EP1063870A1 - Perfectionnements aux modules d'amorçage de lampes à décharge de projecteurs de véhicule automobile - Google Patents
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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
- H05B41/02—Details
- H05B41/04—Starting switches
- H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
Definitions
- the present invention relates to boot modules of discharge lamps especially for motor vehicles.
- such a module priming comprises a transformer 1 whose secondary winding 1a is mounted in series with the discharge lamp (referenced by 3) and of which the primary winding 1b is in turn mounted in series with an element of switching 2 (IGBT thyristor spark gap).
- a capacitor 4 is mounted in parallel to the branch comprising the spark gap 2 and the primary winding 1b.
- the spark gap 2 and the transformer 1 allow to generate between the electrodes of the discharge lamp a high voltage ignition pulse (of the order of 12 to 25 KV).
- the transformer 1 intervenes in the operation of the discharge lamp only by through its secondary winding 1a which plays the role of a self-inductance.
- the transformers of the boot modules used for the discharge lamps of motor vehicle headlamps are generally dimensioned (electrically and mechanically) so as to that their secondary winding 1a has a saturation level high (saturation current generally greater than 4 amps).
- boot modules and their transformers to integrate them either in the lamp bases discharge, either in connectors intended to receive bases of discharge lamps or in a compact electronic module performing all or part of the functions of the control circuit (called "ballast"), whether these are integrated or not.
- An object of the invention is to solve this problem.
- the invention in turn provides a priming module for a lamp motor vehicle discharge comprising a high transformer voltage which includes a magnetic circuit on which a primary winding and a secondary winding, characterized in that it further comprises means capable of modifying the magnetic characteristics of the transformer to push back the level saturation of the secondary winding thereof.
- the invention also relates to a discharge lamp for a vehicle. automobile, characterized in that its base incorporates a module of the aforementioned type.
- FIG. 2 shows the transformer 1 of a module initiation according to a possible embodiment of the invention
- This transformer 1 is a toroidal type transformer.
- It comprises a ring 5 made of a magnetic material, for example in ferrite, on which the primary winding 1b is wound on the one hand and on the other hand the secondary winding 1a.
- This ring 5 is not completely closed on itself but has a gap separation 6, in which a magnet is arranged permanent 8.
- This permanent magnet 8 is oriented so as to move the curve hysteresis of ring 5. This displacement of the hysteresis curve of ring 5 increases the current value for which we reach saturation of the magnetic circuit.
- the permanent magnet 8 can be attached to an end edge of the ring 5 or, as shown in Figure 2, be arranged substantially in the middle of the air gap 6 without being in contact with the ring 5.
- an element 7 which is in a non-magnetic and electrically insulating material which extends to through said air gap 6.
- FIG. 3 shows the curve intensity of a current pulse I generated in the winding secondary 1a by a given circuit in the case of a transformer 1 without permanent magnet.
- this curve 3 also shows the curve intensity of a current pulse generated in the winding secondary 1a by the same circuit, in case transformer 1 has a permanent magnet facing the wrong way.
- the duration of the peak current t is elongated (from t1 to t2) which makes it easier to start the lamp.
- magnet 8 is of a particular shape which prevents from mount it the wrong way.
- the increase in the value of the current for which obtains a saturation of the magnetic circuit can also be achieved by supplying a complementary winding 9 wound on the ring 5 (winding shown in dotted lines in Figure 2). Food of winding 9 can be carried out permanently or temporarily.
- the transformer structures which have just been described are particularly advantageous when wish to integrate the boot module for example, as illustrated on the Figures 4 and 5, in the base 10 of a discharge lamp or so as illustrated in FIG. 6, in a connection box 11 intended to receive a discharge lamp.
- the toroidal transformer 1 extends in the base 10 perpendicular to the lamp 3.
- the transformer 1 is received in a central zone of the housing 11, its axis being for example coincides with the axis of the connection zone 12 in which the base of the discharge lamp is intended to be received.
- the housing 11 comprises in in addition to a lateral bulge 13 in which the element of reception is received switching 2 and capacitor 4.
- the invention also advantageously finds application in the case where one wishes to integrate the boot module into a module electronics performing all or part of the control functions of the supply of a discharge lamp.
