FR2462080A1

FR2462080A1 - Starter circuit for low power sodium vapour tube - has reactive impedance in series with supply and solid state switch shunting tube

Info

Publication number: FR2462080A1
Application number: FR8016263A
Authority: FR
Inventors: John Britton
Original assignee: General Electric Co PLC; General Electric Co
Current assignee: General Electric Co PLC; General Electric Co
Priority date: 1979-07-24
Filing date: 1980-07-23
Publication date: 1981-02-06
Also published as: NO801819L; FR2462080B1; NL8003964A; DE3027797A1

Abstract

The starting circuit is for a low power discharge tube and is particularly suitable for sodium vapour tubes. The circuit has two input terminals connected to the alternating mains and two output terminals connected to the tube. There is a reactive impedance (L) connected directly between the input terminal and the output terminal. The tube is shunted by a solid state switch in series with a capacitor (C1). The reactive impedance consists of a ballast inductance and a power factor correction capacitor, which can either be in series with the inductor or shunted across the input.

Description

La présente invention concerne les circuits d'alimentation des lampes à décharge électrique. The present invention relates to supply circuits for electric discharge lamps.

Plus précisément, l'invention concerne un circuit électrique très simple assurant l'amorçage et l'alimentation de lampes à décharge de faible puissance, c'est-à-dire de lampes à décharge ayant une puissance nominale de sortie inferieure à 50 W, ce circuit convenant particulièrement bien au fonctionnement des lampes à décharge à vapeurs de sodium de faible puissance. More specifically, the invention relates to a very simple electrical circuit ensuring the ignition and supply of low-power discharge lamps, that is to say discharge lamps having a nominal output power less than 50 W, this circuit being particularly suitable for the operation of low-power sodium vapor discharge lamps.

L'invention concerne ainsi un circuit d'amor çage et d'alimentation d'une lampe à décharge électrique de faible puissance, comprenant deux bornes d'entrée destinées à être reliés à une source de courant alternatif, deux bornes de sortie destinées à être reliées à la lampe, un composant formant une impédance réactive, directement monté entre une première borne d'entréeet une première borne de sortie, une connexion entre l'autre borne d'entrée et l'autre borne de sortie, et un dispositif disruptif à deux électrodes, commandé en tension, et un condensateur montés en série directement entre les bornes de sortie. The invention thus relates to a circuit for starting and supplying a low-power electric discharge lamp, comprising two input terminals intended to be connected to an alternating current source, two output terminals intended to be connected to the lamp, a component forming a reactive impedance, directly mounted between a first input terminal and a first output terminal, a connection between the other input terminal and the other output terminal, and a disruptive device with two electrodes, voltage-controlled, and a capacitor mounted in series directly between the output terminals.

Lors de l'utilisation d'un tel circuit, le dispositif disruptif est destiné à présenter un claquage à chaque demi-cycle du courant de l'alimentation, avant l'amorçage de la lampe et, lorsqu'il cesse de conduire du fait de la réduction de la tension d'alimentation, il provoque la création entre les bornes de sortie d'une pointe de tension destinée à l'amorçage de la lampe, la tension de crête entre les bornes de sortie, lorsque la lampe a été amorcée, ne suffisant pas à provoquer le claquage bien que la lampe fonctionne. When using such a circuit, the disruptive device is intended to present a breakdown at each half-cycle of the supply current, before the ignition of the lamp and, when it stops driving due to the reduction in the supply voltage, it causes the creation between the output terminals of a voltage spike intended for starting the lamp, the peak voltage between the output terminals, when the lamp has been started, not sufficient to cause breakdown although the lamp is operating.

Dans un circuit particulier selon l'invention, le composant ayant une impédance réactive est une self de charge. Dans un tel circuit, un condensateur destiné à corriger le facteur de puissance est avantageusement monté entre les bornes d'entrée. In a particular circuit according to the invention, the component having a reactive impedance is a load reactor. In such a circuit, a capacitor intended to correct the power factor is advantageously mounted between the input terminals.

