Dispositif automatique pour l'allumage d'une lampe à décharge électrique La présente invention a pour objet un dis positif automatique pour l'allumage d'une lampe à décharge électrique ne comportant pas d'électrode préchauffable et alimentée, par l'intermédiaire d'une impédance constituée, au moins partiellement, par une inductance, par une source de courant alternatif à tension pra tiquement constante, dispositif comprenant un amorceur comportant un interrupteur et un organe qui fait se déplacer le contact mobile de cet interrupteur, cet organe étant connecté en série avec la lampe à décharge, ledit inter rupteur étant fermé au repos et s'ouvrant lors qu'on fait passer un courant dans ledit organe,
les bornes de cet interrupteur étant connectées respectivement aux arrivées de courant par lesquelles les deux électrodes principales de la lampe à décharge sont reliées à la source de courant. Cette dernière peut être le réseau ou un transformateur alimenté par le réseau, par exemple.
Il est connu d'utiliser un amorceur électro magnétique pour allumer une lampe à dé charge en le connectant comme décrit ci-des sus ; l'interrupteur de cet amorceur est alors actionné par l'armature d'un électro-aimant dont la bobine d'excitation constitue l'organe qui fait se déplacer l'interrupteur. Les amorceurs électromagnétiques sont re lativement coûteux et souvent peu sûrs ; de plus, leur fonctionnement est quasi instantané, ce qui est nuisible dans certains cas, comme on le verra plus loin.
Le dispositif selon l'invention ne présente pas ces inconvénients. Il est caractérisé en ce que le contact mobile de l'interrupteur est ac tionné par un bilame, ledit organe faisant se déplacer le contact mobile étant constitué par une résistance placée au voisinage de ce bi- lame.
Un tel dispositif peut, par exemple, être utilisé pour l'allumage d'une lampe à décharge, telle qu'une lampe à vapeur de mercure sous pression, qui présente une tension d'amorçage à sa température de fonctionnement normal très nettement supérieure à sa tension d'amor çage à froid ; si l'on a constitué l'amorceur de façon à lui donner une inertie thermique suf fisante, il permet l'allumage de cette lampe à décharge dans les conditions qui fatiguent le moins possible les électrodes de celle-ci.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif selon l'invention. La fig. 1 représente, partie en coupe, par tie en élévation, un amorceur.
La fig. 2 représente schématiquement un dispositif pour l'allumage d'une lampe à dé charge, dispositif qui comprend l'amorceur re présenté à la fig. 1.
Sur la fig. 1, l'amorceur proprement dit, 1, contenu dans une enveloppe en verre 17 dans laquelle on a fait le vide par le queusot 11, est vu en élévation ; le boîtier 7 contenant l'amorceur est supposé coupé selon un plan passant par l'axe de l'amorceur.
L'amorceur comprend principalement - un contact fixe 16 porté par une tige 15 et qui, dans le cas représenté, est simple ment une extrémité de cette tige ; - un bilame 3 portant un contact mobile 2 ; le bilame est fixé de sorte que, lorsqu'il est froid, le contact mobile touche le contact fixe 16 et que lorsqu'il est suffisamment chaud, le contact mobile 2 ne touche plus le contact fixe ; - une résistance 4 de chauffage du bi- lame, formée, par exemple, d'un fil d'alliage nickel-chrome enroulé en hélice.
Le bilame est soudé à une arrivée de cou rant 5, l'extrémité inférieure de la résistance à une autre arrivée, 6, la tige 15 à une troi sième arrivée, 13. L'extrémité supérieure de la résistance 4 est soudée à la tige 15.
Les arrivées de courant 5, 6, 13 sont scel lées de façon étanche dans le pied 14 en verre qui ferme l'enveloppe de l'amorceur ; leurs ex trémités extérieures à cette enveloppe sont sou dées à des broches de contact fixées à une pla que isolante 8. L'arrivée 5 est fixée à la bro che 9, l'arrivée 13 à la broche 10, l'arrivée 6 à une broche qui n'est pas représentée à cause de la position du plan de coupe de la fig. 1.
