrodes étant enfermées dans une enceinte appropriée, telle qu'une enveloppe de verre 25. Dans cette enveloppe on a fait le vide et on l'a remplie d'un gaz approprié, tel que de l'argon sous basse pression. Les électrodes sont couplées en série avec l'inter rupteur magnétique 8, de sorte que tant que ces électrodes sont en position de fermeture de circuit, le circuit est continu à partir de l'interrupteur magnétique 8 jusqu'à la lampe.
Une troisième électrode 26 est placée dans la courbure' de<B>PU</B> de l'électrode 24 et reliée par l'intermédiaire d'une résistance 27 à la ligne d'alimentation 13. Les électrodes 24 et 26 sont revêtues d'une matière susceptible d'émettre des électrons, de sorte qu'une dé charge à fluorescence se produit entre elles lors de l'application de la pleine tension.
Lorsque le dispositif d'amorçage fait des tentatives pour faire démarrer la lampe, la pleine tension apparait entre les électrodes 24 et 26, de sorte qu'une décharge à fluorescence se produit entre elles pour chauffer l'électrode bimétallique 24. Si la lampe est allumée, la tension apparaissant entre les électrodes est insuffisante pour maintenir la décharge à fluorescence dans le mécanisme de déblocage, de sorte que le circuit passant par les élec trodes 23 et 24 reste fermé. Toutefois, si la lampe ne s'allume pas après plusieurs tenta tives, la tension maintient la décharge à fluorescence qui fait chauffer l'organe bi métallique 24 dans une mesure telle qu'il s'écarte de l'électrode 23.
De ce fait, le circuit est interrompu par le mécanisme de déblo cage. La résistance 27limite le courant passant par le mécanisme de déblocage à une très petite valeur, de sorte que pratiquement il n'y a point de consommation d'énergie dans le dispositif lorsqu'il se trouve à la position de déblocage.
On voit que ce mécanisme de déblocage est ramené automatiquement en position de repos lorsque l'énergie alimentant le circuit de commande de lampe est coupée ou lorsqu'on remplace une lampe défectueuse. Pendant ce temps, la décharge à fluorescence dans le mécanisme de déblocage s'arrête, de sorte que l'électrode bimétallique 24 peut se refroidir et revenir au contact de l'électrode 23. De ce fait, le circuit passant par le mécanisme de déblocage vers l'interrupteur à incandescence et l'interrupteur magnétique est de nouveau fermé. Le dispositif est ainsi remis automati quement en condition de marche.
A la fig. 5, on a représenté une forme mo difiée du mécanisme de déblocage. La résis tance 27 sert à chauffer une branche bi métallique 28 qui est normalement en con tact électrique avec une seconde branche bi métallique 29. Si la lampe est allumée, la tension appliquée à la résistance 27 est réduite, de sorte que la chaleur qu'elle déve loppe est insuffisante pour amener la branche 28 à s'écarter de la branche bimétallique 29. Toutefois, si la lampe ne s'allume pas, la tension de ligne totale est appliquée à la résistance, de sorte que la branche bimétal lique 28 s'échauffe et ouvre le circuit. Le second organe bimétallique 29 sert à des variations pouvant se produire dans la tempé rature ambiante.
Sous l'effet de pareilles va- riations, ces deux organes bimétalliques seront légèrement infléchis ensemble dans la même direction. Le mécanisme de déblocage fonctionnera ainsi également bien dans des locaux chauds ou froids.
A la fig. 3, on a représenté une autre forme d'exécution de lampe de décharge branchée dans un circuit de commande muni du dispo sitif d'amorçage suivant l'invention. Les fila ments de cathodes de la lampe, reliés à deux bornes de contact placées aux extrémités de la lampe, sont remplacés par des électrodes ayant simplement une seule borne de contact et qui fonctionne seulement comme cathode froide lors du démarrage de la lampe.
Il résulte des fig. 2 et 3 que le dispositif s'adapte à l'emploi dans des circuits de com mande de lampe qui sont spécialement établis pour produire soit un allumage à ca thode froide, soit à chauffe préalable de la lampe. Autrement dit, le dispositif peut être utilisé pour produire un allumage instantané dans des circuits de commande de lampe existants munis de dispositifs à chauffe préa lable; sans modifier les connexions du cir cuit et sans remplacer la charge ou les douilles de lampe, on n'a qu'à remplacer les dispo sitifs d'amorçage.
