FR2577100A1

FR2577100A1 - Ballast pour des lampes a decharge a haute pression, notamment pour des lampes a vapeur de sodium

Info

Publication number: FR2577100A1
Application number: FR8601583A
Authority: FR
Inventors: Zoltan Feher; Arpad Karpat; Janos Melis; Andras Szeverenyi; Bela Waldinger; Rudolf Sirato
Original assignee: EL CO VILLAMOS KESZULEKEK ES S
Current assignee: EL CO VILLAMOS KESZULEKEK ES S
Priority date: 1985-02-07
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1986-08-08
Also published as: CH668879A5; BE904172A; CS73686A2; GB8601387D0; DE3603474A1; NL8600272A; GB2172451B; SE8600508L; CS270429B2; FR2577100B1; SE8600508D0; GB2172451A; FI860542A0; JPS61245496A; US4749914A; FI860542A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN BALLAST POUR DES LAMPES A DECHARGE A HAUTE PRESSION, NOTAMMENT POUR DES LAMPES A VAPEUR DE SODIUM. DANS CE BALLAST FORME PAR UN GENERATEUR D'IMPULSIONS 10 RELIE DIRECTEMENT A UNE BORNE D'UN CONDENSATEUR 25 BRANCHE EN PARALLELE AUX BORNES D'UNE LAMPE A DECHARGE A HAUTE PRESSION 6, ET, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN ELEMENT INDUCTIF 24, A L'AUTRE BORNE DE CE CONDENSATEUR, EN SERIE AVEC L'ELEMENT INDUCTIF 24 SE TROUVE BRANCHE UN ELEMENT INDUCTIF REALISE SOUS LA FORME D'UN ENROULEMENT SECONDAIRE 32 D'UN TRANSFORMATEUR ET ACCOUPLE A LA LAMPE 6. APPLICATION NOTAMMENT AUX LAMPES A VAPEUR DE SODIUM, PRESENTANT UNE GRANDE FIABILITE D'AMORCAGE ET UN RENDEMENT ELEVE.

Description

L'invention concerne un ballast pour des lampes

à vapeur & haute pression, notamment pour des lamApes à va-

peur de sodium, du type constitué par un gên.ateur d'impul-

sions, qui est relié directement à une borise d'un condensa--

teur branché en parallèle aux bornes d'unro Cmpe A décziarge

à haute pression et, au moyen d'un élément inductif, à l'au-

tre borne de ce condensateur, le générateur d'ijnpuls.ons

étant réalisé sous la forme d'un convertisseur continu-al-

ternatif produisant des impulsions à haute fréquence, tan-

dis qu'il est prévu de préférence dans le générateur d'im-

pulsions deux circuits à semiconducteurs travaillant en mode alterné ainsi qu'un diviseur de tension constitué çar

des résistances qui sont reliées à un transformateur d'im-

pulsions. Le ballast conforme à l'invention peut être fabri-

qué de façon simple à partir d'éléments aisément disponibles.

Comme cela est connu, les lampes à décharge & hau-

te pression remplies par un gaz et, parmi ces lampes, les lampes à vapeur de sodium requièrent d'une part un chauffage ainsi qu'une tension d'it?çage supérieure à la tension de

fonctionnement, et d'autre part - en raison de la caracté-

ristique de courant négativede la lampe - un ballast imi-

tant le courant. I1 se pose des problèmes du point de vue thermique, qui sont liés au fait que les lampes à décharge

à haute pression n'atteignentla valeur nominale de la puissan-

ce lumineuse qu'au bout d'un temps déterminé de chauffage,

en général d'une durée de quelques minutes. La tension d'amor-

gage accrue, qui est nécessaire pour un amorçage sûr, entra-

ne l'application d'une contrainte électrique accrue aux élé-

ments de commutation utilisés.