L'enveloppe 17 de l'amorceur est enfer mée, avec un jeu important, dans un boîtier de protection 7 fermé par la plaque 8. Un calo rifuge 12, par exemple de l'amiante sous une épaisseur de 5 mm, est intercalé entre l'enve loppe 17 et le boîtier 7 ; on laisse toutefois libre l'espace situé au-dessous de l'enveloppe de façon à ne pas risquer de rompre les arri vées de courant qu passent dans cet espace.
La broche 10 est plus grosse que la broche 9 de façon à éviter les erreurs de positionne ment lorsqu'on met l'amorceur et son boîtier dans la douille qui doit les recevoir et qui com porte des contacts connectés au circuit utili sant l'amorceur.
La fig. 2 représente schématiquement un dispositif dans lequel l'amorceur 1 est utilisé pour amorcer la décharge dans une lampe 19 à décharge dans de la vapeur de mercure sous pression, c'est-à-dire dans laquelle la pression en régime est supérieure à l'atmosphère.
Les électrodes 20 et 18 de la lampe 19 sont connectées respectivement au bilame 3 et à la tige 15 de l'amorceur. Celle des extrémités de la résistance 4 qui n'est pas soudée à la tige 15 est connectée à l'extrémité 30 d'une bobine de réactance 29 qui stabilise la dé charge dans la lampe 19. Un condensateur antiparasite, 31, est connecté, d'une part à la tige 15, d'autre part au bilame 3.
La source de courant à tension pratique ment constante est reliée par sa borne 27 à l'autre extrémité, 28, de la bobine 29 ; par sa borne 26, elle est reliée, par l'intermédiaire de l'interrupteur principal 25, à l'électrode 20 de la lampe 19 et, par l'intermédiaire d'un fusible 24, au bilame 3 ; ce fusible sert à inter rompre le courant, dans le cas où le fonction nement répété de l'amorceur ne parviendrait pas à allumer la lampe, à cause d'une défectuo sité de celle-ci.
Le fonctionnement de ce dispositif et de l'amorceur est le suivant : lorsqu'on ferme l'in terrupteur 25, l'ensemble des appareils étant froid, un courant passe dans un circuit qui, en partant de la borne 27 du réseau, traverse la bobine 29, la résistance 4, le bilame 3, le fusi ble 24, l'interrupteur 25 et arrive à l'autre borne, 26, de la source.
La résistance 4, parcourue par ce courant, chauffe le bilame 3 qui, lorsqu'il a atteint une température suffisante, s'écarte de la tige 15 ; le circuit précédent est alors rompu entre cette tige et le contact 2. Comme ce circuit com porte une inductance 29, la rupture du courant qui le traversait fait apparaître une surtension transitoire entre le contact 2 et la tige 15 ; cette surtension est transmise aux électrodes 18 et 20 de la lampe 19, respectivement parle fu sible 24 et les conducteurs 23 et 22. Si la lampe 19 est, à ce moment, froide et en bon état, cette surtension provoque le jaillissement, entre les électrodes 18 et 20, d'un effluve qui ionise l'atmosphère de cette lampe et permet ainsi le passage de la décharge due à la seule tension de la source 26, 27.
Une fois la décharge ainsi amorcée dans la lampe 19, le courant de décharge, passant dans la résistance 4, chauffe suffisamment le bilame 3 pour que les contacts 2 et 16 restent séparés.
Si l'ouverture de l'interrupteur, 2, 16, n'a pas réussi à amorcer la décharge permanente dans la lampe 19, aucun courant ne passe dans la résistance 4 après cette ouverture ; rien ne chauffe plus le bilame qui se refroidit alors et amène le contact 2 contre le contact 16. Le courant recommence alors à passer dans le circuit 27, 29, 4, 3, 24, 23, 25, 26 et le proces sus décrit ci-dessus recommence.