Comme déjà mentionné, le dispositif fonctionne instantanément pour appliquer une tension très élevée aux élec trodes de lampe sans chauffage préalable et allumer de cette manière une lampe avec cathodes froides dans un circuit primitive ment établi pour une chauffe préalable. Il va de soi que les lampes actuellement dans le commerce peuvent être allumées avec des cathodes froides à l'aide de tensions très élevées produites par des transformateurs sans l'emploi d'un dispositif d'amorçage sé paré. Toutefois, ces transfomateurs sont relativement coûteux et exigent un équipe ment spécial pour leur installation et leur emploi.
Un avantage de ce dispositif réside dans le fait qu'il peut être utilisé de façon interchangeable avec des dispositifs à chauffe préalable dans des installations existantes.
Un autre avantage de ce dispositif d'amor çage résulte du fait qu'en couplant un inter- rupteur à incandescence électriquement en série avec l'interrupteur magnétique, la pleine tension de ligne est appliquée à la bobine de l'interrupteur magnétique. Dans l'interrupteur à incandescence, il ne se pro duit aucune chute de tension, ce qui serait le cas si une soupape à incandescence était employée.
De plus, la construction de l'interrupteur magnétique est telle que le dispositif peut être monté dans n'importe quelle position sans nuire à son fonctionnement. Autrement dit, l'interrupteur magnétique n'est pas sen sible à la position dans laquelle il est placé, ce qui pourrait être la cas si l'on employait un piston mobile ayant une certaine inertie. Cela présente un avantage considérable, car le dispositif peut être installé dans n'importe quelle position suivant les exigences des. installations existantes d'appareils à illumi nation fluorescente.
Le dispositif fonctionne également dans un circuit de commande de lampe alimenté en courant continu. Lorsqu'on applique du courant continu, une décharge à fluorescence se produit dans l'interrupteur à incandes cence 7 pour fermer le circuit de l'interrup- teur magnétique 8.
Les contacts de l'inter- rupteur 8 s'ouvrent alors rapidement pour appliquer une tension élevée aux électrodes de lampe obtenue par une interruption du flux magnétique de la charge 5. Ordinaire ment, la lampe s'allumera lors du premier à-coup de tension. Toutefois, si la lampe ne s'allume pas, l'interrupteur magnétique 8 fonctionnera à plusieurs reprises jusqu'à ce que la lampe s'allume, il entrera en vibra tions avec la fréquence propre de l'interrup- teur qui est approximativement de 30 à 50 périodes par seconde.
Si la lampe est défec tueuse et ne s'allume pas après plusieurs tentatives de démarrage, le mécanisme de déblocage sera excité pour mettre le dispo sitif hors circuit.
Ignition device for discharge lamp. The present invention relates to an ignition device for a discharge lamp which is characterized in that it comprises an incandescent switch whose contacts are normally open and arranged to close rapidly under the influence of a glow discharge. occurring in this switch when subjected to a predetermined voltage, and, in addition, a magnetic switch provided with an excitation coil and contacts which are normally closed and connected in series with this coil, this magnetic switch being electrically coupled in series with said incandescent switch to interrupt the circuit of the starter device as soon as the incandescent switch closes.
One embodiment and variant embodiments of the subject of the invention are shown, by way of example, in the appended drawing, in which: FIG. 1 shows a coupling diagram of a starter device plugged into a lamp control circuit, the lamp being provided with filament electrodes.
Fig. 2 is a diagram of a variant of the device shown in FIG. 1.
Fig. 3 shows a diagram of the device of FIG. 2 connected to a lamp fitted with cold ca thodes.
Fig. 4 is a detail view of part of the magnetic switch showing the construction of the switch contacts, and FIG. 5 is a diagram of a starting device according to a variant.
In fig. 1 of the drawing, there is shown a diagram of a starting device connected in the circuit of a discharge lamp. This may be a fluorescence discharge lamp 1 of a commercially available type which is provided at each end with electrodes 2 constructed in the form of cathode filaments. On the one hand, the electrodes are connected to supply lines 3 and 4 which may be those of a 115 volt alternating current supply network, such as an urban supply network. Line 3 contains a load 5 so as to create a high voltage for starting the lamp.
