FR2486754A1

FR2486754A1 - Supply network for mercury vapour discharge lamp - uses second inductor and capacitor in lamp supply to induce voltage transients on tube voltage waveform to allow lower voltage control

Info

Publication number: FR2486754A1
Application number: FR8015381A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1982-01-15
Also published as: FR2486754B1

Abstract

The electric supply control network has an extra capacitor (C2) and inductor (L2) connected between the usual capacitor (cl), inductor (L1) network, and the discharge tube (TD). The extra inductor (L2) and capacitor (CZ) introduce transient voltage spikes on the tube voltage versus time curve. These spikes provide a striking voltage which allows supply voltage to be reduced to approximately 50% of the nominal value and the light output of the tube to be correspondingly reduced. The values of second capacitance and inductance lies within set bounds if the required voltage overshot is to be obtained. For the capacitor the range is between 0.005 and 0.02 P and for the inductor LC is between 25 and 100 where C is capacitance in micro farad; L inductance in millihenries and P the rated power of the discharge tube in watts.

Description

L'invention concerne l'alimentation des tubes à de charge haute pression, en particulier des tubes à vapeur de mercure. The invention relates to the feeding of high-pressure charge tubes, in particular mercury vapor tubes.

I1 est classique d'alimenter de tels tubes, à partir du réseau alternatif, avec un condensateur en parallèle, suivi, en série c8té tube, par une inductanceballast. Cet ensemble condensateur et ballast est souvent dénommé platine d'alimentation. It is conventional to supply such tubes, from the AC mains, with a capacitor in parallel, followed, in series on a tube, by an inductance ballast. This capacitor and ballast assembly is often referred to as a power stage.

Les tubes à décharge haute pression trouvent à l'heure actuelle une large application dans le domaine de ltéclairage public. La tendance actuelle à l'économie d'6nergie veut que l'on puisse moduler l'éclairage. La façon la plus simple de le faire, consiste à agir sur la tension alternative d'alimentation. Malencontreusement, les tubes à décharge haute pression stéteignent lorsque la valeur de la tension d'alimentation disponible au moment où la lampe se réamorce est à peu près égale à la valeur maximum instantanée de la tension d'arc. High-pressure discharge tubes are currently widely used in the field of public lighting. The current trend towards energy saving is that lighting can be modulated. The easiest way to do this is to act on the AC supply voltage. Unfortunately, the high-pressure discharge tubes switch off when the value of the supply voltage available at the moment when the lamp is rebooted is approximately equal to the instantaneous maximum value of the arc voltage.

Pour les lampes au mercure, l'extinction se produit dès que la réduction de puissance atteint de 23 à 285o. For mercury lamps, extinguishing occurs as soon as the power reduction reaches 23 to 285o.

La présente invention vient proposer des moyens simples, qui améliorent sensiblement la situation et permettent une réduction de puissance de 50 sans changer les platines standard existantes. The present invention provides simple means, which substantially improve the situation and allow a power reduction of 50 without changing the existing standard plates.

Selon l'invention, on ajoute un montage sup plémentaire entre la platine proprement dite et le tube à décharge qu'elle alimente. Ce montage comporte en parallèle, de l'autre côté de l'inductance-ballast par rapport au premier condensateur, un second condensateur, qui est de faible valeur, en particulier lorsqu'on le compare au premier. According to the invention, an additional fitting is added between the plate itself and the discharge tube which it supplies. This assembly comprises in parallel, on the other side of the inductance-ballast with respect to the first capacitor, a second capacitor, which is of low value, in particular when compared to the first.

Très avantageusement, et à nouveau en série sur le second condensateur, côté tube, il est prévu une seconde inductance, également de faible valeur. Very advantageously, and again in series on the second capacitor, tube side, there is provided a second inductance, also low value.

I1 a été observé nue ces dispositions amélio rent sensiblement le comportement du tube à décharge, lorsqu'on fait baisser la tension alternative d'alimentation, comme on le verra plus loin. It has been observed that these arrangements substantially improve the behavior of the discharge tube, when the AC supply voltage is lowered, as will be seen below.

En règle générale et, dans le domaine des puissances habituelles, on peut définir la capacité du second condensateur par la relation
0,005 P < C < 0, 02P.As a general rule, and in the field of usual powers, the capacitance of the second capacitor can be defined by the relation
0.005 P <C <0.02P.