Le dispositif décrit ci-dessus permet l'amor çage de la décharge dans des lampes à décharge ne comportant pas d'électrode préchauffable de types autres que les lampes à vapeur de mercure sous pression, par exemple les lampes fluorescentes usuelles.
Il est cependant particulièrement utile dans le cas des lampes à décharge qui présen tent, à leur température de fonctionnement normal, une tension d'amorçage très nettement supérieure à leur tension d'amorçage à froid. La tension d'amorçage à froid est la tension nécessaire pour l'amorçage lorsque l'appareil à décharge est à une température de l'ordre de 101, à 30 C. La lampe à vapeur de mercure 19 du circuit décrit ci-dessus se trouve dans ce cas, parce que la pression de vapeur de mercure, à sa température de régime, aug- mente considérablement sa tension d'amor çage, par exemple la porte à environ 3000 volts au lieu de 300 volts environ vers 200 C.
Dans le cas de telles lampes, en effet, lors qu'on éteint la lampe quand elle a atteint sen siblement sa température de fonctionnement normal, elle met plusieurs minutes à se refroi dir au point de pouvoir être rallumée par la surtension provoquée par l'ouverture du con tact 2-16, en supposant que la tension nor male du réseau 26, 27 soit, à ce moment, ap pliquée à ses électrodes. Si, donc, lorsque la lampe 19 a atteint sa température de régime, la tension du réseau 26, 27 est interrompue, la lampe s'éteint.
Puis, si cette tension est ré tablie au bout de très peu de temps, la lampe ne peut pas être amorcée tout de suite par l'amorceur 1 : la surtension fournie par celui- ci est inférieure à celle nécessaire pour l'amor çage de la lampe à ce moment.
Si l'amorceur était du type électromagné tique, par exemple avec une bobine d'électro aimant connectée comme la résistance 4, et avec un interrupteur connecté comme l'inter rupteur 2, 16 et actionné par une armature soumise au champ de l'électro-aimant, il com mencerait à fonctionner aussitôt que la ten sion du réseau serait rétablie ; ce fonctionne ment durerait tant que la lampe 19 ne serait pas suffisamment refroidie et détériorerait les électrodes de celle-ci.
Pour éviter cet inconvé nient, il faudrait donner à cet amorceur une inertie qui l'empêche de fonctionner avant que plusieurs minutes se soient écoulées depuis l'extinction de la lampe ; les dispositifs que l'on peut utiliser pour cela, dash-pot par exemple, sont coûteux et souvent peu sûrs. Au contraire, on peut donner à peu de frais et avec sécurité une inertie importante aux amorceurs thermiques à résistance chauffant un bilame : le calorifugeage de l'amorceur dé crit ci-dessus, ainsi que le fait d'avoir fait le vide dans son enveloppe 17, ralentissent con sidérablement le refroidissement du bilame, ainsi que de la résistance 4, et sont donc deux solutions à ce problème.
On peut ainsi facile ment obtenir que le bilame ne fasse se toucher les contacts 2 et 16 qu'après le délai néces saire, par exemple 5 minutes, pour que la lampe 19 se refroidisse au point que sa tension d'amorçage soit devenue assez basse pour per mettre son amorçage à peu près certain par l'amorceur 1 ; dans les cas défavorables, celui- ci ne fonctionnera que deux ou trois fois avant l'amorçage de la lampe 19.
L'inertie d'un tel amorceur peut aussi être augmentée, par exemple, en augmentant la ca pacité calorifique de la résistance, en aug mentant la distance entre le bilame et la résis tance, en diminuant la pression avec laquelle le bilame, à froid, applique le contact mobile 2 de l'interrupteur sur le contact fixe 16, etc.
Le délai de fermeture de l'amorceur à pré voir pour le cas de défaillance fugitive de la source de courant, varie avec la lampe à dé charge à amorcer, avec le courant en régime de celle-ci et avec les dispositifs accessoires, par exemple double enveloppe, réflecteurs, diffuseurs, qui gênent ou qui favorisent le re froidissement de cette lampe à décharge. Le délai de fermeture de l'amorceur dépend de son inertie thermique et de l'intensité du cou rant qui passe dans sa résistance.
