EP0899991A1 - Procédé et dispositif d'alimentation de lampes à décharge en haute fréquence par couplage résonant adapté - Google Patents
Procédé et dispositif d'alimentation de lampes à décharge en haute fréquence par couplage résonant adapté Download PDFInfo
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- EP0899991A1 EP0899991A1 EP97402001A EP97402001A EP0899991A1 EP 0899991 A1 EP0899991 A1 EP 0899991A1 EP 97402001 A EP97402001 A EP 97402001A EP 97402001 A EP97402001 A EP 97402001A EP 0899991 A1 EP0899991 A1 EP 0899991A1
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/24—Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency
Definitions
- This invention relates to the field of high frequency power for lamps dump. It relates in particular to improving the overall light output of these lamps and increasing the life of the lighting elements, we will use the term "discharge lamp” or "lamp” this will apply to any device comprising a closed enclosure, containing a gas and possibly other elements and whose function main will be to convert electrical energy into millimeter or sub-millimeter radiation, whether or not belonging to the visible spectrum.
- the present invention takes into account in an original way, the emitting aspect of a discharge lamp and proposes to apply to it the methods used for radio frequency transmitting antennas.
- An additional aim of the present invention is the very strong reduction in disturbances radioelectric, thanks to the referencing to a ground plane linked to the discharge lamp, of the lamp supply sine wave.
- Another additional object of the present invention is to increase the service life discharge lamps by the non-use of preheating elements and the use of much less destructive conditions for starting and maintaining the luminous flux.
- Another additional object of the present invention lies in a possibility of control partial spectral response and light intensity through the use of characteristics of this new coupling mode.
- Another additional object of the present invention is the possibility of achieving, thanks to the coupling mode, powerful synchronous illumination, high efficiency and low dissipation thermal.
- Another additional object of the invention resides in the ability to commission the low temperature discharge lamp (or tube) minimizing unwanted radiation by because of the coupling method.
- Another additional object of the invention consists in a considerable reduction in the heat dissipation of discharge lamps or tubes due to the coupling efficiency.
- Another additional object of the present invention is the reduction of visual stress linked to lighting by using synthesis of periodic waves of high frequency attacking the coupler.
- Another additional object of the present invention is the attenuation of the phenomenon of well known striation in high frequency discharge tubes, by application to the coupler of a controlled alternating voltage or wobbulated in frequency.
- New coupling device (C) achieves better energy transfer, which increases significantly the light output, reduces the emission of unwanted radiation, simplifying thus the filtering of said high frequency alternating voltage and reduces the stresses physical initiation and maintenance of the luminous flux as well as thermal constraints, thereby greatly increasing the life of the lamp.
- the generator will be adapted to a supply by a source of alternating or direct voltage, high or low voltage, (mains, batteries, batteries or others), its frequency will be fixed or variable, controlled or not, in the same way, the level of illumination will be fixed or variable, with or without slaving.
- FIG. 3 shows a second particular embodiment of the invention comprising a HF generator (G) similar to that in Figure 2.
- ballasts Integration into the manufacture of high efficiency electronic ballasts offering, economically, high level electromagnetic compatibility, fully meeting the new European standards, these ballasts will cover all types of lighting fixtures from portable lamp to high power outdoor projector, but also light signs using gas tubes by offering them compatibility with EMC standards, radiation generators located outside the visible spectrum, synchronized lighting devices used in the field of measurement and visualization,
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
L'invention concerne une méthode et un dispositif d'alimentation en haute fréquence des lampes et tubes à gaz par l'utilisation d'un coupleur permettant l'adaptation d'un générateur haute fréquence à la charge représentée par l'élément transducteur. Le dispositif d'alimentation de la lampe ou tube à décharge se compose : D'un générateur de tension alternative de haute fréquence (G), D'un dispositif d'adaptation (A) à la charge (L), D'un nouveau dispositif de couplage (C) qui permet le référencement par un élément de couplage (Ec) d'une zone (z) de la charge (L) <IMAGE>
Description
Cette invention est relative au domaine de l'alimentation en haute fréquence des lampes à
décharge. Elle concerne en particulier, l'amélioration du rendement lumineux global de ces
lampes et l'accroissement de la durée de vie des éléments éclairants, nous utiliserons le
terme "lampe à décharge" ou "lampe" celui-ci s'appliquera à tout dispositif comportant une
enceinte close, contenant un gaz et éventuellement d'autres éléments et dont la fonction
principale sera de convertir l'énergie électrique en radiations millimétriques ou sub- millimétriques,
appartenant ou non au spectre visible.