La puissance "P" étant exprimée en watts et la capacité C en microfarads.The power "P" being expressed in watts and the capacity C in microfarads.

De même la seconde inductance "L" est définie par la relation :
25 < L.C < 100
L'inductance "L" étant exprimée en millihenry et "C" en microfarad.Similarly the second inductance "L" is defined by the relation:
25 <LC <100
The inductance "L" being expressed in millihenry and "C" in microfarad.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnés pour illustrer à titre non limitatif un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, et sur lesquels
La figure 1 illustre une platine classique, alimentant directement un tube à de charge ;
La figure lA illustre des formes d'onde prises dans le circuit de la figure 1
La figure 2 illustre une platine alimentant un tube à décharge, sur lequel se trouve en parallèle un second condensateur
Les figures 2A et 2B illustrent des formes d'onde prises sur le circuit de la figure 2 ;;
La figure 3 illustre une platine alimentant un tube à décharge sur lequel se trouve en série une seconde inductance, avec en outre un second condensateur en parallèle sur l'ensemble de l'inductance et du tube placé en série.Other features and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings, given to illustrate a non-limiting embodiment of a preferred embodiment of the present invention, and on which
Figure 1 illustrates a conventional plate, directly feeding a tube to charge;
FIG. 1A illustrates waveforms taken in the circuit of FIG.
FIG. 2 illustrates a plate supplying a discharge tube, on which a second capacitor is in parallel.
Figs. 2A and 2B illustrate waveforms taken on the circuit of Fig. 2;
FIG. 3 illustrates a plate supplying a discharge tube on which a second inductor is in series, with in addition a second capacitor in parallel across the inductance and the tube placed in series.

Les figures 3A et 3B illustrent des formes d'onde Drises dans le circuit de la figure 3. Figs. 3A and 3B illustrate Drises waveforms in the circuit of Fig. 3.

Sur les figures 1 à 3, la platine proprement dite comporte en parallèle sur la tension d'alimentation un condensateur C1, dont la valeur est par exemple de 16 microFarads pour un tube de puissance de 250 Watts puis, en série côté tube, une inductance-ballast, dont la valeur est par exemple de 250 milliHenrys dans les mêmes conditions. In FIGS. 1 to 3, the plate itself has, in parallel with the supply voltage, a capacitor C1 whose value is, for example, 16 microFarads for a 250-watt power tube, then, in series on the tube side, an inductor. -ballast, whose value is for example 250 milliHenrys under the same conditions.

Par le montage de la figure 1, la platine est branchée directement aux bornes du tube à décharge
TD. Ce montage fonctionne bien avec la tension ordinaire d'alimentation réseau, dont la valeur efficace est de 220 Volts, ce qui correspond sensiblement à une valeur de crête de 310 Volts. La figure 1A illustre la tension sinusoldale d'alimentation, désignée par la référence UA.Sur le même graphique est portée la tension aux bornes de la lampe TD, notée VA1. Le fonctionnement du tube est le suivant : à chaque alternance, dès oue la tension UA atteint une valeur suffisante, le tube se met à conduire, et la tension VAI à ses bornes monte très rapidement jusqu'à une valeur qui est ici de l'ordre de 160 V, puis elle redescend rapidement à 140 V et decroit ensuite lentement jusqu'à 90 V pour s'inverser rapidement à l'alternance suivante de la tension UA lorsque celle-ci atteint une amplitude suffisante de sens inverse. Cette figure 1A illustre donc le fonctionnement de la décharge classique, avec une platine classique, pour une tension efficace d'alimentation de 220 Volts.La difficulté est que pour faire fonctionner le tube à mi-puissance, il est nécessaire de faire tomber la tension d'alimentation en valeur efficace jusqu'à 160 Volts, ce qui correspond à une amplitude de crête d'environ 227 Volts. A ce niveau, le tube s'é- teint. Il apparaît que la tension d'alimentaton, en valeur instantanée, ne prend plus, par rapport à la ten sion d'arc du tube, une valeur suffisante pour assurer un rdamorçage correct de celui-ci après chaque alternance.By the assembly of FIG. 1, the plate is connected directly to the terminals of the discharge tube
TD. This arrangement works well with the ordinary power supply voltage, whose effective value is 220 volts, which corresponds substantially to a peak value of 310 volts. FIG. 1A illustrates the sinusoidal supply voltage, denoted by the reference UA. On the same graph, the voltage across the terminals of the lamp TD, denoted VA1, is plotted. The operation of the tube is as follows: at each alternation, when the voltage UA reaches a sufficient value, the tube begins to conduct, and the voltage VAI at its terminals rises very rapidly to a value which is here the order of 160 V, then it drops down quickly to 140 V and then slowly decreases to 90 V to reverse quickly to the next alternation of the voltage UA when it reaches a sufficient amplitude in the opposite direction. This FIG. 1A thus illustrates the operation of the conventional discharge, with a conventional stage, for an effective supply voltage of 220 volts. The difficulty is that, in order to make the tube work at half power, it is necessary to drop the voltage. power supply effective value up to 160 volts, which corresponds to a peak amplitude of about 227 volts. At this point, the tube turns off. It appears that the supply voltage, in instantaneous value, no longer takes, with respect to the arc voltage of the tube, a sufficient value to ensure a correct rdamor of it after each alternation.

