EP1063870B1 - Perfectionnements aux modules d'amorçage de lampes à décharge de projecteurs de véhicule automobile - Google Patents

Perfectionnements aux modules d'amorçage de lampes à décharge de projecteurs de véhicule automobile Download PDF

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EP1063870B1
EP1063870B1 EP00401446A EP00401446A EP1063870B1 EP 1063870 B1 EP1063870 B1 EP 1063870B1 EP 00401446 A EP00401446 A EP 00401446A EP 00401446 A EP00401446 A EP 00401446A EP 1063870 B1 EP1063870 B1 EP 1063870B1
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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 priming modules for discharge lamps especially for a motor vehicle.
  • such a priming module comprises a transformer 1 whose secondary winding 1a is connected in series with the discharge lamp (referenced 3) and whose primary winding 1b is as for him mounted in series with a switching element 2 (thyristor spark gap IGBT).
  • a capacitor 4 is connected in parallel with the branch comprising the spark gap 2 and primary winding 1 b.
  • Such a transformer is for example described in the EP-A-0515958.
  • the transformer comprises a core magnet made of soft ferrite and a secondary winding composed of thin sheet turns so that the core does not saturate in any mode of operation.
  • EP-A-0 740 494 is a circuit for supplying a discharge lamp comprising a transformer whose core consists of two cores of different characteristics joined for example by an adhesive.
  • One of these nuclei is made of a material of low permeability, such as iron powder or permalloy, with high saturation magnetization, while that the other core is formed of ferrite with low saturation magnetization.
  • JP-A-10270270 discloses a transformer for ignition of internal combustion engines, including primary windings and coaxial secondary surrounding a magnetic core at each end of which is arranged a magnet in such a way that the magnetic flux generated by these magnets is opposed to the magnetic flux generated by the primary winding.
  • the spark gap 2 and the transformer 1 allow to generate a pulse of ignition between the electrodes of the discharge lamp high voltage (of the order of 12 to 15 KV).
  • the transformer 1 does not intervene in the operation of the discharge lamp only through its winding secondary 1a which plays the role of a self-inductance.
  • Transformers of priming modules used for discharge lamps motor vehicles are generally dimensioned (electrically and mechanically) so that their secondary winding 1a has a high saturation level (saturation current intensity generally higher at 4 amps).
  • An object of the invention is to solve this problem.
  • the invention proposes a discharge lamp priming module particular for a motor vehicle comprising a high-voltage transformer which comprises a ring-shaped magnetic circuit on which a primary winding is wound in series with a switching element and a secondary winding mounted in series with the discharge lamp, the module further comprising means for modification of the magnetic characteristics to achieve on the transformer a complementary magnetization to push back the saturation level of the secondary winding of said transformer.
  • the invention also relates to a discharge lamp for a motor vehicle, characterized in that its base incorporates a priming module according to a Claims 1 to 5.
  • FIG. 2 shows the transformer 1 of a priming module 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 ferrite, on which are wound on the one hand the primary winding 1b and secondly the secondary winding 1a.
  • This ring 5 is not completely closed on itself but presents a gap separation 6, in which a permanent magnet 8 is arranged.
  • This permanent magnet 8 is oriented to move the hysteresis curve of the ring 5. This displacement of the hysteresis curve of the ring 5 allows to increase the current value for which saturation of the magnetic circuit is reached.
  • the permanent magnet 8 can be attached to an end wafer of the ring 5 or, as shown in FIG. 2, be disposed substantially in the middle of the gap 6 without being in contact with the ring 5.
  • an element 7 which is in one non-magnetic and electrically insulating material extending through said air gap 6.
  • FIG. 3 shows the intensity curve of a current pulse I generated in the secondary winding 1a by a given circuit in the case of a transformer 1 without permanent magnet.
  • Figure 3 also shows the intensity curve of a current pulse generated in the secondary winding 1a by the same circuit in case the transformer 1 has a permanent magnet correctly oriented.
  • Figure 3 also shows the intensity curve of a current pulse generated in the secondary winding 1a by the same circuit in the case where the transformer 1 comprises a permanent magnet oriented in the wrong way.
  • the duration of the peak of current t is elongated (from t1 to t2) which facilitates the priming of the lamp.
  • this one keying means which, during assembly, to know the meaning according to which he must position the magnet 8 on the transformer 1.
  • the magnet 8 is of a particular shape that prevents mounting it in the wrong way.
  • a permanent magnet introduced into the magnetic ring of the transformer can be used to increase the value of the current for which a saturation of the magnetic circuit is obtained.
  • the increase in the value of the current for which we obtain saturation of the magnetic circuit can also be achieved by the power supply a complementary winding 9 wound on the ring 5 (winding represented in dashed lines in Figure 2).
  • the power supply of winding 9 can be realized from permanently or transiently.
  • the transformer structures that come to be described are particularly advantageous when one wishes to integrate the boot module for example, as illustrated in Figures 4 and 5, in the base 10 of a discharge lamp or as illustrated in Figure 6, in a connecting box 11 for receiving a discharge lamp.
  • the transformer toric 1 extends in the base 10 perpendicularly to the lamp 3.
  • the transformer 1 is received in a central zone of the housing 11, its axis being for example merged with the axis of the connection zone 12 in which the base of the discharge lamp is intended to be received.
  • the housing 11 further comprises a lateral bulge 13 in which the switching element 2 and the capacitor 4 are received.
  • the invention is also advantageously applicable in the case where wants to integrate the boot module with an electronic module realizing all or part of the control functions of the power supply of a discharge lamp.
  • FIG. 7a This is illustrated in Figure 7a on which a ballast is shown integrated in a connection box 15 for receiving a discharge lamp 3.
  • a transformer is integrated in this housing with the switching element 2, the capacitor 4 and a control electronics 14.
  • FIG. 7b illustrates the case where the ballast or a part thereof is integrated in a module 16 which is remote from the connection box 17 on which the lamp 3 is plugged and to which said module 16 is connected.