Les principes d'alimentation en haute fréquence des lampes à décharge sont connus depuis
longtemps. L'un des problèmes généraux rencontrés dans cette approche, consiste à améliorer
le rendement global de l'ensemble : lampe et alimentation,
Différents modes d'alimentation en haute fréquence ont été utilisés dans ce but, tels que
ceux décrits dans le document référencé : GB 2.163.014 A qui utilise des éléments FET de
puissance pour améliorer le rendement, mais qui nécessite un filtrage important et coûteux
sans lequel des perturbations de l'environnement radioélectrique sont fréquents.
De nombreux dispositifs d'alimentation, basés sur les mêmes principes ne permettent pas
encore d'obtenir un rendement satisfaisant, par ailleurs, il est encore fréquent d'utiliser dans
le même dispositif, une alimentation HF et des dispositifs de préchauffage ou même d'amorçage
, ce qui nuit gravement à la durée de vie de la lampe à décharge, par ailleurs un contrôle,
même très partiel, de la réponse spectrale des lampes à décharge n'est pas proposé,
notons encore que le démarrage à basse température de ces dispositifs produit généralement,
lorsqu'il est possible, une puissante impulsion électro-magnétique, enfin les dispositifs
actuels peuvent provoquer des phénomènes de striation dans les lampes.
Il a été constaté que les différentes approches décrites dans l'état antérieur ne considèrent la
lampe (ou tube) à décharge que comme un transducteur énergie électrique / énergie lumineuse.
La présente invention prend en compte de manière originale, l'aspect émetteur d'une
lampe à décharge et se propose d'appliquer à celle-ci les méthodes utilisées pour des
antennes d'émission en radiofréquence.
C'est donc un but de la présente invention de proposer une amélioration sensible du rendement
lumineux global d'une lampe à décharge par une nouvelle approche du couplage entre
l'alimentation et les lampes à décharge en appliquant au couplage de la dite lampe des méthodes
identiques à celles mises en oeuvre dans le couplage des antennes d'émission
radiofréquence
Un but complémentaire de la présente invention est la très forte réduction des perturbations
radio-électriques, grâce au référencement à un plan de masse lié à la lampe à décharge, de
l'onde sinusoïdale d'alimentation de la lampe.
Un autre but complémentaire de la présente invention est l'accroissement de la durée de vie
des lampes à décharge par la non utilisation d'éléments de préchauffage et l'emploi de
conditions d'amorçage et d'entretien du flux lumineux beaucoup moins destructives.
Un autre but complémentaire de la présente invention réside dans une possibilité de contrôle
partiel de la réponse spectrale et de l'intensité lumineuse par l'utilisation des caractéristiques
de ce nouveau mode de couplage.
Un autre but complémentaire de la présente invention est la possibilité de réaliser, grâce au
mode de couplage, une illumination synchrone puissante, à haut rendement et faible dissipation
thermique.
Un autre but complémentaire de l'invention réside en une capacité de mise en service de la
lampe (ou tube) à décharge à basse température minimisant les radiations indésirables en
raison de la méthode de couplage.
Un autre but complémentaire de l'invention consiste en une diminution considérable de la
dissipation thermique des lampes ou tubes à décharge en raison du rendement du couplage.
Un autre but complémentaire de la présente invention est la diminution du stress visuel lié à
l'éclairage par utilisation de synthèse d'ondes périodiques de fréquence élevée attaquant le
coupleur.
Un autre but complémentaire de la présente invention est l'atténuation du phénomène de
striation bien connu dans les tubes à décharge alimentés en haute fréquence, par l'application
au coupleur d'une tension alternative contrôlée ou de wobbulée en fréquence.
Ces buts sont atteints par un procédé tel que défini dans la revendication 1 et mise en
oeuvre dans un ensemble de dispositifs tels que définis dans les revendications 5 et suivantes
ci-après.
On en réfèrera à la figure 1 présentant un premier modèle d'architecture d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, suivant l'invention.
On en réfèrera à la figure 1 présentant un premier modèle d'architecture d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, suivant l'invention.
le dispositif d'alimentation de la lampe ou tube à décharge se compose :
- D'un générateur de tension alternative de haute fréquence (G) pouvant être analogue à un type quelconque de l'art antérieur.
- D'un dispositif d'adaptation (A) à la charge (L), configuré comme l'adaptateur d'une antenne d'émission en radiofréquence, analogue à un type quelconque de l'art antérieur de ce domaine .