- FIG. 7a This is what has been illustrated in FIG. 7a in which we have represented a ballast integrated in a connection box 15 intended to receive a discharge lamp 3.
- a transformer is integrated in this case with the switching element 2, the capacitor 4 and an electronic command 14.
- FIG. 7b the case has been illustrated where the ballast or a part of this is integrated into a module 16 which is offset from the connection box 17 on which the lamp 3 is inserted and to which said module 16 is connected.
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Abstract
Module d'amorçage pour lampe à décharge notamment pour
véhicule automobile comportant un transformateur haute tension qui
comprend un circuit magnétique sur lequel sont bobinés un enroulement
primaire et un enroulement secondaire, caractérisé en ce qu'il comporte en
outre des moyens aptes à réaliser sur le transformateur une modification de
ses caractéristiques magnétiques pour repousser le niveau de saturation de
l'enroulement secondaire dudit transformateur.
Description
La présente invention est relative aux modules d'amorçage de
lampes à décharge notamment pour véhicule automobile.
Classiquement, ainsi qu'illustré sur la figure 1, un tel module
d'amorçage comprend un transformateur 1 dont l'enroulement secondaire
1a est monté en série avec la lampe à décharge (référencée par 3) et dont
l'enroulement primaire 1b est quant à lui monté en série avec un élément de
commutation 2 (éclateur thyristor IGBT). Un condensateur 4 est monté en
parallèle à la branche comportant l'éclateur 2 et l'enroulement primaire 1b.
Lors du démarrage de la lampe, l'éclateur 2 et le transformateur 1
permettent de générer entre les électrodes de la lampe à décharge une
impulsion d'amorçage haute tension (de l'ordre de 12 à 25 KV).
Par la suite, et notamment en régime nominal, le transformateur 1
n'intervient dans le fonctionnement de la lampe à décharge que par
l'intermédiaire de son enroulement secondaire 1a qui joue le rôle d'une self-inductance.
Les transformateurs des modules d'amorçage utilisés pour les
lampes à décharge des projecteurs de véhicules automobiles sont
généralement dimensionnés (électriquement et mécaniquement) de façon à
ce que leur enroulement secondaire 1a présente un niveau de saturation
élevé (intensité de courant de saturation en général supérieure à 4
ampères).
On souhaite toutefois pouvoir miniaturiser ces modules d'amorçage
et leurs transformateurs pour les intégrer soit dans les embases des lampes
à décharge, soit dans des connecteurs destinés à recevoir des embases de
lampes à décharge ou encore dans un module électronique compact
réalisant tout ou partie des fonctions du circuit de commande (appelé
"ballast"), que celles-ci soient intégrées ou non.
Or, la miniaturisation d'un transformateur de module d'amorçage se
traduit par la nécessité d'avoir des niveaux de saturation beaucoup plus
faibles (de l'ordre de 1,5 ampères) pour l'enroulement secondaire.
Il en résulte des pics de courant très élevés (supérieurs à 20
ampères), qui sont dus en particulier aux transitions générées par
l'amorçage de la lampe pendant la phase d'allumage.
Ces pics de courant élevés posent un problème de dimensionnement
pour les différents composants du "ballast", c'est à dire pour les composants
du circuit d'alimentation autres que ceux du circuit d'amorçage.
Un but de l'invention est de résoudre ce problème.
L'invention propose quant à elle un module d'amorçage pour lampe à
décharge de véhicule automobile comportant un transformateur haute
tension qui comprend un circuit magnétique sur lequel sont bobinés un
enroulement primaire et un enroulement secondaire, caractérisé en ce qu'il
comporte en outre des moyens aptes à réaliser une modification des
caractéristiques magnétiques du transformateur pour repousser le niveau
de saturation de l'enroulement secondaire de celui-ci.
L'invention est avantageusement complétée par les différentes
caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes leurs
combinaisons techniquement possibles :
- la modification des caractéristiques magnétiques du transformateur peut être mise en oeuvre par une aimantation du circuit magnétique ;
- les moyens de modification des caractéristiques magnétiques sont mis en oeuvre par un aimant permanent disposé dans le circuit magnétique ;
- l'aimant permanent est disposé dans un entrefer du circuit magnétique du transformateur ;
- l'aimant permanent comporte des moyens de détrompage ;
- les moyens de modification des caractéristiques magnétiques comprennent un troisième enroulement bobiné sur le circuit magnétique, ce troisième circuit pouvant être alimenté de façon permanente ou transitoire ;
- le circuit magnétique est un anneau.