The load is represented in the form of a choke coil, but it goes without saying that the load can also be established in the form of a transformer or of a resistor, depending on the value of the voltage of the lamp and of the voltage of the power line. A switch 6 is used to turn the lamp on and off.
Although the discharge lamp 1 is shown as being provided with filaments of electrodes for use in a circuit producing preheating, these electrodes are in reality of the type which requires practically no preheating before the application of the voltage. from the load, to discharge into the lamp. In other words, the lamp is set so that it can be started by simply applying a high voltage to the electrodes, without first heating them.
On the other side, the electrodes are electrically connected in series with a starting device of a type according to the invention. the device comprises an incandescent switch 7 electrically connected in series with a switch 8 with magnetic control. A capacitor 9 is electrically coupled in parallel with these elements. The capacitance of the capacitor influences the peak flow voltage supplied by the device as described below.
The incandescent switch 7 com takes two electrodes 10 and 11 enclosed in an envelope such as a glass bulb 12, the electrode 11 being formed by a bimetallic lamp. When energy is applied to the incandescent switch, a fluorescent discharge occurs between the electrodes, so as to deform the bimetal electrode 11 which contacts the electrode 10, so that a circuit is closed by the incan descence switch.
As shown in fig. 1, one terminal of the incandescent switch is connected by a conductor 13 to the left cathode 2 of the lamp, while the other terminal is connected by the wire 14 to the magnetic switch 8.
The magnetic switch 8 comprises two contact parts 15 enclosed in an envelope 16, for example a glass ampoule in which a vacuum has been made. As shown in fig. 4, each contact member comprises a flexible wire 17 of tungsten or another suitable metal, fixed in one end of the casing 16. At its other end, the wire carries a plate 18 of soft iron or other material to high magnetic permeability.
On its inner side, the plate has a contact piece formed of a suitable conductive material, such as for example a tungsten wire 19. Each contact piece is arranged in exactly the same way, so that when they are assembled face to face, the contact wires 19 are arranged approximately perpendicular to each other to produce a point of contact. The contact surfaces are normally kept in contact with each other by the action of the flexible support wires 17.
To actuate the switch by moving the contact members apart, a coil of wire 20 is wound on a tube placed outside the glass bulb 16. One end of the coil is connected to one of the contacts 15 ( fig. 1), so that the coil and the contacts are electrically connected in series.
When a current passes through the coil, the magnetic flux acts on the iron plates of the contact pieces 19 (fig. 4) to separate them, in order to open the switch. The iron plates will be polarized to have the same polarity, such as N-N, by the magnetic flux created by the coil, so that. the contact pieces repel each other. When an alternating current is sent through the coil, the iron plates will be S-S or N-N biased every half period and therefore repel each other once per half period.
By mounting the iron plates to the ends of flexible support wires 17 which themselves have very little or no magnetic permeability, a relatively large repulsive force is obtained at the ends of the wires near the iron plates. Thanks to this effect, in addition to the extreme flexibility of the wires on which the contacts are mounted, the magnetic switch acts extremely quickly. The action of the switch is such that it opens the contacts when the current in the coil approaches a maximum.
To connect the magnetic switch to the starting circuit, the other contact piece is electrically connected to the conductive wire 14 and the free end of the coil 20 is electrically connected by a conductor 21 to the right electrode 2 of the lamp .
The operation of the priming device is as follows; When the switch 6 is closed to supply energy to the lamp circuit, a voltage is applied to the electrodes of the incandescent switch 7 to cause a fluorescent discharge in the switch. As a result of this fluorescent discharge, the bimetallic electrode 11 is brought into contact with the fixed electrode 10, the closing speed of the incandescent switch being very high, for example a fifth of a second or less.
A circuit is then closed from the supply line 3 through the load 5, the left electrode of the lamp, the incandescent switch 7, the coil and the normally closed contacts of the magnetic switch 8 , the right electrode 2 of the lamp to the other supply line 4. The current flowing through the magnetic switch 8 has no appreciable preheating effect on the electrodes of the lamp 2, despite the The low impedance of the magnetic switch 8, due to the extremely rapid action of the latter which only allows the current to pass through the lamp electrodes at time intervals of very short duration.
