FR2489069A1 - Dispositif d'allumage de lampe a decharge a courant electrique continu - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF D'ALLUMAGE DE LAMPE A DECHARGE A COURANT ELECTRIQUE CONTINU. CE DISPOSITIF COMPORTE UN INVERSEUR 10 AYANT UN SYSTEME COMMUTATEUR COMMANDE PAR SEMI-CONDUCTEURS TR1, TR2, UN REDRESSEUR D1, UN CIRCUIT FILTRANT 4 ET UN CIRCUIT GENERATEUR DE TENSION ELECTRIQUE ADDITIONNELLE. UNE BOBINE DE REACTANCE A BASSE FREQUENCE L2 EST INTERPOSEE ENTRE LE CONDENSATEUR C SE CHARGEANT EN TENSION ELECTRIQUE ADDITIONNELLE ET LA LAMPE A DECHARGE 6 A ALLUMER, POUR RETARDER D'ENVIRON 300MICROSECONDES OU PLUS, LE MOMENT OU L'INTENSITE DE COURANT ELECTRIQUE ATTEINT SA VALEUR DE CRETE. L'INVENTION EST APPLICABLE A L'ALLUMAGE DE LAMPES A ARC COURT A XENON.
Description
La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un dispositif d'allumage ou d'amorçage de lampe à décharge à courant électrique continu ou analogue ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, appareils, équipements et installations pourvus de tels dispositifs.
Dans l'état antérieur de la technique, il est bien connu qu'un dispositif d'allumage, généralement appelé "ballast", est employé pour allumer ou amorcer une lampe à décharge à courant électrique continu, par exemple une lampe à arc court à xénon. Les dispositifs de ballast classiques sont désavantageux en ce qu'ils sont relativement lourds; récemment cependant, des ballasts miniaturisés et légers ont été développés ou mis au point, lesquels adoptent un système commutateur commandé par semiconducteur.
A titre d'exemple, une structure de ballast existante à laquelle estincorporé un système commutateur contrôlé par semiconducteur, sera brièvément décrie et expliquée en se référant à la figure I des dessins : dans ce ballast, une source de puissance à courant électrique continu I est connectée à un inverseur ou convertisseur 10 comprenant des éléments commutateurs à semiconducteurs ou transistors
TR1 et TR2 et un transformateur T1 avec deux sorties d'enroulement secondaire dont l'une 2A est connectée à un redresseur DI. Un circuit filtre 4, composé d'une bobine de réactance LI à haute fréquence connectée au côté positif du redresseur D1 et d'un condensateur C, est connecté par l'intermédiaire d'un élément détecteur ou capteur S connecté au côté négatif du redresseur D1.La borne de sortie positive du circuit filtrant 4 est connectée, par l'intermédiaire d'un starter ou élément auxiliaire d'amorçage ou d'allumage analogue 5, à une lampe à décharge 6 au côté positif de celle-ci tandis que la borne de sortie négative est connectée à la lampe à décharge 6 au côté négatif de celle-ci. L'inverseur ou convertisseur 10 produit un courant électrique alternatif à haute fréquence HF de 20 kHz à 100 iHz et, par conséquent, la bobine de réactance ou d'inductance à haute fréquence LI, appropriée à la haute fréquence , est utilisée comme une bobine d'inductance dans le circuit flitrant 4.
TR1 et TR2 et un transformateur T1 avec deux sorties d'enroulement secondaire dont l'une 2A est connectée à un redresseur DI. Un circuit filtre 4, composé d'une bobine de réactance LI à haute fréquence connectée au côté positif du redresseur D1 et d'un condensateur C, est connecté par l'intermédiaire d'un élément détecteur ou capteur S connecté au côté négatif du redresseur D1.La borne de sortie positive du circuit filtrant 4 est connectée, par l'intermédiaire d'un starter ou élément auxiliaire d'amorçage ou d'allumage analogue 5, à une lampe à décharge 6 au côté positif de celle-ci tandis que la borne de sortie négative est connectée à la lampe à décharge 6 au côté négatif de celle-ci. L'inverseur ou convertisseur 10 produit un courant électrique alternatif à haute fréquence HF de 20 kHz à 100 iHz et, par conséquent, la bobine de réactance ou d'inductance à haute fréquence LI, appropriée à la haute fréquence , est utilisée comme une bobine d'inductance dans le circuit flitrant 4.
La lampe à décharge 6 est alimentée en énergie par le circuit principal composé de l'inverseur ou converis- seur 10, du redresseur D1 et du circuit filtrant 4 précités après stabilisation de ltétat de la lampe allumée ou amorcée.En vue du cotit d'exploitation le plus bas possible de ce circuit principal, la tension électrique de sortie du circuit principal, pour maintenir l'état initial permanent ou stable de la lampe allumée, est prévue pour être égale ou un peu supérieure à la tension électrique nominale de la lampe à déchargeg6. Cependant avec cette conception seule, la transition de la décharge luminescente, à lueur ou par effluves à la décharge par arc, qui est rencontrée au stade initial après démarrage ou amorçage de la lampe à décharge, c'est-à-dire l'allumage de celle -i au moment de l'amorçage, ne se produira pas facilement.