L'invention concerne également une lampe à décharge pour véhicule
automobile, caractérisée en ce que son embase intègre un module
d'amorçage du type précité.
Elle propose également un connecteur pour lampe à décharge de
véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il intègre un module d'amorçage
du type précité.
Elle propose en outre un module électronique réalisant tout ou partie
des fonctions de commande de l'alimentation de la lampe à décharge,
caractérisé en ce qu'il comporte un module d'amorçage du type précité.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront
encore de la description qui suit qui est purement illustrative et non
limitative.
Cette description doit être lue en regard des dessins annexés sur
lesquels :
- la figure 1, déjà analysée, est une représentation schématique d'un module d'amorçage de lampe à décharge de véhicule automobile ;
- la figure 2 est une représentation schématique d'un transformateur d'un module d'amorçage conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention ;
- la figure 3 est un graphe sur lequel on a porté un exemple d'impulsion de courant traversant l'enroulement secondaire d'un transformateur dans le cas où ce transformateur comporte un aimant permanent correctement orienté, dans le cas où il ne comporte pas d'aimant permanent et dans le cas où il comporte un aimant permanent orienté dans le mauvais sens ;
- la figure 4 et la figure 5 illustrent l'intégration d'un transformateur du type de celui représenté sur la figure 2 dans une embase de lampe ;
- la figure 6 illustre l'intégration d'un module d'amorçage conforme à un mode de réalisation possible de l'invention dans un connecteur de lampe à décharge ;
- les figures 7a et 7b illustrent l'intégration d'un module d'amorçage conforme à un mode de réalisation de l'invention dans un module électronique déporté ou non par rapport à la lampe à décharge.
On a représenté sur la figure 2 le transformateur 1 d'un module
d'amorçage conforme à un mode de réalisation possible de l'invention,
Ce transformateur 1 est un transformateur de type torique.
Il comporte un anneau 5 en un matériau magnétique, par exemple en
ferrite, sur lequel sont bobinés d'une part l'enroulement primaire 1b et
d'autre part l'enroulement secondaire 1a.
Cet anneau 5 n'est pas totalement refermé sur lui-même mais
présente une séparation d'entrefer 6, dans laquelle est disposé un aimant
permanent 8.
Cet aimant permanent 8 est orienté de façon à déplacer la courbe
d'hystérésis de l'anneau 5. Ce déplacement de la courbe d'hystérésis de
l'anneau 5 permet d'augmenter la valeur de courant pour lequel on atteint
une saturation du circuit magnétique.
Il est par exemple dimensionné pour faire passer cette intensité de
courant de saturation de 1,5 à 4 ampères, pour un volume d'encombrement
du transformateur identique.
L'aimant permanent 8 peut être accolé à une tranche d'extrémité de
l'anneau 5 ou, comme représenté sur la figure 2, être disposé sensiblement
au milieu de l'entrefer 6 sans être en contact avec l'anneau 5.
Il est par exemple maintenu dans l'entrefer 6 par un élément 7 qui est
en un matériau amagnétique et isolant électriquement et qui s'étend à
travers ledit entrefer 6.
A titre d'illustration, on a représenté sur la figure 3 la courbe
d'intensité d'une impulsion de courant I générée dans l'enroulement
secondaire 1a par un circuit donné dans le cas d'un transformateur 1 sans
aimant permanent.
On a également représenté sur cette même figure 3 la courbe
d'intensité d'une impulsion de courant générée dans l'enroulement
secondaire 1a par le même circuit, dans le cas où le transformateur 1
comporte un aimant permanent correctement orienté.
On a enfin également représenté sur cette figure 3 la courbe
d'intensité d'une impulsion de courant générée dans l'enroulement
secondaire 1a par le même circuit, dans le cas où le transformateur 1
comporte un aimant permanent orienté dans le mauvais sens.
On constate sur cette figure 3 que la présence d'un aimant
permanent positionné correctement permet de fortement atténuer le pic de
courant qui est généré en l'absence de cet aimant.
On constate également que ce pic est au contraire fortement
augmenté si l'aimant permanent n'est pas correctement orienté.