Pour réduire la tension d'amorçage à froid des lampes à vapeur de mercure sous pression, on a l'habitude de les munir d'une électrode auxiliaire placée au voisinage de l'une des élec trodes de la lampe et reliée à l'électrode oppo sée par une résistance. Il est usuel de ne pas utiliser d'amorceur pour ces lampes, mais l'emploi d'une électrode auxiliaire complique la fabrication, car l'entrée de courant pour l'électrode auxiliaire est souvent d'une réalisa tion difficile quand la lampe est en quartz ; de plus, cette électrode est reliée à une élec trode principale par une résistance qu'il faut loger près du pied de la lampe, endroit dont la température élevée nécessite que la résis tance soit faite en matières spéciales et coû teuses.
L'utilisation d'un amorceur permet de ne pas prévoir d'électrode auxiliaire.
Afin d'être sûr de l'amorçage par temps très froid (au-dessous de 01, C, surtout pour certains types de lampes, la tension d'amor çage est d'autant plus élevée que la tempéra ture de la lampe est plus basse) on est sou vent conduit à utiliser un transformateur éle vant la tension du réseau ; ce transformateur- élévateur est un organe plus coûteux et plus encombrant qu'une bobine de self-induction, et il donne lieu à des pertes et à un déphasage notablement plus importants que cette bobine. L'utilisation d'un amorceur permet souvent de se passer de ce transformateur.
L'amorceur décrit, par contre, est un ap pareil petit, peu coûteux, et qui n'entraine comme perte que la chaleur dégagée dans sa résistance de chauffage, perte qui est facile ment réduite à quelques watts.
Automatic device for the ignition of an electric discharge lamp The present invention relates to an automatic device for the ignition of an electric discharge lamp not comprising a preheatable electrode and supplied, by means of an impedance constituted, at least partially, by an inductance, by a source of alternating current at practically constant voltage, device comprising an initiator comprising a switch and a member which causes the movable contact of this switch to move, this member being connected in series with the discharge lamp, said switch being closed at rest and opening when a current is passed through said member,
the terminals of this switch being respectively connected to the current inlets through which the two main electrodes of the discharge lamp are connected to the current source. The latter can be the network or a transformer supplied by the network, for example.
It is known to use an electromagnetic initiator to ignite a discharge lamp by connecting it as described above; the switch of this initiator is then actuated by the armature of an electromagnet, the excitation coil of which constitutes the member which causes the switch to move. Electromagnetic initiators are relatively expensive and often unsafe; moreover, their operation is almost instantaneous, which is detrimental in certain cases, as will be seen below.
The device according to the invention does not have these drawbacks. It is characterized in that the movable contact of the switch is actuated by a bimetallic strip, said member causing the movable contact to move being formed by a resistor placed in the vicinity of this bimetallic strip.
Such a device can, for example, be used for lighting a discharge lamp, such as a pressurized mercury vapor lamp, which has an ignition voltage at its normal operating temperature very clearly greater than its cold start voltage; if the initiator has been formed so as to give it sufficient thermal inertia, it allows the ignition of this discharge lamp under conditions which tire the electrodes thereof as little as possible.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device according to the invention. Fig. 1 shows, partly in section, partly in elevation, an initiator.
Fig. 2 schematically represents a device for igniting a discharge lamp, a device which comprises the initiator shown in FIG. 1.
In fig. 1, the initiator itself, 1, contained in a glass casing 17 in which a vacuum has been made through the queusot 11, is seen in elevation; the housing 7 containing the initiator is assumed to be cut along a plane passing through the axis of the initiator.
The initiator mainly comprises - a fixed contact 16 carried by a rod 15 and which, in the case shown, is simply one end of this rod; - a bimetallic strip 3 carrying a movable contact 2; the bimetallic strip is fixed so that, when it is cold, the moving contact touches the fixed contact 16 and that when it is hot enough, the moving contact 2 no longer touches the fixed contact; a resistance 4 for heating the twin blade, formed, for example, of a nickel-chromium alloy wire wound in a helix.