Afin de résoudre ce problème, un circuit de fourniture de tension électrique additionnelle ou générateur de survoltage est connecté aux bornes du condensateur C précité. Ce circuit de fourniture de tension électrique additionnelle ou générateur de survoltage se compose ordinairement d'un transformateur, d'un redresseur, d'une résistance et d'un condensateur de charge de tension électrique additionnelle; cependant dans l'exemple représenté sur la figure 1, le transformateur TI est pourvu d'une seconde sortie 2B dont l'une des extrémités est connectée,par l'intermédiaire d'un circuit monté en série, composé d'une diode redresseuse
D2 et d'une résistance R1, au côté positif du condensateur C faisant partie du circuit filtrant 4 précité, l'autre extrémité étant connectée au côté négatif dudit condensateur C. Comme cela ressort de l'exposé précédent, dans cet exemple, le transformateur TI est ordinairement utilisé à la fois par le circuit principal et par le circuit fournisseur de tension électrique additionnelle tandis que le condensateur C est aussi ordinairement employé pour le circuit filtrant 4 et pour le condensateur de charge de tension électrique additionnelle.
D2 et d'une résistance R1, au côté positif du condensateur C faisant partie du circuit filtrant 4 précité, l'autre extrémité étant connectée au côté négatif dudit condensateur C. Comme cela ressort de l'exposé précédent, dans cet exemple, le transformateur TI est ordinairement utilisé à la fois par le circuit principal et par le circuit fournisseur de tension électrique additionnelle tandis que le condensateur C est aussi ordinairement employé pour le circuit filtrant 4 et pour le condensateur de charge de tension électrique additionnelle.
Par ailleurs, le signal, provenant de l'élément capteur ou détecteur de courant précité S, est appliqué en tant que signal de réaction ou de rétro-action, à un circuit de commande ou de réglage de largeur ou de durée d'impulsion 8 composé d'un amplificateur d'erreur EA connecté à une source de tension électrique de référence
Vref et d'un modulateur d'impulsions en durée ou par impulsions à largeur variable PWM connecté à un oscillateur
OSC pour régler , c'est-à-dire pour augmenter ou diminuer la durée ou largeur d'impulsion de commutation des éléments commutateurs précités à semiconducteursTR1 et TR2 par l'intermédiaire d'un circuit d'attaque ou d'excitation 9 en contrôlant ou commandant ainsi l'intensité du courant électrique fourni à la lampe à décharge 6, de façon que cette intensité soit constante.
Vref et d'un modulateur d'impulsions en durée ou par impulsions à largeur variable PWM connecté à un oscillateur
OSC pour régler , c'est-à-dire pour augmenter ou diminuer la durée ou largeur d'impulsion de commutation des éléments commutateurs précités à semiconducteursTR1 et TR2 par l'intermédiaire d'un circuit d'attaque ou d'excitation 9 en contrôlant ou commandant ainsi l'intensité du courant électrique fourni à la lampe à décharge 6, de façon que cette intensité soit constante.
Lorsque le starter ou organe d'amorçage 5 est actionné, de manière que la lampe à décharge 6 subisse une rupture diélectrique ou décharge disruptive, beaucoup d'énergie de charge du condensateur C se décharge instantanément d'abord en donnant ainsi naissance à la transition passant de la décharge luminescente, à lueur ou par effluves à la décharge par arc, qui est constatée pendant le stade initial d'allumage, de sorte que la lampe à décharge 6 prend 11 état subséquent d'allumage en régime permanent.
Dans le dispositif d'allumage classique d'une telle structure, pour lampe à décharge à courant électrique continu , aucune transition continue ou régulière et positive , pour passer de la décharge luminescente, à lueur ou par effluves à la décharge par arc, n'a encore été accomplie; il s'est avéré qu'un allumage raté se produit encore dans beaucoup de cas. Une explication succinte sera donnée ici à ce sujet.Comme le condensateur C, ayant été chargé par le circuit fournisseur de tension électrique additionnelle, décharge brusquement le potentiel électrique chargé au temps t0 lorsque le starter ou dispositif d'amorçage 5 est actionné, la tension électrique de lampe
VL , au moment d'amorçage de la lampe à décharge 6, chute depuis le niveau de la tension électrique additionnelle VA comme cela est indiqué sur la figure 2(A); il en résulte que l'intensitc IL du courant électrique de lampe s'accroît soudainement à .l'instant t0 et atteint une intensité de courant électrique de pointe ou de crête au temps t1 succédant immédiatement au temps t0 , puis décroît comme cela est représenté sur la figure 2(3). Au moment t2 la tension électrique de lampe VL est d'environ 1,5 à 3 fois supérieure à la tension électrique nominale ou de service V3 de la lampe, pendant que l'intensité de courant électrique de lampe IL diminue de façon à devenir inférieure à la moitié de l'intensité de courant électrique nominale de lampe 13 .En outre, à l'instaift tg, après un moment à partir de l'instant t2, la lampe à décharge 6 arrive à parvenir à 1 'état allumé en régime permanent , conformément aux-caractéristiques de régime de service de la lampe à décharge 6. Pendant que le temps s'écoule de l'instant t2 à l'instant t3 , 1 'allumage manqué ou infructueux se produit, de sorte que la lampe à décharge 6 n'est finalement pas allumée.
