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.