The bimetallic strip is welded to a current inlet 5, the lower end of the resistance to another arrival, 6, the rod 15 to a third arrival, 13. The upper end of the resistance 4 is welded to the rod 15.
The current inlets 5, 6, 13 are sealed in the glass foot 14 which closes the casing of the initiator; their outer ends to this envelope are welded to contact pins fixed to an insulating plate 8. The inlet 5 is fixed to the pin 9, the inlet 13 to the pin 10, the inlet 6 to a spindle which is not shown because of the position of the section plane of fig. 1.
The casing 17 of the initiator is enclosed, with a large play, in a protective case 7 closed by the plate 8. A heat-insulating material 12, for example asbestos under a thickness of 5 mm, is interposed between the envelope 17 and the housing 7; however, the space located below the casing is left free so as not to risk breaking the inlets of current which pass through this space.
Pin 10 is larger than pin 9 so as to avoid positioning errors when placing the initiator and its casing in the socket which must receive them and which includes contacts connected to the circuit using the initiator. .
Fig. 2 schematically shows a device in which the initiator 1 is used to initiate the discharge in a discharge lamp 19 in pressurized mercury vapor, that is to say in which the operating pressure is greater than the atmosphere.
The electrodes 20 and 18 of the lamp 19 are connected respectively to the bimetallic strip 3 and to the rod 15 of the initiator. That of the ends of the resistor 4 which is not soldered to the rod 15 is connected to the end 30 of a reactance coil 29 which stabilizes the discharge in the lamp 19. An anti-interference capacitor, 31, is connected, on the one hand to the rod 15, on the other hand to the bimetallic strip 3.
The current source with a practically constant voltage is connected by its terminal 27 to the other end, 28, of the coil 29; by its terminal 26, it is connected, via the main switch 25, to the electrode 20 of the lamp 19 and, via a fuse 24, to the bimetal 3; this fuse is used to interrupt the current, in the event that the repeated operation of the ignitor does not succeed in igniting the lamp, due to a defect in the latter.
The operation of this device and of the initiator is as follows: when the switch 25 is closed, all the devices being cold, a current flows through a circuit which, starting from terminal 27 of the network, passes through coil 29, resistor 4, bimetallic strip 3, fuse 24, switch 25 and arrives at the other terminal, 26, of the source.
Resistor 4, through which this current flows, heats bimetallic strip 3 which, when it has reached a sufficient temperature, moves away from rod 15; the preceding circuit is then broken between this rod and the contact 2. As this com circuit carries an inductance 29, the breaking of the current which passes through it causes a transient overvoltage to appear between the contact 2 and the rod 15; this overvoltage is transmitted to the electrodes 18 and 20 of the lamp 19, respectively by the fuse 24 and the conductors 23 and 22. If the lamp 19 is, at this moment, cold and in good condition, this overvoltage causes the bursting, between the electrodes 18 and 20, a corona which ionizes the atmosphere of this lamp and thus allows the passage of the discharge due to the single voltage of the source 26, 27.
Once the discharge thus initiated in the lamp 19, the discharge current, passing through the resistor 4, heats the bimetal 3 sufficiently so that the contacts 2 and 16 remain separated.
If the opening of the switch, 2, 16, has not succeeded in initiating the permanent discharge in the lamp 19, no current passes through the resistor 4 after this opening; nothing heats the bimetal any more which then cools and brings the contact 2 against the contact 16. The current then begins to flow again in the circuit 27, 29, 4, 3, 24, 23, 25, 26 and the process described above above starts again.
The device described above allows the initiation of the discharge in discharge lamps not comprising a preheatable electrode of types other than pressurized mercury vapor lamps, for example conventional fluorescent lamps.