VL , au moment d'amorçage de la lampe à décharge 6, chute depuis le niveau de la tension électrique additionnelle VA comme cela est indiqué sur la figure 2(A); il en résulte que l'intensitc IL du courant électrique de lampe s'accroît soudainement à .l'instant t0 et atteint une intensité de courant électrique de pointe ou de crête au temps t1 succédant immédiatement au temps t0 , puis décroît comme cela est représenté sur la figure 2(3). Au moment t2 la tension électrique de lampe VL est d'environ 1,5 à 3 fois supérieure à la tension électrique nominale ou de service V3 de la lampe, pendant que l'intensité de courant électrique de lampe IL diminue de façon à devenir inférieure à la moitié de l'intensité de courant électrique nominale de lampe 13 .En outre, à l'instaift tg, après un moment à partir de l'instant t2, la lampe à décharge 6 arrive à parvenir à 1 'état allumé en régime permanent , conformément aux-caractéristiques de régime de service de la lampe à décharge 6. Pendant que le temps s'écoule de l'instant t2 à l'instant t3 , 1 'allumage manqué ou infructueux se produit, de sorte que la lampe à décharge 6 n'est finalement pas allumée.
La cause d'un tel phénomène a été étudiée en partant de plusieurs points de vue différents; il a ainsi été estimé que le phénomène est causé par le fait que l'intensité de courant électrique de pointe ou de crête Ip apparat trop tôt. Plus particulièrement, c'est à l'instant tl, immédiatement après que le starter ou dispositif d'amorçage 5 a été actionné comme cela-a été décrit précédemment, que l'intensité de courant électrique de lampe IL atteint la valeur maximale de pointe ou de crête Ip . A ce moment, la tension électrique de lampe VL est suffisamment élevée pour donner naissance à la seule décharge luminescente, à lueur ou par effluves En outre, comme la cathode de la lampe à décharge 6 n'a pas encore eté suffisamment chauffée, ltécoulement du courant électrique à intensité de pointe ou de crête Ip a seulement pour résultat l'accroissement de l'aire de la région, sur la surface de cathode, où se produit la décharge luminescente , à lueur ou par effluves avec une densité de courant électrique constante. Cela signifie que l'écoulement du courant électrique d'intensité de pointe ou de crête Ip ne contribuera pas à rendre la tache d'arc nécessaire pour la transition de passage à la décharge en arc.Ceci signifie que, pour faciliter la transition de passage de la décharge luminescente, à lueur ou par effluves à la décharge en arc, il est nécessaire d'appliquer beaucoup d'énergie de charge en provenance du circuit générateur de tension électrique additionnelle à la lampe à décharge par l'intermédiaire du condensateur C et de tenir compte aussi du moment où l'intensité de courant électrique de pointe ou de crête Ip apparaît. La simple fourniture de cette grande quantité d'énergie de charge à la lampe à décharge n'aura pas toujours pour résultat un allumage réussi de la lampe à décharge.