- D'un nouveau dispositif de couplage (C) qui permet le référencement par un élément de couplage (Ec) d'une zone (z) de la charge (L) constituée par une lampe à décharge, laquelle peut être d'un type quelconque, par exemple : tubes fluorescents, néons ou divers gaz et solides associés ou non, vapeur de sodium, HID etc, l'homme de métier comprendra que cette liste n'est pas exhaustive et que l'invention peut s'appliquer à tout type de lampe ou tube à décharge utilisé pour produire des radiations visibles ou non.
Le nouveau dispositif de couplage (C) réalise un meilleur transfert d'énergie, ce qui accroit
notablement le rendement lumineux, réduit l'émission de radiations indésirables, simplifiant
ainsi le filtrage de la dite tension alternative de haute fréquence et diminue les contraintes
physiques d'amorçage et d'entretien du flux lumineux ainsi que les contraintes thermiques,
accroissant de ce fait fortement la durée de vie de la lampe.
Selon les réalisations, le générateur sera adapté à une alimentation par une source de
tension alternative ou continue, haute ou basse tension, (secteur, piles, batteries ou autres),
sa fréquence sera fixe ou variable, asservie ou non, de la même manière, le niveau d'éclairement
sera fixe ou variable, avec ou sans asservissement.
On se réfèrera à la figure 2 pour la description d'un premier exemple de réalisation
particulière de l'invention comprenant :
- Un générateur de haute fréquence(G) composé comme suit :
Un oscillateur HF (O) dont la fréquence peut être réglée par un circuit de commande (R), autonome ou asservi à un signal disponible sur une entrée (E), contrôle un circuit transposeur de niveau (T) qui commande un étage commutateur de puissance (P) aboutissant ainsi à la synthèse d'une onde tension HF sinusoïdale.
L'emploi de ce dispositif, appliqué à l'invention, contribue, contrairement à de nombreux
systèmes résultant de l'art antérieur, à l'élimination d'un dispositif de filtrage coûteux, participant
également à l'accroissement du rendement et à l'élimination des rayonnements indésirables.
- Un adaptateur série (A) constitué d'une inductance (I), pouvant être réglable et servir de contrôle de l'intensité lumineuse et d'un condensateur (Cp).
- Un couplage (C) réalisé, dans cet exemple, par une électrode du type grille (Gr) reliée à la masse (M), positionnée à proximité d'une zone située sur la lampe (L) ce mode de couplage apporte par rapport à l'art antérieur un rendement accru qui se traduit également par une réduction considérable de l'échauffement de la lampe.
La figure 3 présente un second mode de réalisation particulière de l'invention comprenant un
générateur HF (G) analogue à celui de la figure 2. Un adaptateur série (A) analogue à celui
de la figure 2, complété par une capacité complémentaire (Cc) appliquée aux électrodes de
préchauffage des lampes à décharge utilisant ces dispositifs. Le couplage est réalisé par un
dispositif analogue à celui de la figure 2.
La figure 4 décrit d'autres modes de réalisation possibles de l'invention comprenant Un
générateur (G)analogue à celui de la figure 2. Un adaptateur (A) pouvant être, par exemple,
celui de la figure 2 ou de la figure 3. Un élément de coupleur (C) pouvant être
Là encore, l'homme de métier comprendra que tout couplage analogue à celui d'une antenne
en radiofréquences, employant tous types et toutes combinaison d'électrodes internes
ou externes utilisées sur toute forme de lampes ou tubes à décharge en appliquant le
principe de couplage défini dans le procédé, répond à la définition de cette invention.