As already mentioned, the operating speed of the magnetic switch 8 is such that the contacts open at each half-cycle of the supply alternating current. This means that the contacts 15 open during the first half-period of the alternating current wave which is applied to the switch after the incandescent switch is closed. As the magnetic flux is maximum at the peak of the alternating current period, the contacts open at or near the peak of the current wave.
The magnetic flux in the load inductor 5 is at this moment also maximum, so that when the circuit of the starting device is cut, a very high voltage surge is produced by the load 5 and applied to the electrodes of the lamp. The speed of action of the magnetic switch is such that the contacts open at or near the tip of the alternating current wave, so that the voltage applied to the electrodes of the lamp can reach 5000 volts or more. This is achieved by means of a load that would ordinarily produce 400 to 600 volts with a device operating more slowly.
When a device operates at lower speeds, the contact opening time may extend over several periods of the alternating current, so that the magnetic flux in the load is reduced to a considerable extent. In addition, in previous constructions, the device contacts cannot open at a maximum point of the alternating current wave. Indeed, they can only open when the current passes through zero. This means that it may take several attempts to prime the lamp.
The capacitor 9 serves to store part of the inductive energy coming from the load. The capacitance of the capacitor can be varied to modify the voltage peaks applied to the electrodes of the lamp.
Since the magnetic switch operates at every current half-cycle, it follows that a series of voltage surges will be applied to the lamp. Ordinarily, the lamp will ignite at the first two or three half-cycles of native alternating current applied to the magnetic switch after the incan descent switch has closed; but if the lamp does not light, a series of voltage surges is produced by the vibrating action of the magnetic switch 8 as it opens and closes.
These high voltage pulses follow each other very quickly so that the ionization produced in the lamp by the first voltage pulse persists and is increased or reinforced by the second voltage pulse and also by the third and this continues until until the lamp comes on. In other words, the starting device is set up so that the current interruption periods, that is to say the periods during which the contacts of the magnetic switch are open to produce high pulses. voltage for the lamp, are shorter than the deionization time of the arc discharge in the lamp.
As soon as the electrodes in the incandescent switch touch each other, the fluorescence discharge turns off. The bimetallic electrode then cools down and again opens the circuit passing through the incandescent switch. The time required for the cooling of the bimetallic electrode can vary considerably and depends to some extent on the manufacturing tolerances in the thickness of the bimetal and also on the ambient temperature.
In any case, the Bimetal closes almost instantly, but opens in a somewhat longer and irregular period of time. When the lamp is on, the voltage at the lamp electrodes which is applied to the terminals of the starting device is insufficient to maintain a fluorescence discharge in the switch 7. When the bimetallic electrode 11 cools, it cuts off the circuit passing through the incandescent switch and the circuit remains open as long as a fluorescence discharge cannot be produced again in this switch.
As the circuit is interrupted in the incandescent switch, the magnetic switch 8 remains de-energized and the coil 20 is completely switched off. By virtue of the construction described, the magnetic switch does not consume energy when the incandescent switch is open.
If the lamp does not light up during the first vibrations of the magnetic switch 8, the bimetallic element 11 of the incandescent switch will have undergone sufficient cooling to cut off the circuit passing through the incandescent switch. and to temporarily stop the operation of the magnetic vibrator switch 8. This can happen, for example, for a second.
However, since there is no arc discharge in the lamp, the full voltage is still applied to the electrodes of the incandescent switch 7 to again cause a fluorescence discharge between them and the contact. electrodes. The magnetic switch then sends a series of voltage surges back into the lamp. If the lamp still does not light up, the cycle of operations may be repeated several times.
In other words, the incandescent switch will close to actuate the magnetic switch which sends a series of voltage surges to the lamp; then the incandescent switch will open and close immediately to energize the magnetic switch again. If the lamp is defective and cannot light after several attempts, a release mechanism is used to uncouple the device from the lamp control circuit.
Fig. 2 shows one form of a release mechanism 22 which may be used with this priming device. It comprises an electrode 23 in normal contact with a U-shaped bimetallic electrode 24, the electrodes being enclosed in a suitable enclosure, such as a glass envelope 25. In this envelope, a vacuum has been made and it has been filled. a suitable gas, such as low pressure argon. The electrodes are coupled in series with the magnetic switch 8, so that as long as these electrodes are in the closed circuit position, the circuit is continuous from the magnetic switch 8 to the lamp.