Par conséquent en résumé, la présente invention a pour but de créer un dispositif d'allumage nouveau et perfectionné pour lampe à décharge à courant électrique continu, adoptant un système commutateur commandé par semiconducteur. A cet effet, le dispositif d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu est caractérisé, conformément à la présente invention, en ce qu'au moment de l'amorçage de l'allumage de la lampe à décharge à courant électrique continu, la transition, pour passer de la décharge luminescente, à lueur ou par effluves à la décharge en arc, est facilitée de façon à allumer positivement la lampe à décharge après que la lampe ait été amorcée pour s'allumer.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs illustrant divers modes de réalisation spécifiques actuellement préférés de l'invention et dans lesquels
- la figure I représente un schéma de circuit explicatif d'un dispositif classique d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu;;
- les figures 2(A) et 2(B) sont aussi des diagrammes explicatifs montrant les caractéristiques de variation respectivement de la tension électrique de lampe en fonction du temps et de l'intensité de courant électrique de lampe en fonction du temps du dispositif classique d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu représenté sur la figure 1;
- la figure 3 représente un schéma de circuit explicatif du dispositif d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu conforme à la présente invention;
- la figure 4 représente un schéma de circuit montrant un exemple de source d'alimentation de puissance à courant électrique continu;;
- la figure 5 représente un schéma de circuit montrant un exemple d'élément capteur- ou détecteur de courant électrique et de circuit de commande de durée d'impulsion;
- la figure 6 représente un schéma de circuit montrant un exemple d'amplificateur d'erreur;
- la figure 7 représente un schéma de circuit illustrant un exemple d'oscillateur;
- les figures 8(A) à 8(C) représentent respectivement les formes d'onde de sortie de l'oscillateur, le circuit générateur d'ondes en dents de scie et le circuit de réglage de temps mort;
- la figure 9 représente un schéma de circuit montrant un exemple de circuit générateur d'ondes en dents de scie;
- la figure 10 représente également un schéma de circuit illustrant un exemple de circuit de réglage de temps mort;;
- la figure Il représente un schéma de circuit montrant un exemple de circuit d'attaque ou d'excitation;
- la figure 12 représente un schéma de circuit montrant un exemple de source auxiliaire d'alimentation de puissance;
- la figure 13 représente un schéma de circuit montrant un exemple de starter ou de dispositif analogue d'amorçage;
- les figures 14(A) et 14(B) sont des diagrammes explicatifs des caractéristiques de variation respectivement de la tension électrique de lampe en fonction du temps et de l'intensité du courant électrique de lampe en fonction du temps, du dispositif représenté sur la figure 3; et
- la figure 15 représente un schéma de circuit montrant une partie essentielle d'une autre forme d'exécution du dispositif d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu selon l'invention.
- la figure I représente un schéma de circuit explicatif d'un dispositif classique d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu;;
- les figures 2(A) et 2(B) sont aussi des diagrammes explicatifs montrant les caractéristiques de variation respectivement de la tension électrique de lampe en fonction du temps et de l'intensité de courant électrique de lampe en fonction du temps du dispositif classique d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu représenté sur la figure 1;
- la figure 3 représente un schéma de circuit explicatif du dispositif d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu conforme à la présente invention;
- la figure 4 représente un schéma de circuit montrant un exemple de source d'alimentation de puissance à courant électrique continu;;
- la figure 5 représente un schéma de circuit montrant un exemple d'élément capteur- ou détecteur de courant électrique et de circuit de commande de durée d'impulsion;
- la figure 6 représente un schéma de circuit montrant un exemple d'amplificateur d'erreur;
- la figure 7 représente un schéma de circuit illustrant un exemple d'oscillateur;
- les figures 8(A) à 8(C) représentent respectivement les formes d'onde de sortie de l'oscillateur, le circuit générateur d'ondes en dents de scie et le circuit de réglage de temps mort;
- la figure 9 représente un schéma de circuit montrant un exemple de circuit générateur d'ondes en dents de scie;
- la figure 10 représente également un schéma de circuit illustrant un exemple de circuit de réglage de temps mort;;
- la figure Il représente un schéma de circuit montrant un exemple de circuit d'attaque ou d'excitation;
- la figure 12 représente un schéma de circuit montrant un exemple de source auxiliaire d'alimentation de puissance;
- la figure 13 représente un schéma de circuit montrant un exemple de starter ou de dispositif analogue d'amorçage;
- les figures 14(A) et 14(B) sont des diagrammes explicatifs des caractéristiques de variation respectivement de la tension électrique de lampe en fonction du temps et de l'intensité du courant électrique de lampe en fonction du temps, du dispositif représenté sur la figure 3; et
- la figure 15 représente un schéma de circuit montrant une partie essentielle d'une autre forme d'exécution du dispositif d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu selon l'invention.
La présente invention sera mieux comprise à partir de la description suivante, faite, à titre d'exemple, de modes de réalisation préférés, non limitatifs, qui est donnée seulement à titre d'illustration en se référant aux dessins annexés.
En se reportant maintenant à la figure 3, une source d'alimentation de puissance à courant électrique continu, un inverseur ou convertisseur 10 composé d'éléments commutateurs semiconducteurs TRI et TR2 et d'un transformateur TI, un redresseur D1, un élément détecteur ou capteur de courant électrique S, un circuit filtrant 4 composé d'une bobine d'inductarce ou de réactance à haute fréquence L1 et d'un condensateur C, un circuit fournisseur de tension électrique additionnelle, un circuit de commande ou de réglage de durée d'impulsion 8 et un circuit d'attaque ou d'excitation 9, qui sont semblables à ceux décrits précédemment en corrélation avec le dispositif classique représenté sur la figure 1, forment ensemble un système de circuit tel que représenté sur la figure 3; dans ce système de circuit, le condensateur C, dans le circuit filtrant 4, est connecté, par la sortie positive de celui-ci, au côté positif de la lampe à décharge 6 au moyen d'un starter ou dispositif analogue d'amorçage 5 tandis que le côté de sortie négative dudit condensateur C est connecté à travers une bobine dtinductance ou de réactance à basse fréquence L2 à la lampe à décharge 6 au c8té négatif de celle-ci.