Les ballasts, qui sont nécessaires pour garantir les conditions de fonctionnement d'une lampe à décharge a

haute pression, sont connus sous de nombreuses formes de réa-

lisation différentes. Parmi ces formes, on dénombre, dans le cas de l'état actuel de la technique, les réalisations les plus développées, dans lesquelles la lampe à décharge à haute pression est excitée par des impulsions de tension

à haute fréquence étant donné que, dans le cas de cette so-

lution, le rendement déterminé par le rendement lumineux peut

être accru d'environ 10 à 15 % par rapport aux autres appa-

reils connus, et l'effet stroboscopique perturbateur, qui intervient au cours des suppressions de l'arc qui succèdent

à l'alternance de la tension du réseau, n'est pas détec-

table.

Lors de la conception des ballasts, les exigences les plus importantes résident dans l'obtention de faibles dimensions et de faibles pertes. Une autre exigence consiste en ce que les circuits devant être utilisés doivent contenir un nombre aussi réduit de composants, afin de réduire les

pertes au minimum, et doivent garantir simultanément les con-

ditions de fonctionnement de la lampe, qui sont déterminées

par le fabricant de la lampe à décharge.

Les caractéristiques et paramètres de fonctionne-

ment les plus importants des lampes à décharge à haute pres-

sion ainsi que les exigences générales, qui leur sont impo-

sées, sont expliqués de façon détaillée notamment dans les

publications des fabricants. Une telle publication est no-

tamme celle publiée par la société dite TUNGSRAM AG. Les publications représentent également d'une manière générale les ballasts qui sont nécessaires pour l'alimentation lors

du fonctionnement des lampes à décharge à haute pression.

Les ballasts représentés sont des ballastsqui peuvent être alimentés avec une tension du réseau à une fréquence de

Hz ou de 60 Hz, étant donné que dans le cas de l'utili-

sation des sources de lumière mentionnées, c'est l'alimen-

tation garantie à partir d'un réseau que l'on prend en con-

sidération en premier lieu. Lors du choix du point de fonc-

tionnement du tube à décharge, qui caractérise le fonction-

nement de la lampe à décharge à haute pression, un point con-

sidéré comme important est que la tension de décharge de la lampe à décharge soit supérieure à la moitié de la tension d'alimentation (la tension du réseau), tout en ne dépassant

cette tension que d'une faible valeur. Le point de fonction-

nement du tube & décharge varie pendant la durée de vie des lampes à décharge à haute pression, ce qui signifie qu'il se produit un processus inévitable, étant donné que la ten-

sion de décharge augmente toujours lentement dans le temps.

Il existe également un fait connu selon lequel, parmi les lampes & décharge à haute pression, celles qui sont caractérisées par une faible tension de décharge, possèdent une durée de vie plus longue que les types caractérisés par une tension de décharge plus élevée. Cela signifie que les lampes à décharge à haute pression possédant une tension de

décharge d'environ 50 V, fonctionnent en moyenne plus long-

temps que les lampes à décharge possédant une tension de dé-

charge comprise entre environ 100 et 120 V, et requièrent simultanément une tension d'amorçage plus faible. Les lampes du dernier type indiqué sont destinées en premier lieu pour

les pays dans lesquels la tension du réseau est comprise en-

tre 110 et 120 V, étant dohné que dans le cas de cette ten-

sion, le point de fonctionnement stable peut être réglé de façon efficace moyennant l'utilisation d'un ballast inductif

simple. Dans les régions dans lesquelles la tension du ré-

seau est égale à 220 V ou plus, on ne peut utiliser les lam-

pes à décharge à haute pression équipées d'un ballast induc-

tif, qu'après avoir résolu certaines difficultés. La diffi-

culté de base réside dans la nécessité de réduire de façon conséquente la tension, auquel cas il faut utiliser, à cet

effet, les éléments de circuit ou des circuits (transforma-

teurs, éventuellement des convertisseurs de courant alter-

natif). Les éléments mentionnés entraînent non seulement un accroissement du coût de fabrication, mais contribuent de

façon inévitable à réduire le rendement. Bien que l'on puis-

se accroître de cette manière la durée de vie, cet avantage

ne peut cependant être obtenu qu'aux dépens d'un prix élevé.