It is however particularly useful in the case of discharge lamps which present, at their normal operating temperature, an ignition voltage very clearly greater than their cold starting voltage. The cold start voltage is the voltage necessary for starting when the discharge device is at a temperature of the order of 101, at 30 C. The mercury vapor lamp 19 of the circuit described above is found in this case, because the vapor pressure of mercury, at its operating temperature, considerably increases its starting voltage, for example the gate to about 3000 volts instead of about 300 volts around 200 C.
In the case of such lamps, in fact, when the lamp is switched off when it has substantially reached its normal operating temperature, it takes several minutes to cool down to the point of being able to be re-ignited by the overvoltage caused by the opening of contact 2-16, assuming that the normal voltage of network 26, 27 is, at this moment, applied to its electrodes. If, therefore, when the lamp 19 has reached its operating temperature, the voltage of the network 26, 27 is interrupted, the lamp goes out.
Then, if this voltage is reestablished after a very short time, the lamp cannot be started immediately by starter 1: the overvoltage supplied by the latter is lower than that necessary for starting the lamp. the lamp at this time.
If the initiator was of the electromagnetic type, for example with an electromagnet coil connected like resistor 4, and with a switch connected like switch 2, 16 and actuated by an armature subjected to the electromagnetic field - magnet, it would begin to operate as soon as the network voltage was restored; this operation would last as long as the lamp 19 was not sufficiently cooled and would damage the electrodes thereof.
To avoid this inconvenience, it would be necessary to give this initiator an inertia which prevents it from functioning before several minutes have elapsed since the extinction of the lamp; the devices that can be used for this, for example dash-pot, are expensive and often unsafe. On the contrary, one can give at little expense and with safety a significant inertia to the thermal initiators with resistance heating a bimetallic strip: the thermal insulation of the initiator described above, as well as the fact of having made a vacuum in its casing 17, considerably slow down the cooling of the bimetallic strip, as well as of the resistance 4, and are therefore two solutions to this problem.
It is thus easily possible to obtain that the bimetallic strip does not touch the contacts 2 and 16 until after the necessary delay, for example 5 minutes, for the lamp 19 to cool down to the point that its ignition voltage has become quite low. to allow its priming almost certain by the initiator 1; in unfavorable cases, this will only operate two or three times before the lamp starts 19.
The inertia of such an initiator can also be increased, for example, by increasing the calorific capacity of the resistance, by increasing the distance between the bimetal and the resistor, by reducing the pressure with which the bimetal, when cold , applies the moving contact 2 of the switch to the fixed contact 16, etc.
The initiator closing time to be provided for in the event of a transient failure of the current source varies with the discharge lamp to be started, with the current in operating condition of the latter and with the accessory devices, for example. double envelope, reflectors, diffusers, which interfere with or favor the cooling of this discharge lamp. The time it takes for the initiator to close depends on its thermal inertia and the intensity of the current flowing through its resistance.
To reduce the cold starting voltage of pressurized mercury vapor lamps, it is usual to provide them with an auxiliary electrode placed in the vicinity of one of the electrodes of the lamp and connected to the electrode. opposed by resistance. It is customary not to use an initiator for these lamps, but the use of an auxiliary electrode complicates the manufacture, since the current input for the auxiliary electrode is often difficult to achieve when the lamp is in use. quartz; in addition, this electrode is connected to a main electrode by a resistor which must be housed near the base of the lamp, a place the high temperature of which requires that the resistor be made of special and expensive materials.
The use of an initiator makes it possible not to provide an auxiliary electrode.
In order to be sure of starting in very cold weather (below 01, C, especially for certain types of lamps, the starting voltage is higher the higher the temperature of the lamp is. low) one is often led to use a transformer raising the mains voltage; this step-up transformer is a more expensive and more cumbersome member than a self-induction coil, and it gives rise to losses and to a phase shift which are notably greater than this coil. The use of an initiator often makes it possible to do without this transformer.
The initiator described, on the other hand, is such a small, inexpensive device which only entrains as loss the heat given off in its heating resistor, a loss which is easily reduced to a few watts.