Dans un autre circuit particulier selon l'invention, le composant ayant une impédance réactive comporte une self de charge et un condensateur de correction du facteur de puissance, montés en série. Dans ce circuit, un dispositif disruptif supplémentaire à deux électrodes,commandé en tension, est avantageusement monté en série avec un dispositif à conduction unidirectionnelle, entre les bornes de sortie. In another particular circuit according to the invention, the component having a reactive impedance comprises a load reactor and a power factor correction capacitor, connected in series. In this circuit, an additional disruptive device with two electrodes, voltage-controlled, is advantageously mounted in series with a unidirectional conduction device, between the output terminals.

D'autres caractéristiques et avantages de deux circuits selon l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre faite à titre purement illustratif en référence aux dessins annexés sur lesquels
- les figures 1 et 2 sont des schémas électriques de deux circuits selon l'invention ; et
- la figure 3 est un diagramme des temps représentant des formes d'onde observées lors du fonctionnement du circuit de la figure 1.Other characteristics and advantages of two circuits according to the invention will emerge more clearly from the description which follows, given purely by way of illustration, with reference to the appended drawings in which
- Figures 1 and 2 are electrical diagrams of two circuits according to the invention; and
FIG. 3 is a time diagram representing waveforms observed during the operation of the circuit of FIG. 1.

La figure 1 représente un premier circuit qui comprend deux bornes d'entrée Il et I2 entre lesquelles un courant alternatif d'une source convenable est appli qué lors du fonctionnement, et deux bornes de sortie 01 et 02 auxquelles sont reliées, pendant le fonctionnement, les deux électrodes d'une lampe SL à décharge à vapeurs de sodium à basse pression et de faible puissance. FIG. 1 represents a first circuit which comprises two input terminals II and I2 between which an alternating current from a suitable source is applied during operation, and two output terminals 01 and 02 to which are connected, during operation, the two electrodes of a low-pressure, low-power sodium vapor discharge lamp SL.

Une self L de charge est montée entre les bornes I1 et 01, et un dispositif disruptif BD1 à deux électrodes, commandé en tension et de type bidirectionnel et un condensateur C1 sont montés en série entre les bornes 01 et 02. Un condensateur C2 de correction du facteur de puissance est monté entre les bornes I1 et
I2.A charging inductor L is mounted between terminals I1 and 01, and a disruptive device BD1 with two electrodes, voltage-controlled and of bidirectional type and a capacitor C1 are connected in series between terminals 01 and 02. A correction capacitor C2 of the power factor is mounted between terminals I1 and
I2.

On considère maintenant la figure 3 qui montre que, lors du fonctionnement, avant l'amorçage de la lampe SL, le dispositif disruptif BD1 présente un claquage à chaque demi-cycle de la tension d'alimentation (courbe a de la figure 3) si bien que le courant (courbe b de la figure 3) tiré de l'alimentation est en retard par rapport à la tension d'alimentation de 900 environ. We now consider FIG. 3 which shows that, during operation, before the ignition of the lamp SL, the disruptive device BD1 exhibits a breakdown at each half-cycle of the supply voltage (curve a of FIG. 3) if although the current (curve b in FIG. 3) drawn from the power supply lags behind the supply voltage of around 900.

Chaque fois que le dispositif disruptif BD1 cesse de conduire, une pointe S de tension de commutation (courbe d de la figure 3) apparaît aux bornes du dispositif BD1. Cette pointe de tension est transmise par le condensateur Cl et apparat donc entre les bornes
Ol et 02 et les électrodes de la lampe, sous forme superposée a la tension d'alimentation (courbe c de la figure 3).Each time the disruptive device BD1 stops driving, a peak S of switching voltage (curve d in FIG. 3) appears at the terminals of the device BD1. This voltage surge is transmitted by the capacitor Cl and therefore appears between the terminals
Ol and 02 and the electrodes of the lamp, in the form superimposed on the supply voltage (curve c in Figure 3).