Landscapes

  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

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 1 b. Un tel transformateur est par exemple décrit dans le document EP-A-0 515 958.
Dans EP-A-515958, le transformateur comporte un noyau magnétique en ferrite doux et un enroulement secondaire composé de tours de feuille mince de telle sorte que le noyau ne sature dans aucun mode de fonctionnement.
On connaít également par le document DE-A-197 51 548 un transformateur pour l'amorçage d'une lampe à décharge dont le noyau en matériau non conducteur est refermé sur lui-même ou comporte un entrefer.
On connaít aussi par le document EP-A-0 740 494 un circuit pour l'alimentation d'une lampe à décharge comportant un transformateur dont le noyau est constitué de deux noyaux de caractéristiques différentes réunis par exemple par un adhésif. L'un de ces noyaux est en un matériau de faible perméabilité, tel qu'une poudre de fer ou du permalloy, avec une magnétisation à saturation élevée, tandis que l'autre noyau est formé de ferrite avec une faible magnétisation à saturation.
On connaít enfin du document JP-A-10270270 un transformateur pour l'allumage des moteurs à combustion interne, comportant des enroulements primaire et secondaire coaxiaux entourant un noyau magnétique à chaque extrémité duquel est disposé un aimant de telle manière que le flux magnétique généré par ces aimants soit opposé au flux magnétique généré par l'enroulement primaire.
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 15 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 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 de lampe à décharge notamment pour véhicule automobile comportant un transformateur haute tension qui comprend un circuit magnétique en forme d'anneau sur lequel sont bobinés un enroulement primaire monté en série avec un élément de commutation et un enroulement secondaire monté en série avec la lampe à décharge, le module comportant en outre des moyens de modification des caractéristiques magnétiques pour réaliser sur le transformateur une aimantation complémentaire pour repousser le niveau de saturation de l'enroulement secondaire dudit transformateur.
L'invention est avantageusement complétée par les différentes caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles :
  • les moyens d'aimantation complémentaire comportent un aimant permanent disposé dans le circuit magnétique.
  • cet aimant permanent est disposé dans un entrefer du circuit magnétique du transformateur.
  • l'aimant permanent comporte des moyens de détrompage.
  • les moyens d'aimantation complémentaire comprennent un troisième enroulement bobiné sur le circuit magnétique, alimenté de façon permanente ou transitoire.
L'invention concerne également une lampe à décharge pour véhicule automobile, caractérisée en ce que son embase intègre un module d'amorçage selon une des revendications 1 à 5.
Elle propose également un connecteur pour lampe à décharge de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il intègre un module d'amorçage selon une des revendications 1 à 5.
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 intègre un module d'amorçage selon une des revendications 1 à 5.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui 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 1 a 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 qu 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 (8)

  1. Module d'amorçage de lampe à décharge (3) notamment pour véhicule automobile comportant un transformateur haute tension (1) qui comprend un circuit magnétique (5) sur lequel sont bobinés un enroulement primaire (1b) monté en série avec un élément de commutation et un enroulement secondaire (1a) monté en série avec la lampe à décharge (3), le module comportant en outre des moyens de modification (8, 9) des caractéristiques magnétiques pour réaliser sur le transformateur (1) une aimantation complémentaire pour repousser le niveau de saturation de l'enroulement secondaire (1a) dudit transformateur (1), et en ce que le circuit magnétique (5) est un anneau (5).
  2. Module d'amorçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aimantation complémentaire (8, 9) comportent un aimant permanent (8) disposé dans le circuit magnétique (5).
  3. Module d'amorçage selon la revendication 2, caractérisé en ce que cet aimant permanent (8) est disposé dans un entrefer (6) du circuit magnétique (5) du transformateur (1 ).
  4. Module d'amorçage selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'aimant permanent (8) comporte des moyens de détrompage.
  5. Module d'amorçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aimantation complémentaire (8, 9) comprennent un troisième enroulement (9) bobiné sur le circuit magnétique (5), alimenté de façon permanente ou transitoire.
  6. Lampe (3) à décharge pour véhicule automobile, caractérisée en ce que son embase (10) intègre un module d'amorçage selon l'une des revendications précédentes.
  7. Connecteur (15) pour lampe à décharge (3) de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il intègre un module d'amorçage selon l'une des revendications 1 à 5.
  8. Module électronique (16) de commande d'une lampe à décharge (3), caractérisé en ce qu'il intègre un module d'amorçage selon l'une des revendications 1 à 5.
EP00401446A 1999-06-21 2000-05-24 Perfectionnements aux modules d'amorçage de lampes à décharge de projecteurs de véhicule automobile Expired - Lifetime EP1063870B1 (fr)

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