A third electrode 26 is placed in the <B> PU </B> bend of the electrode 24 and connected via a resistor 27 to the supply line 13. The electrodes 24 and 26 are coated. of a material capable of emitting electrons, so that a fluorescent discharge occurs between them upon application of full voltage.
When the starter makes attempts to start the lamp, full voltage appears between electrodes 24 and 26, so that fluorescence discharge occurs between them to heat the bimetallic electrode 24. If the lamp is on, the voltage appearing between the electrodes is insufficient to maintain the fluorescence discharge in the release mechanism, so that the circuit passing through the electrodes 23 and 24 remains closed. However, if the lamp does not come on after several attempts, the voltage maintains the fluorescence discharge which heats the bi-metallic member 24 to such an extent that it moves away from the electrode 23.
As a result, the circuit is interrupted by the cage release mechanism. The resistor 27 limits the current flowing through the unlocking mechanism to a very small value, so that practically no power consumption in the device when it is in the unlocking position.
It can be seen that this release mechanism is automatically returned to the rest position when the energy supplying the lamp control circuit is cut off or when a defective lamp is replaced. During this time, the fluorescence discharge in the unlocking mechanism stops, so that the bimetallic electrode 24 can cool down and come back into contact with the electrode 23. As a result, the circuit passing through the unlocking mechanism towards the incandescent switch and the magnetic switch is closed again. The device is thus automatically put back into working condition.
In fig. 5, a modified form of the release mechanism is shown. Resistor 27 serves to heat a bi-metallic branch 28 which is normally in electrical contact with a second bi-metallic branch 29. If the lamp is on, the voltage applied to resistor 27 is reduced, so that the heat that it is not developing enough to cause branch 28 to move away from bimetallic branch 29. However, if the lamp does not light up, full line voltage is applied to the resistor, so that bimetallic branch 28 heats up and opens the circuit. The second bimetallic member 29 serves for variations which may occur in the ambient temperature.
Under the effect of such variations, these two bimetallic organs will be slightly bent together in the same direction. The release mechanism will therefore also work well in hot or cold rooms.
In fig. 3 shows another embodiment of a discharge lamp connected to a control circuit provided with the starting device according to the invention. The cathode filaments of the lamp, connected to two contact terminals placed at the ends of the lamp, are replaced by electrodes having just one contact terminal and which functions only as a cold cathode when the lamp is started.
It results from fig. 2 and 3 that the device is adapted for use in lamp control circuits which are specially designed to produce either cold-mode ignition or pre-heating of the lamp. In other words, the device can be used to produce instant ignition in existing lamp control circuits provided with preheating devices; without modifying the circuit connections and without replacing the load or the lamp sockets, all you have to do is replace the starting devices.
As already mentioned, the device works instantly to apply a very high voltage to the lamp electrodes without preheating and in this way igniting a lamp with cold cathodes in a circuit originally established for preheating. It goes without saying that the lamps currently on the market can be ignited with cold cathodes using very high voltages produced by transformers without the use of a separate starting device. However, these transformers are relatively expensive and require special equipment for their installation and use.
An advantage of this device lies in the fact that it can be used interchangeably with pre-heating devices in existing installations.
Another advantage of this starting device is that by coupling an incandescent switch electrically in series with the magnetic switch, full line voltage is applied to the coil of the magnetic switch. In the incandescent switch no voltage drop occurs, which would be the case if an incandescent valve were used.
In addition, the construction of the magnetic switch is such that the device can be mounted in any position without impairing its operation. In other words, the magnetic switch is not sensitive to the position in which it is placed, which could be the case if a movable piston having a certain inertia was used. This has a considerable advantage, since the device can be installed in any position according to the requirements of. existing installations of fluorescent lighting fixtures.
The device also operates in a DC powered lamp control circuit. When direct current is applied, fluorescence discharge occurs in the incandescent switch 7 to close the circuit of the magnetic switch 8.
The contacts of switch 8 then open rapidly to apply a high voltage to the lamp electrodes obtained by an interruption of the magnetic flux of the load 5. Usually, the lamp will light on the first burst of light. voltage. However, if the lamp does not light up, the magnetic switch 8 will operate repeatedly until the lamp lights up, it will vibrate with the natural frequency of the switch which is approximately 30 to 50 periods per second.
If the lamp is defective and does not come on after several attempts to start it up, the unlocking mechanism will be energized to switch the device off.