S'il faut prendre en considération- les exigences

indiquées ci-dessus, il faut établir que les limites de ten-

sion existent également dans les sytèmes à haute fréquence à tension d'alimentation de 220 V. Lors du redressement sur

deux alternances de la tension alternative à 220 V, la ten-

sion est limitée et c'est pourquoi l'amplitude maximale de la tension alternative, que l'on peut obtenir sur la base

de cette tension continue au moyen d'un générateur travail-

lant en mode intermittent, est également déterminée. Si dans

un générateur d'impulsions produisant une tension rectangu-

laire on utilise deux éléments de commutation à semiconduc-

teurs branchés en série et commandés de façon symétrique,

on peut obtenir un signal rectangulaire dont le niveau corres-

pond approximativement à 80 % de la tension alternative du

réseau. A partir de ce niveau, on ne peut encore pas garan-

tir de façon économique la commande des lampes à faible ten-

sion. Un autre groupe d'exigences imposées aux ballasts

réside dans la nécessité de produire de façon fiable des im-

pulsions d'amorçage, c'est-à-dire la nécessité selon laquelle

les circuits utilisés pour l'amorçage doivent se caractéri-

ser par une haute fiabilité. La production d'impulsions d'a-

morçage, dont la tension se situe également dans la plage allant de 1000 V à 2000 V (à 4000 V pour quelques types de

lampes), requiert la fabrication d'éléments de circuits di-

mensionnés pour de telles tensions, c'est-à-dire d'éléments présentant une capacité de charge électrique élevée, ce qui entraîne des difficultés conséquentes notamment lors de la conception d'éléments de commutation branchés en série, et conduit à un accroissement aussi bien des dimensions que de

la masse. Les éléments à semiconducteurs du générateurs d'im-

pulsions doivent être protégés d'une manière très efficace pendant le travail des signaux à haute tension ainsi que de

leurs phénomènes transitoires.

D'après la demande de brevet allemand publiée sous

le n 27 05 170 on connaît un ballast qui est prévu pour l'a-

limentation d'une lampe à décharge à haute tension qui peut

être reliée à une batterie ou à une autre source d'alimen-

tation en tension continue. Dans le cas de ce ballast, on

utilise un générateur d'impulsions qui est raccordé direc-

tement à une borne d'un condensateur branché en parallèle avec une lampe à décharge à haute pression et est raccordé à l'autre borne de ce condensateur par un circuit inductif,

et est réalisé sous la forme d'un convertisseur alternatif-

continu produisant des impulsions à haute fréquence. Dans

le générateur d'impulsions il est prévu deux circuits à semi-

conducteurs fonctionnant en mode alterné, ainsi qu'un divi-

seur constitué par des résistances qui sont reliées à un trans-

formateur d'impulsions. L'inconvénient le plus important de ce ballast conforme à l'état de la technique doit être vu

dans le fait que les impulsions de l'amorçage à haute ten-

sion sont produites sous la forme de signaux uniformes et que par conséquent les composants du ballast doivent être dimensionnés pour la tension d'amorçage totale apparaissant

dans le circuit, ce qui signifie qu'il faut prendre en con-

sidération une contrainte électrique élevée.

L'invention a pour but de créer un ballast conve-

nant pour l'amorçage d'une lampe à décharge à haute pression

et qui d'une part implique une contrainte de tension nette-

ment plus faible que dans le cas des ballasts connus et puis-

se par conséquent être fabriquée avec des composants possé-

dant une faible rigidité diélectrique, et qui d'autre part garantisse le fonctionnement de lampes à décharge à haute pression, pour lesquelles la valeur nominale de la tension

de décharge est nettement plus faible, avec un rendement éle-

vé et une grande fiabilité, dans le cas de valeurs assez éle-

vées de la tension du réseau, égales par exemple à 220 V.

L'invention est basée sur le fait que, conformé-

ment au montage représenté dans la demande de brevet alle-

mand publiée 27 05 170, il est possible de résoudre les deux

problèmes et ce d'une part grâce à-l'utilisation d'une ten-

sion additive fournie par un générateur d'impulsions d'amor-

çage particulier, lors de l'amorçage et d'autre part grâce

à l'utilisation d'un transformateur d'adaptation.