Dans le système de circuit précité, la source d'alimentation de puissance à courant électrique continu I utilisée est un circuit de puissance à courant électrique continu qui est formé par un redresseur en pont RC1 connecté à une source commerciale d'alimentation de puissance à courant électrique alternatif AC et par un condensateur C5 connecté au redresseur RCI à la borne de sortie de celui-ci comme cela est indiqué sur la figure 4.
Dans l'exemple d'élément détecteur ou capteur de courant électrique S et de circuit de commande ou de réglage de largeur d'impulsion 8 représentés sur la figure 5, l'élément détecteur de courant électrique S comprend une résistance détectrice de courant électrique R5. La source de tension électrique de référence Vref est formée par un circuit monté en série composé d'une diode de Zener DZI mise à la masse ou à la terre et d'une résistance R8 connectée à une source auxiliaire de puissance 20 (+E), BqueDesera décriteultérieurement; ; la grandeur de sortie, provenant du point commun de connexion ou de jonction entre diode de Zener DZ1 et la résistance R8 précitées, est appliquée , conjointement avec la grandeur de sortie provenant dudit élément détecteur de courant électrique S, respectivement aux deux bornes d'entrée de l'amplificateur d'erreur EA.
Un exemple d'amplificateur d'erreur EA est représenté sur la figure 6. Comme on le voit sur cette figure, l'amplificateur d'erreur EA comporte un amplificateur opérationnel OPA1 conjointement avec des résistances diviseuses de tension électrique R10 et RIi, qui produisent un signal d'inversion d'entrée à l'amplificateur opérationnel OPTAI en provenance des sorties de l'élément détecteur de courant électrique S et de la source de tension électrique de référence Vref précités , et des résistances diviseuses de tension électrique R12 et R13 qui produisent un signal de non-inversion d'entrée à l'amplificateur opérationnel OPTAI en provenance des sorties précitées.
Les repères R14, RIS et R16 désignent des résistances et le repère C10 désigne un condensateur compensateur de phase. Le signal de sortie , provenant de l'amplificateur opérationnel OPA1, croit ou décroît en niveau par référence à l'intensité de courant électrique nominale ou de service de la lampe à décharge 6, c'est-à-dlre qu'il augmerrte de niveau avec l'accroissement de l'intensité de courant électrique s'écoulant réellement lorsque le signal d'inversion d'entrée décroît tandis que le signal de sortie croîtra avec la décroissance de l'intensité de courant électrique de lampe.
La figure 7 représente un exemple de circuit oscillateur OSC; dans ce circuit, les repères NOTI et NOT2 désignent des circuits NON ou inverseurs, les repères
D5 et D6 désignent des diodes, les repères R18 et R19 désignent des résistances et les repères C15 et C16 désignent des condensateurs respectivement. Cet oscillateur
OSC engendre un signal de sortie carré, rectangulaire ou en créneaux VOSC comme cela est indiqué sur la figure 8(A).
D5 et D6 désignent des diodes, les repères R18 et R19 désignent des résistances et les repères C15 et C16 désignent des condensateurs respectivement. Cet oscillateur
OSC engendre un signal de sortie carré, rectangulaire ou en créneaux VOSC comme cela est indiqué sur la figure 8(A).
Le modulateur de durée d'impulsion PWM, représenté sur la figure 5, comprend un circuit générateur de signaux à ondes en dents de scie RAMP qui, recevant le signal en provenance de l'oscillateur OSC, produit un signal à ondes en dents de scie. Cet exemple de circuit générateur de signaux à ondes en dents de scie RAMP comprend, comme cela est indiqué sur la figure 9, un circuit NON ou inverseur
NOT5 auquel est appliqué le signal provenant de l'oscilla- teur OSC, un transistor TR5 connecté , par la base de celui-ci à travers une résistance 20,audit circuit NON ou inverseur NOT5 et un amplificateur opérationnel OPA5 connecté, au moyen d'une résistance R21, au transistor
TR5 au collecteur de celui-ci. Les repères R22 et R23 désignent des résistances et le repère C20 désigne un condensateur.Le circuit générateur de signaux à ondes en dents de scie RAMP produit un signal à ondes de scie de la même fréquence que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur OSC comme cela est indiqué sur la figure 8(B).
NOT5 auquel est appliqué le signal provenant de l'oscilla- teur OSC, un transistor TR5 connecté , par la base de celui-ci à travers une résistance 20,audit circuit NON ou inverseur NOT5 et un amplificateur opérationnel OPA5 connecté, au moyen d'une résistance R21, au transistor
TR5 au collecteur de celui-ci. Les repères R22 et R23 désignent des résistances et le repère C20 désigne un condensateur.Le circuit générateur de signaux à ondes en dents de scie RAMP produit un signal à ondes de scie de la même fréquence que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur OSC comme cela est indiqué sur la figure 8(B).