Dans le montage de la figure 2, il s'ajoute en parallèle sur la sortie de la platine un second condensateur C2 dont la valeur est par exemple de 2,5 micro
Farads, pour une lampe au Mercure de 250 W. La figure 2A illustre le fonctionnement du circuit de la figure 2, à la tension nominale d'alimentation, qui est de 220 Volts efficaces, pour 310 Volts en valeur de crête.In the assembly of FIG. 2, there is added in parallel on the output of the board a second capacitor C2 whose value is for example 2.5 micro
Farads, for a 250 W Mercury lamp. FIG. 2A illustrates the operation of the circuit of FIG. 2, at the nominal supply voltage, which is 220 volts rms, for 310 volts peak value.

Il apparaît sur la figure 2A, que la présence du condensateur réhausse légèrement la tension de réamorçage du tube à chaque alternance, jusqu'à une valeur de 190 Volts environ (courbe VA2 de la figure 2 A).It appears in FIG. 2A that the presence of the capacitor slightly raises the resetting voltage of the tube at each alternation up to a value of about 190 volts (curve VA2 of FIG. 2 A).

Le demandeur a effectué des essais avec le montage de la figure 2, en faisant baisser la tension d'alimentation~jusqu'à 160 Volts efficaces ou 227 Volts en valeur de crête. On observe alors que la tension aux bornes de la lampe VD2 (figure 2B) atteint au moment de l'amorçage de la lampe une valeur de 240 Volts. Cette valeur permet déjà un fonctionnement convenable et-stable des tubes, même avec une tension d'alimentation aussi réduite. Le montage de la figure 2 présente cependant l'inconvénient d'augmenter la consommation du tube proportionnellement à la valeur de la capacité C2. The applicant has performed tests with the assembly of Figure 2, by lowering the power supply ~ up to 160 Volts effective or 227 Volts peak value. It is then observed that the voltage at the terminals of the lamp VD2 (FIG. 2B) reaches at the time of igniting the lamp a value of 240 volts. This value already allows a proper and stable operation of the tubes, even with such a reduced supply voltage. However, the assembly of FIG. 2 has the disadvantage of increasing the consumption of the tube in proportion to the value of the capacitor C2.

Pour une lampe de 250 W avec un ballast consommant 25 W, la puissance consommée est 250 + 25 = 275 W avec une capacité de 2,5 microFarads en parallèle sur le tube. La puissance consommée s'4lève à 295 W, ce qui est un inconvénient. For a 250W lamp with a 25W ballast, the power consumed is 250 + 25 = 275W with a capacity of 2.5 microFarads in parallel on the tube. The power consumed amounts to 295 W, which is a disadvantage.

La figure 3 propose un montage qui s'affranchit en grande partie de cet inconvénient. En ce montage prélérentiel, il est ajoute en série, entre le se cond condensateur C2 et le tube TD, une seconde inductance L2 dont la valeur est de l'ordre de 20 millilienrys pour un tube de 250 ,r. Les courbes des figures 3A et 3B illustrent le fonctionnement de ce circuit de la figure 3. Sur la figure 3A, à la tension nominale de 220 Volts efficaces et 310 Volts crête, on observe que les pointes de tension à l'amorçage du tube atteignent 240 Volts. Figure 3 proposes an assembly which largely free of this disadvantage. In this prerelential assembly, a second inductance L2 is added in series, between capacitor C2 and tube TD, the value of which is of the order of 20 millilienrys for a tube of 250, r. The curves of FIGS. 3A and 3B illustrate the operation of this circuit of FIG. 3. In FIG. 3A, at the nominal voltage of 220 V and 310 V, it is observed that the voltage peaks at the beginning of the tube reach 240 Volts.