C'est pourquoi pour résoudre le problème posé, en vue de réaliser l'amorçage et l'alimentation de lampes à dé- charge à haute pression, on a élaboré un ballast qui est

équipé d'un générateur d'impulsions, qui est relié directe-

ment à une borne d'un condensateur branché en parallèle aux bornes d'une lampe à décharge à haute pression et, au moyen d'un élément inductif, à l'autre borne de- ce condensateur, le générateur d'impulsions étant réalisé sous la forme d'un convertisseur continu-alternatif produisant des impulsions

à haute fréquence, et il est proposé conformément à l'inven-

tion de monter, en série avec l'élément inductif, un élément inductif qui, sous la forme d'un enroulement secondaire d'un

transformateur d'adaptation ou d'un transformateur d'impul-

sions auxiliaires, est accouplé à la lampe à décharge & hau-

te pression.

Le générateur d'impulsions du ballast conforme à l'invention est réalisé avantageusement sous la forme d'un

oscillateur de blocage à commande automatique relié aux sor-

ties de tension continue d'un convertisseur alternatif-con-

tinu alimenté à partir du réseau à courant alternatif, et

possédant une fréquence dépendant de la charge et dans le-

quel un transformateur d'impulsions contient deux circuits à semiconducteurs fonctionnant en mode alterné et reliésau transformateur d'impulsions, et il est prévu un diviseur constitué de deux branches parallèles dont l'une contient deux résistances branchées en série et dont l'autre contient deux condensateurs branchés en série, le diviseur servant

à réaliser la division statique par deux de la tension d'ali-

mentation, étant donné que son point de division est relié

à l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions.

Dans les ballasts connus, pour réaliser l'amorçage

de la lampe à décharge à haute pression, on utilise l'oscil-

lation des impulsions de sortie, habituellement rectangulai-

res, du générateur d'impulsions. Il est essentiel au sens de l'invention qu'une tension additionnelle destinée & être ajoutée & cette tension d'alimentation soit produite et soit ajoutée à cette dernière, et ce en ne provoquant aucun endom- magement des éléments de commutation du ballast, comme cela sera décrit encore plus loin. La tension additionnelle est

produite avantageusement dans un ballast réalisé conformé-

ment à l'invention, dans lequel l'enroulement secondaire est

o10 réalisé sous la forme d'un enroulement secondaire d'un trans-

formateur auxiliaire d'impulsions, qui est branché entre le

condensateur et la lampe & décharge à haute pression, l'en-

roulement primaire du transformateur auxiliaire d'impulsions

étant relié aux sorties d'un générateur d'impulsions d'amor-

gage.

Le générateur d'impulsions d'amorçage est consti-

tué avantageusement par un thyristor et par un condensateur

devant être chargé par la tension d'alimentation du géné-

rateur d'impulsions, mais on peut tout aussi bien utiliser

d'autres circuits générateurs d'impulsions.

L'amorçage et l'alimentation de lampes à décharge

à haute pression, qui peuvent être caractériséespar une ten-

sion d'alimentation nettement inférieure à la tension assez élevée du réseau, peuvent être garantis avec une fiabilité élevée et un rendement élevé, dans le cas o il est prévu

dans le ballast, un générateur d'impulsions, qui est alimen-

té par une source de tension continue d'au moins 150 V, est

commandée en mode symétrique, contient des circuits à semi-

conducteurs travaillant en mode alterné et produit des impul-

no sions d'une fréquence supérieure à 1 kHz, et un transforma-

teur d'impulsions incorporé à ce générateur, un élément in-

ductif et un circuit d'amorçage contenant la lampe à déchar-

ge à haute pression étant raccordés aux sorties du généra-

teur d'impulsions, tandis qu'un condensateur est branché en parallèle avec la lampe à décharge à haute pression, dans le circuit d'amorçage. Il est également très important que la lampe & décharge à haute pression soit réalisée sous la forme d'une source de lumière dont la tension d'amorçage ne

dépasse pas 35 % de la tension continue de la source de ten-

sion continue, et que l'enroulement secondaire, branché en parallèle avec la lampe à décharge à haute pression, forme l'enroulement secondaire d'un transformateur d'adaptation prévu pour réduire la tension et dont l'enroulement primaire

est relié au générateur d'impulsions.