Un comparateur COMI du modulateur de durée d'impulsion PWM compare le signal de sortie,provenant de l'amplificateur d'erreur précité EA (représenté en lignes discontinues en traits interrompus sur la figure 8(B), par exemple),au signal de sortie provenant du circuit générateur de signaux à ondes en dents de scie RAMP pour produire un signal de sortie de "bas niveau" quand la tension électrique de sortie VEA provenant de l'amplificateur d'erreur EA est supérieure à la tension électrique du signal à ondes en dents de scie, et un signal de sortie de "haut niveau" lorsque la tension électrique de sortie
VEA est inférieure.
VEA est inférieure.
La grandeur de sortie, provenant d'une porte ET
AND1, estun produit logique de la grandeur de sortie du comparateur précité COM1 par le signal de sortie VOSC de l'oscillateur OSC et, par conséquent, la grandeur de sortie est un signal modulé en durée d'impulsion de la grandeur de sortie VOSC de l'oscillateur OSC.
AND1, estun produit logique de la grandeur de sortie du comparateur précité COM1 par le signal de sortie VOSC de l'oscillateur OSC et, par conséquent, la grandeur de sortie est un signal modulé en durée d'impulsion de la grandeur de sortie VOSC de l'oscillateur OSC.
La grandeur de sortie de la porte ET ANDS est appliquée à la borne d'entrée T d'un circuit flip-flop ou multivibrateur bistable ou bascule FF et les sorties des portes ET AND2 et AND3, connectées aux bornes de sortie
Q et Q dudit circuit flip-flop ou multivibrateur bistable ou bascule FF, sont le produit logique des grandeurs de sortie du circuit formant bascule FF, de la porte ET AND1 et d'un circuit de réglage de temps mort DEAD.
Q et Q dudit circuit flip-flop ou multivibrateur bistable ou bascule FF, sont le produit logique des grandeurs de sortie du circuit formant bascule FF, de la porte ET AND1 et d'un circuit de réglage de temps mort DEAD.
Le circuit de réglage de temps mort DEAD sert à empêcher les éléments commutateurs à semiconducteurs TRI et
TR2 de subir une conduction à courants électriques croisés qui a pour effet de rendre les deux éléments commutateurs conducteurs en même temps , en raison de la période prolongée de conduction ( durée d'emmagasinage ) due à la charge emmagasinée dans les bases des éléments TRI et TR2; comme cela est indiqué sur la figure 10, par exemple, ce circuit est formé par un comparateur CONS auquel sont appliqués le signal de sortie du générateur de signaux à ondes en dents de scie RAMP et la tension électrique +E de la source auxiliaire de puissance 20 shuntée par des résistances diviseuses de tension électrique R25 et R26 branchées en parallèle.La forme d'onde de sortie VDEAD de ce circuit de réglage de temps mort DEAD est telle que représentée sur la figure 8 (C) par exemple et c'est seulement pendant que ce signal est à un haut niveau que les portes ET AND2 et AND3 sont ouvertes.
TR2 de subir une conduction à courants électriques croisés qui a pour effet de rendre les deux éléments commutateurs conducteurs en même temps , en raison de la période prolongée de conduction ( durée d'emmagasinage ) due à la charge emmagasinée dans les bases des éléments TRI et TR2; comme cela est indiqué sur la figure 10, par exemple, ce circuit est formé par un comparateur CONS auquel sont appliqués le signal de sortie du générateur de signaux à ondes en dents de scie RAMP et la tension électrique +E de la source auxiliaire de puissance 20 shuntée par des résistances diviseuses de tension électrique R25 et R26 branchées en parallèle.La forme d'onde de sortie VDEAD de ce circuit de réglage de temps mort DEAD est telle que représentée sur la figure 8 (C) par exemple et c'est seulement pendant que ce signal est à un haut niveau que les portes ET AND2 et AND3 sont ouvertes.
La figure 11 représente un exemple de circuit d'attaque ou d'excitation 9. Dans cet exemple, le circuit d'attaque 9 comprend deux transistors TRIO et TR11 connectés l'un à l'autre par leurs émetteurs et auxquels est appliquée la-grandeur de sortie du circuit précité de commande de durée d'impulsion 8, ainsi qu'un transformateur
T5. Les repères R30 et R31 désignent des résistances et les repères D10 et DII désignent des diodes. Les bornes de sortie a et b sont connectées aux éléments commutateurs à semiconducteursTR1 et TR2 respectivement aux bases de ceux-ci et la borne c , du point intermédiaire de l'enroulement primaire du transformateur T5, est connectée à la jonction N, indiquée sur la figure 3, des émetteurs mutuellement connectés des éléments commutateurs TRI et
TR2. Le point intermédiaire de l'enroulement secondaire du transformateur T5 est connecté à la source auxiliaire de puissance 20.