Dans ces conditions, la lampe SL s'amorce rapidement et ensuite, elle fonctionne de manière classique,le courant étant transmis par l'intermédiaire de la self L. Lorsque la lampe SL s'est amorcée, la tension de crête apparaissant entre les bornes 01 et 02 est. trop faible pour que le dispositif disruptif BD1 présente un claquage. Le condensateur C1 et le dispositif disruptif BD1 sont donc inopérants lors du fonctionnement normal de la lampe. Under these conditions, the SL lamp starts quickly and then it operates in a conventional manner, the current being transmitted via the inductor L. When the SL lamp has started, the peak voltage appearing between the terminals 01 and 02 is. too weak for the disruptive device BD1 to have a breakdown. The capacitor C1 and the disruptive device BD1 are therefore inoperative during normal operation of the lamp.

La figure 2 représente un second circuit analogue à celui qu'on a décrit en référence à la figure 1 mais dans lequel le condensateur C2 de correction du facteur de puissance est remplacé par un condensateur
C3 monté entre la borne I1 et la self L, et une seconde diode disruptive BD2 commandée en tension et une diode redresseuse D sont montées en série entre les bornes 01 et 02.FIG. 2 represents a second circuit similar to that which has been described with reference to FIG. 1 but in which the capacitor C2 for correcting the power factor is replaced by a capacitor
C3 mounted between terminal I1 and the choke L, and a second disruptive diode BD2 voltage-controlled and a rectifier diode D are connected in series between terminals 01 and 02.

Lors du fonctionnement, avant l'amorçage de la lampe SL, le dispositif disruptif BD2 présente un claquage à chaque demi-cycle de la tension d'alimentation dans lequel la diode D est polarisée dans le sens direct si bien que le condensateur C3 se charge. Ce condensateur C3 et la diode D fonctionnent donc à la manière d'un circuit doubleur de tension et (si l'on néglige l'effet des composants BD1 et C1), le circuit tend à prendre une condition dans laquelle le potentiel entre les bornes Ol et 02 a une amplitude égale à la valeur de crête à crête de la tension d'alimentation. During operation, before ignition of the lamp SL, the disruptive device BD2 exhibits a breakdown at each half-cycle of the supply voltage in which the diode D is polarized in the forward direction so that the capacitor C3 is charged . This capacitor C3 and the diode D therefore operate in the manner of a voltage doubling circuit and (if one neglects the effect of the components BD1 and C1), the circuit tends to take a condition in which the potential between the terminals Ol and 02 has an amplitude equal to the peak-to-peak value of the supply voltage.

Les composants BD1 et C1 fonctionnent de la manière décrite précédemment en référence à la figure 1 et créent à chaque demi-cycle une pointe de tension superposée au potentiel créé entre les bornes 01 et 02 du fait du fonctionnement des composants BD2, C3 et D. The components BD1 and C1 operate in the manner described above with reference to FIG. 1 and create, at each half-cycle, a voltage peak superimposed on the potential created between the terminals 01 and 02 due to the operation of the components BD2, C3 and D.

Ainsi, une tension dont la valeur est à peu près égale à la somme de la tension d'alimentation, de crête à crête, et de l'amplitude de la pointe-de tension est appliquée temporairement aux électrodes de la lampe, à des demi-cycles alternés et permet l'amorçage de la lampe SL.Thus, a voltage whose value is approximately equal to the sum of the supply voltage, peak to peak, and the amplitude of the voltage spike is temporarily applied to the electrodes of the lamp, to half - alternating cycles and allows the ignition of the SL lamp.

Lorsque la lampe SL s'est amorcée, la tension de crête apparaissant entre les bornes 01 et 02 est trop faible pour que le dispositif BD2 présente- un claquage si bien que les composants BD2 et D deviennent inopérants lors du fonctionnement normal de la lampe. When the lamp SL has started, the peak voltage appearing between the terminals 01 and 02 is too low for the device BD2 to have a breakdown so that the components BD2 and D become inoperative during normal operation of the lamp.

Il faut noter que le dispositif disruptif
BD2 fonctionne lors de cycles alternés uniquement pendant l'amorçage et en conséquence il n'est pas nécessaire qu'il soit de type bidirectionnel.It should be noted that the disruptive device
BD2 operates in alternating cycles only during priming and therefore it does not have to be bidirectional.