On voit également que la montée de la tension aux bornes du tube devient extrêmement rapide, ce qui assure dans les meilleures conditions le réamorçage de la lampe à chaque alternance : on "crève" le plasma situé à l'interieur de la lampe.It is also seen that the rise of the voltage across the tube becomes extremely fast, which ensures in the best conditions the reboot of the lamp at each alternation: "burst" the plasma located inside the lamp.

Sur la figure 3B, pour une tension d'alimentation de 160 Volts efficaces et 220 Volts crête, on voit que la tension au moment du réamorçage s'relève encore davantage, jusqu'à 255 Volts. De la sorte, on est certain que le tube fonctionne dans d'excellentes conditions, même à mi-puissance. D'autre part, en prévovant une cellule additionnelle constituée d'un condensateur et d'une inductance, le montage de la figure 3 permet de ramener la puissance consommée à la valeur nominale de la consommation. In FIG. 3B, for a power supply voltage of 160 volts RMS and 220 volts peak, it can be seen that the voltage at the moment of resetting is even higher, up to 255 volts. In this way, it is certain that the tube operates in excellent conditions, even at half power. On the other hand, by anticipating an additional cell consisting of a capacitor and an inductor, the assembly of FIG. 3 makes it possible to reduce the power consumed to the nominal value of the consumption.

Bien entendu, l'exemple qui vient d'être décrit est susceptible de nombreuses variantes, en tenant compte des valeurs des composants de la platine proprement dite (L1, C15 ainsi que de la puissance des tubes à vapeur de mercure qui est utilisée, et des autres paramètres qui entrent en ligne de compte. Of course, the example which has just been described is capable of numerous variants, taking into account the values of the components of the plate itself (L1, C15 as well as the power of the mercury vapor tubes which is used, and other parameters that come into play.

Le demandeur préfère actuellement les combinaisons suivantes qui tiennent compte principalement de la puissance des tubes à vapeur de mercure, et sont données dans l'ordre puissance, capacité, inductance
120 Watts 1,25 NicroFarads 40 milliHenrys
250 Watts 2,5 MicroFarads 20 milliHenrys
400 Watts 4 MicroFarads 12,5 milliHenrys
Bien entendu, la présente invention n'est pas limite au ode de réalisation décrit et s'entend à toutes variantes conformes à son esprit. Applicant currently prefers the following combinations that primarily account for the power of mercury vapor tubes, and are given in order of power, capacitance, inductance
120 Watts 1.25 NicroFarads 40 milliHenrys
250 Watts 2.5 MicroFarads 20 milliHenrys
400 Watts 4 MicroFarads 12.5 milliHenrys
Of course, the present invention is not limited to the embodiment described and is intended for all variants within its spirit.

Claims

EVEiDICATIONS

1 - Power supply assembly for high-pressure discharge tube, in particular for mercury vapor tube, of the type comprising a supply stage which comprises in parallel a capacitor, then, in series on the tube side inductance ballast, charac terisd nar the fact that it comprises, in parallel on the other side of the inductance-ballast, a second capacitor, of low value.

2 - Assembly according to claim 1, characterized in that it comprises, again in series on the second capacitor, and tube side, a second inductance, also low value.

3 - Assembly according to claim 2, characterized in that the capacitance of the second capacitor expressed in microFarads is defined by the relation:

0.005 P (C (0.02 P where P is the power of the tube expressed in Watts and the second inductance is defined by the relation:

<L.C. <100 where L is the inductance, expressed in milliHenrys.

4 - bridging according to claim 3, characterized in that the capacitance of the second capacitor expressed in microFarads, is equal to 0.01 times the value of the power of the tube, expressed in Watts, and the value of the inductance is defined by the relation: LC = 50, the second induction L being expressed in milliHenrys and the second capacitor C being expressed in micro

Farads.