T5. Les repères R30 et R31 désignent des résistances et les repères D10 et DII désignent des diodes. Les bornes de sortie a et b sont connectées aux éléments commutateurs à semiconducteursTR1 et TR2 respectivement aux bases de ceux-ci et la borne c , du point intermédiaire de l'enroulement primaire du transformateur T5, est connectée à la jonction N, indiquée sur la figure 3, des émetteurs mutuellement connectés des éléments commutateurs TRI et
TR2. Le point intermédiaire de l'enroulement secondaire du transformateur T5 est connecté à la source auxiliaire de puissance 20.
La figure 12 représente un exemple de source auxiliaire de puissance -20 qui applique une tension électrique requise à l'amplificateur d'erreur EA, au modulateur de durée d'impulsion PWM, à la source de tension électrique de référence Vref et au circuit d'attaque 9 précités. Cet exemple de source auxiliaire de puissance 20 comprend un transformateur T10 dont l'enroulement primaire est connecté à la source commerciale d'alimentation de puissance à courant électrique alternatif, et un redresseur RC5 connecté à l'enroulement secondaire du transformateur T10 pour produire une tension électrique constante à courant continu +E stabilisée par des diodes de Zener DZ5 et DZ6, des transistors TRIS, TRI 6- et TR17, des condensateurs C25,
C26 et C27, airsi que des résistances R35, R36, R37, R38 et R39.
C26 et C27, airsi que des résistances R35, R36, R37, R38 et R39.
Un exemple de starter ou de dispositif analogue d'amorçage 5 est représenté sur la figure 13; dans cet exemple, un circuit monté en série , composé d'une résis- tance R40 et d'un condensateur C30 d'excitation de starter, est connecté en parallèle aux bornes du condensateur C du circuit filtrant précité 4. Aux bornes de ce condensateur
C30 est connecté un enroulement primaire d'un transformateur à impulsions à haute tension électrique PT à travers un thyristor m, en formant un circuit fermé.A'l'enroulement secondaire du transformateur à impulsions à haute tension électrique PT est connecté l'enroulement primaire de la bobine de Tesla TC au moyen d'un condensateur de démarrage
C31 et d'une diode D20, tandis qu'un intervalle de décharge ou éclateur G est connecté en parallèle audit condensateur
C31 et audit enroulement primaire de la bobine de Tesla TC, ces trois éléments formant un circuit fermé L'enroulement secondaire de la bobine de Tesla TC est connecté , par l'une de ses extrémités, à la borne de sortie positive du circuit filtrant précité 4 tandis que l'autre extrémité est connectée à l'anode de la lampe à décharge 6; de cette manière, l'enroulement secondaire de la bobine de Tesla TC est inséré dans le circuit fermé précité.La tension électrique d'allumage du thyristor précité Th est réglée à la tension électrique additionnelle fournie par le condensateur C précité.
C30 est connecté un enroulement primaire d'un transformateur à impulsions à haute tension électrique PT à travers un thyristor m, en formant un circuit fermé.A'l'enroulement secondaire du transformateur à impulsions à haute tension électrique PT est connecté l'enroulement primaire de la bobine de Tesla TC au moyen d'un condensateur de démarrage
C31 et d'une diode D20, tandis qu'un intervalle de décharge ou éclateur G est connecté en parallèle audit condensateur
C31 et audit enroulement primaire de la bobine de Tesla TC, ces trois éléments formant un circuit fermé L'enroulement secondaire de la bobine de Tesla TC est connecté , par l'une de ses extrémités, à la borne de sortie positive du circuit filtrant précité 4 tandis que l'autre extrémité est connectée à l'anode de la lampe à décharge 6; de cette manière, l'enroulement secondaire de la bobine de Tesla TC est inséré dans le circuit fermé précité.La tension électrique d'allumage du thyristor précité Th est réglée à la tension électrique additionnelle fournie par le condensateur C précité.
Dans cet exemple de starter ou dispositif d'amorçage 5, le condensateur C3O est chargé et déchargé de façon répétée sous l'action commutatrice du thyristor Th avec pour résultat qu'une haute tension électrique à haute fréquence est induite dans l'enroulement secondaire du transformateur à impulsions à haute tension PT en chargeant ainsi le condensateur C31. Ensuite, lorsque la tension électrique de charge du condensateur C31 atteint la tension électrique d'amorçage de décharge de l'intervalle de décharge ou éclateur G, le potentiel chargé dans le condensateur C31 est déchargé à travers l'enroulement primaire de la bobine de Tesla TC, de sorte que l'impulsion à haute tension électrique, induite dans l'enroulement secondaire de la bobine de Tesla TC, est appliquée à la lampe à décharge 6 qui sera ainsi allumée.