Dans le cas d'un aimant correctement orienté, la durée du pic de
courant t est allongée (de t1 à t2) ce qui facilite l'amorçage de la lampe.
Pour éviter que l'aimant soit orienté dans le mauvais sens, on prévoit
sur celui-ci des moyens de détrompage qui permettent, lors du montage, de
connaítre le sens selon lequel il doit positionner l'aimant 8 sur le
transformateur 1.
Par exemple, l'aimant 8 est d'une forme particulière qui empêche de
le monter dans le mauvais sens.
D'autres moyens qu'un aimant permanent introduit dans l'anneau
magnétique du transformateur peuvent être utilisés pour augmenter la
valeur du courant pour lequel on obtient une saturation du circuit
magnétique.
En particulier, l'augmentation de la valeur du courant pour lequel on
obtient une saturation du circuit magnétique peut également être réalisée
par l'alimentation d'un enroulement 9 complémentaire bobiné sur l'anneau 5
(enroulement représenté en pointillés sur la figure 2). L'alimentation de
l'enroulement 9 peut être réalisée de façon permanente ou transitoire.
Comme on l'aura compris, les structures de transformateurs qui
viennent d'être décrites sont particulièrement avantageuses lorsque l'on
souhaite intégrer le module d'amorçage par exemple, ainsi qu'illustré sur les
figures 4 et 5, dans l'embase 10 d'une lampe à décharge ou encore ainsi
qu'illustré sur la figure 6, dans un boítier de connexion 11 destiné à recevoir
une lampe à décharge.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, le
transformateur torique 1 s'étend dans l'embase 10 perpendiculairement à la
lampe 3.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 6, le transformateur
1 est reçu dans une zone centrale du boítier 11, son axe étant par exemple
confondu avec l'axe de la zone 12 de connexion dans laquelle l'embase de
la lampe à décharge est destinée à être reçue. Le boítier 11 comporte en
outre un renflement latéral 13 dans lequel sont reçus l'élément de
commutation 2 et le condensateur 4.
L'invention trouve également avantageusement application dans le
cas où l'on souhaite intégrer le module d'amorçage à un module
électronique réalisant tout ou partie des fonctions de commande de
l'alimentation d'une lampe à décharge.
C'est ce qui a été illustré sur la figure 7a sur laquelle on a représenté
un ballast intégré dans un boítier de connexion 15 destiné à recevoir une
lampe à décharge 3. Un transformateur est intégré dans ce boítier avec
l'élément de commutation 2, le condensateur 4 et une électronique de
commande 14.
Sur la figure 7b, on a illustré le cas où le ballast ou une partie de
celui-ci est intégrée dans un module 16 qui est déporté par rapport au
boítier de connexion 17 sur lequel la lampe 3 est enfichée et auquel ledit
module 16 est relié.
Claims (10)
- Module d'amorçage pour lampe à décharge notamment pour véhicule automobile comportant un transformateur haute tension qui comprend un circuit magnétique sur lequel sont bobinés un enroulement primaire et un enroulement secondaire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens aptes à réaliser sur le transformateur une modification de ses caractéristiques magnétiques pour repousser le niveau de saturation de l'enroulement secondaire dudit transformateur.
- Module d'amorçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces moyens comportent des moyens pour réaliser sur le transformateur une aimantation complémentaire.
- Module d'amorçage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces moyens comportent un aimant permanent disposé dans le circuit magnétique.
- Module d'amorçage selon la revendication 3, caractérisé en ce que cet aimant permanent est disposé dans un entrefer du circuit magnétique du transformateur.
- Module d'amorçage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'aimant permanent comporte des moyens de détrompage.
- Module d'amorçage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'aimantation complémentaire comprennent un troisième enroulement bobiné sur le circuit magnétique, alimenté de façon continue en transistoire.
- Module d'amorçage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit magnétique est un anneau.
- Lampe à décharge pour véhicule automobile, caractérisée en ce que son embase intègre un module d'amorçage selon l'une des revendications précédentes.
- Connecteur pour lampe à décharge de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il intègre un module d'amorçage selon l'une des revendications 1 à 7.
- Module électronique de commande d'une lampe à décharge, caractérisé en ce qu'il intègre un module d'amorçage selon l'une des revendications 1 à 7.
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