Concernant les applications industrielles, l'homme de l'art comprendra que l'invention
s'applique au domaine de l'éclairage, tant fixe que mobile, public, industriel et domestique,
les applications suivantes, non limitatives, illustreront ces possibilités :
Intégration à la fabrication de ballasts électroniques à haut rendement offrant, économiquement, une compatibilité électromagnétique de haut niveau, répondant intégralement aux nouvelles normes Européennes, ces ballasts couvriront tous les types de luminaires d'éclairage de la lampe portative au projecteur extérieur de forte puissance, mais également les enseignes lumineuses utilisant les tubes à gaz en leur offrant la compatibilité aux normes CEM, les générateurs de rayonnements situés hors du spectre visible, les dispositifs d'éclairage synchronisés employés dans le domaine de la mesure et de la visualisation,
Intégration à la fabrication de ballasts électroniques à haut rendement offrant, économiquement, une compatibilité électromagnétique de haut niveau, répondant intégralement aux nouvelles normes Européennes, ces ballasts couvriront tous les types de luminaires d'éclairage de la lampe portative au projecteur extérieur de forte puissance, mais également les enseignes lumineuses utilisant les tubes à gaz en leur offrant la compatibilité aux normes CEM, les générateurs de rayonnements situés hors du spectre visible, les dispositifs d'éclairage synchronisés employés dans le domaine de la mesure et de la visualisation,
Claims (10)
- Un procédé d'alimentation pour des lampes à décharge en haute fréquence par couplage résonant adapté de type analogue à ceux des antennes d'émission en radiofréquences comprenant : La génération d'une tension de haute fréquence (G) L'adaptation de la dite tension alternative de haute fréquence à une charge constituée d'une lampe à décharge (L) par l'intermédiaire d'un circuit résonant utilisant un adaptateur (A) , équipé d'un dispositif de couplage (C) caractérisée en ce que :
Le couplage résonant adapté de la charge (L) est effectué au moyen d'une zone (z) de la dite charge située entre les points d'application de la dite tension alternative, référencée à un potentiel déterminé, compris entre les valeurs extrêmes de la dite tension alternative par l'intermédiaire d'un élément de couplage (Ec) situé à proximité de ladite zone. - Un procédé d'émission spectrale contrôlée d'une lampe à décharge utilisant le procédé d'alimentation selon la revendication 1, dans laquelle ledit contrôle de la réponse spectrale est assuré par une commande de la fréquence du générateur de tension alternative de haute fréquence.
- Un procédé de blanchiment de la réponse spectrale d'une lampe à décharge utilisant le procédé de contrôle de la réponse spectrale selon les revendication s 1 et 2 dans laquelle la variation de fréquence dudit générateur de fréquence est commandée par un signal périodique.
- Un dispositif d'alimentation pour des lampes à décharge en haute fréquence parcouplage résonant adapté comprenant :Un générateur de tension alternative de haute fréquence (G).Des moyens d'adaptation de la dite tension alternative de haute fréquence à une charge constituée d'une lampe à décharge (L) par l'intermédiaire d'un circuit résonant d'adaptation (A) équipé d'un coupleur (C) caractérisés en ce que :
Un élément de couplage (Ec) situé à proximité d'une zone de la dite charge située entre les points d'application de la dite tension alternative, fournit une tension de référence d'un potentiel compris entre les valeurs extrêmes de la dite tension alternative pour référencer ladite zone à la tension dite de référence. - Un dispositif d'alimentation pour des lampes à décharge selon la revendication 4 dans lequel ledit élément de couplage est un plan de masse.
- Un dispositif d'alimentation pour des lampes à décharge selon les revendications 4 et 5 dans lequel ledit élément de couplage est un treillis métallique.
- Un dispositif d'alimentation pour des lampes à décharge selon les revendications 4 et 5 dans lequel ledit élément de couplage est une électrode.
- Un dispositif d'alimentation pour des lampes à décharge selon les revendications 4 à 7 dans lequel ledit générateur de tension alternative est un générateur de tension alternative à fréquence variable.
- Un dispositif d'alimentation pour des lampes à décharge selon la revendication 8 dans lequel la variation de fréquence est commandée par un générateur de signal périodique.
- Un dispositif d'alimentation pour des lampes à décharge selon les revendications 4 à 9 dans lequel la génération de fréquence est synchronisée par asservissement à un autre dispositif ou à tout signal utile.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9602471A FR2745460B1 (fr) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Procede et dispositifs d'alimentation de lampes a decharge en haute frequence par couplage resonant adapte |
| EP97402001A EP0899991A1 (fr) | 1996-02-28 | 1997-08-27 | Procédé et dispositif d'alimentation de lampes à décharge en haute fréquence par couplage résonant adapté |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9602471A FR2745460B1 (fr) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Procede et dispositifs d'alimentation de lampes a decharge en haute frequence par couplage resonant adapte |
| EP97402001A EP0899991A1 (fr) | 1996-02-28 | 1997-08-27 | Procédé et dispositif d'alimentation de lampes à décharge en haute fréquence par couplage résonant adapté |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0899991A1 true EP0899991A1 (fr) | 1999-03-03 |
Family
ID=26147882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP97402001A Withdrawn EP0899991A1 (fr) | 1996-02-28 | 1997-08-27 | Procédé et dispositif d'alimentation de lampes à décharge en haute fréquence par couplage résonant adapté |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0899991A1 (fr) |
| FR (1) | FR2745460B1 (fr) |
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