Dans le dispositif conforme à la présente invention, tel qu'il a été décrit dans l'exposé précédent, lorsque le starter ou dispositif d'amorçage 5 est actionné, la tension électrique de lampe VL chute depuis la tension électrique additionnelle VA du condensateur C chargé par le circuit fournisseur de tension électrique additionnelle comme cela est indiqué sur la figure 14(A), tandis que l'intensité IL du courant électrique de lampe est limitée à une valeur quelque peu plus grande que l'intensité nominale de courant électrique Ig par la bobine d'inductance ou de réactance à basse fréquence L2 comme cela est indiqué sur la figure 14(B) ; puis, elle croît progressivement et atteint l'intensité de courant électrique de pointe ou de crête 1p à l'instant t5 .En effet, à la différence du cas classique dans lequel l'intensité du courant électrique de pointe ou de crête 1p s'écoule lorsque la décharge luminescente ou à lueur se produit quand la tension électrique de lampe VL est suffisamment élevée, l'intensité de courant électrique de lampe IL S lorsque la tension électrique de lampe VL est suffisamment élevée, est supprimée à une intensité relativement faible près, en provoquant ainsi une décharge luminescente ou à lueur en un point de sommet très petit de la cathode de la lampe à décharge 6 pour chauffer la cathode tout en supprimant la valeur de crête de l'intensité de courant électrique de pointe 1p jusqu'à un bas niveau pour prolonger cette durée de chauffage de cathode, en produisant ainsi efficacement une tache d'arc sur le point de sommet de la cathode. il en résulte, dans la lampe à décharge6, quMne transition continue ou régulière de passage de la décharge luminescente ou à lueur à la décharge en arc est accomplie après le temps t5 et la lampe 6 prend positivement l'état allumé en régime permanent au moment t6 succédant imméciatement à l'-instant t5 , comme cela est indiqué sur les figures 14(A) et 14(B).
Comme cela a été décrit dans l'exposé précédent3 le moment, où l'intensité de courant électrique de pointe ou de crête Ip apparaît conjointement avec la décharge du condensateur C, est contrôlé ou commandé par la bobine d'inductaaceou de réactance à basse fréquence , conformément à la présente invention, en établissant ainsi des conditions auxquelles la tache d'arc peut être facilement réalisée.
Ainsi, la transition de passage de la décharge luminescente ou à lueur à la décharge en arc, à l'instant initial de démarrage ou d'amorçage de la lampe à décharge, est facilitée.
Dans un tel but, la bobine d'inductance ou de réactance à basse fréquence L2 peut hêtre telle que celle qui présente une caractéristique de fréquence par laquelle le moment, où l'intensité de courant électrique de pointe ou de crête Ip apparaît, peut être retardé ou différé d'environ 300 microsecondes ou plus.
La figure 15 représente la partie essentielle d'un autre mode de réalisation conforme à la présente invention.
Dans ce cas, l'insertion d'une diode D3 en parallèle avec la bobine d'inductance ou de réactance à basse fréquence L2 améliorera davantage l'aptitude d'allumage à l'amorçage de l'allumage. Une résistance peut être insérée à la place de la diode D3 précitée. De même dans l'exemple représenté sur la figure 3, la bobine de réactance à basse fréquence
L2 est interposée entre le côté négatif du condensateur C et la lampe à décharge 6; cependant, l'interposition de la bobine de réactance L2, entre le côté positif du condensateur C et la lampe à décharge 6 au lieu ou en plus de l'agencement précité, aura le même effet pour résultat.
L2 est interposée entre le côté négatif du condensateur C et la lampe à décharge 6; cependant, l'interposition de la bobine de réactance L2, entre le côté positif du condensateur C et la lampe à décharge 6 au lieu ou en plus de l'agencement précité, aura le même effet pour résultat.
Comme dans ce qui précède, la présente invention cree un dispositif d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu dans lequél la transition de passage de la décharge luminescente ou à lueur à la décharge en arc est facilitée au démarrage de l'amorçage de la décharge en permettant ainsi d'allumer positivement la lampe à décharge après l'amorçage de l'allumage.
Claims (1)
- R E V E N D I C A T I O NDispositif d'allumage de lampe à décharge à courant électrique continu, adoptant un système commutateur commandé par semiconducteurs caractérisé en ce qu'il comprend- un cil unit redresseur (D1) et un circuit filtrant (4) connectés, dans cet ordre de succession, à un inverseur (10) comportant des éléments semiconducteurs- un circuit fournisseur de tension électrique addition-nelle (20) connecté audit circuit filtrant à la sortie de celui-ci ; et- une bobine de réactance à basse frequence (L2) interposée entre le côté de sortie dudit circuit filtrant et une lampe à décharge à courant électrique continu à allumer (6).
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