De manière analogue, le dispositif disruptif BD1 n'est pas obligatoirement de type bidirectionnel si les pointes de tension d'un cycle sur deux seulement permettent l'amorçage de la lampe, mais, dans le cas du circuit de la figure 2, il faut noter que le dispositif BDl doit alors être monté dans un sens convenable par rapport à la diode D. Similarly, the disruptive device BD1 is not necessarily of the bidirectional type if the voltage peaks of only one cycle in two allow the lamp to start, but, in the case of the circuit of FIG. 2, it is necessary note that the BDl device must then be mounted in a suitable direction with respect to the diode D.

Dans un mode de réalisation particulier du circuit de la figure 1, permettant l'alimentation d'une lampe à vapeurs de sodium de 18 W par une alimentation à 50 Hz et 240 V, les détails des différents composants sont les suivants
self L 2 H
condensateur C1 0,47-1,5 pF
condensateur C2 4 pF
dispositif disruptif BD1 claquage à 100 V
Dans un mode de réalisation particulier du circuit de la figure 2 convenant à l'alimentation d'une lampe à vapeurs de sodium de 18 W à l'aide d'une alimentation à 60 Hz et 110 V, les détails des composants sont les suivants
self L 2H
condensateur C1 0,47-1,5 pF
condensateur C3 4 pF
diode D 1N4004
dispositifs disruptifs BD1 et BD2 claquage à
100 V
Bien que l'invention convienne essentiellement aux circuits d'amorçage et d'alimentation des lampes à décharge électrique à vapeurs de sodium de faible puissance, ayant par exemple une puissance de sortie de 18 ou 35 W, elle peut aussi être utilisée avantageusement, dans certains cas, pour l'alimentation d'autres types de lampes à décharge électrique de faible puissance. In a particular embodiment of the circuit of FIG. 1, allowing the supply of an 18 W sodium vapor lamp by a supply at 50 Hz and 240 V, the details of the various components are as follows
self L 2 H
capacitor C1 0.47-1.5 pF
capacitor C2 4 pF
disruptive device BD1 breakdown at 100 V
In a particular embodiment of the circuit of FIG. 2 suitable for supplying an 18 W sodium vapor lamp using a 60 Hz and 110 V supply, the details of the components are as follows
self L 2H
capacitor C1 0.47-1.5 pF
capacitor C3 4 pF
diode D 1N4004
disruptive devices BD1 and BD2 breakdown at
100 V
Although the invention is essentially suitable for the ignition and supply circuits of low-power sodium vapor electric discharge lamps, for example having an output power of 18 or 35 W, it can also be used advantageously, in in some cases, for the supply of other types of low power electric discharge lamps.

Claims

1. Low-power electric discharge lamp ignition and supply circuit (SL), said circuit being characterized in that it comprises two input terminals (I1, I2) intended to be connected to a alternating current source, two output terminals (01, 02) intended to be connected to the lamp, a component (L) having a reactive impedance, directly mounted between a first input terminal (I1) and a first output terminal (01), a connection between the other input terminal (I2) and the other output terminal (02), and a disruptive device (BD1) with two electrodes, voltage-controlled, and a capacitor (C1) mounted in series directly between the output terminals (01, 02).

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the component (L) having a reactive impedance is a load reactor, and a power factor correction capacitor (C2) is mounted between the input terminals (I1, I2).

3. Circuit according to claim 1, characterized in that the component (L) having a reactive impedance comprises a load reactor and a power factor correction capacitor (C3), connected in series.

4. Circuit according to any one of the preceding claims, characterized in that the disruptive device (BD1) with two electrodes is of the bidirectional type.

5. Circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the disruptive device (BD1) with two electrodes is of unidirectional type.

6. Circuit according to claim 3, characterized in that it further comprises a disruptive device (BD2) with two electrodes, voltage-controlled, connected in series with a device (D) with unidirectional conduction between the output terminals (01 , 02).

7. Circuit according to any one of the preceding claims, characterized in that an electric discharge lamp (SL) with low-power sodium vapors is mounted between its output terminals (01, 02).