Dans une forme de réalisation avantageuse du bal-

last conforme à l'invention, le condensateur branché en pa-

rallèle avec la lampe à décharge à haute pression et l'élé-

ment inductif, qui est accouplé à l'enroulement secondaire

du transformateur d'adaptation et/ou du transformateur auxi-

liaire d'impulsions, forment, pour la fréquence de fonction-

nement à vide du générateur d'impulsions, un circuit oscil-

lant série qui est branché en parallèle avec la lampe à dé-

charge à haute pression. Dans le condensateur du circuit os-

cillant série réalisé de cette manière, il apparaît des phé-

nomènes transitoires à haute tension qui contribuent, en soi

ou grâce à l'utilisation d'un circuit d'amorçage complémen-

taire, à réaliser l'amorçage de la lampe à décharge à haute pression.

On peut faire l'économie d'une partie des compo-

sants actuellement utilisés dans le cas o le transformateur

d'impulsions disposé dans le générateur d'impulsions compor-

te sur son enroulement primaire une prise médiane, auquel

cas une sortie de l'enroulement primaire, qui est formée en-

tre une extrémité de l'enroulement et la prise médiane, dé-

termine une sortie du transformateur d'adaptation en rédui-

sant la tension. Dans ce dispositif, le transformateur d'im-

pulsions du générateur d'impulsions assume en outre le rôle d'un transformateur abaisseur de tension, auquel cas un tel

transformateur est inutile.

On peut obtenir une simplification supplémentaire

du circuit lorsque le transformateur d'impulsions est réali-

sé sous la forme d'un transformateur à fuite, et que sa prise

médiane est raccordée au condensateur directement ou par l'in-

termédiaire d'une bobine d'arrêt d'inductance réduite, la réactance inductive du circuit oscillant série étant garan-

tie au moins en partie par l'inductance de fuite du trans-

formateur d'impulsions.

La sécurité d'amorçage peut être accrue dans quel-

ques types de lampes à décharge à haute pression de grande puissance, lorsque l'on dispose entre le condensateur et une

électrode de la lampe à décharge à haute pression l'enroule-

ment secondaire du transformateur auxiliaire d'impulsions,

dont l'enroulement primaire est accouplé aux sorties du gé-

nérateur d'impulsions d'amorçage particulier.

Une autre solution du ballast conforme à l'inven-

tion réside dans le fait que la sortie du générateur d'im-

pulsions est reliée à l'enroulement primaire d'un transfor-

mateur d'adaptation, dont l'enroulement secondaire est relié

au condensateur par l'intermédiaire de la bobine, et qu'en-

tre le condensateur et une électrode de la lampe à décharge à haute pression se trouve disposé l'enroulement secondaire

du transformateur auxiliaire d'impulsions, dont l'enroule-

ment primaire est accouplé aux sorties du générateur d'im-

pulsions d'amorçage particulier, le générateur particulier

constituant une partie du circuit d'amorçage.

Pendant la période de chauffage préalable, les tubes à décharge présentent uneaction de redresseur et la

prémagnétisation indésirable, qui y est liée, du transforma-

teur d'impulsions, peut être évitée ou au moins fortement limitée lorsque, dans le ballast conforme à l'invention, un

condensateur de coupure alimenté en courant continu est mon-

té en série avec l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions.

Le ballast conforme à l'invention fournit la solu-

tion du problème posé, c'est-à-dire que les lampes à déchar-

ge à haute pression de faible tension nominale peuvent être également alimentées par des réseaux à tension plus élevée,

l'alimentation étant garantie par un circuit simple présen-

tant de faibles pertes, c'est-à-dire possédant un rendement élevé. En raison de l'utilisation du circuit oscillant série,

la fiabilité du désamorçage et la sécurité électrique du cir-

cuit sont accrues et simultanément les éléments inductifs et les enroulements sont soumis à des contraintes électriques relativement faibles;

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente le schéma-bloc de l'une des réalisations de base du ballast conforme à l'invention;

- la figure 2 représente le schéma-bloc d'une au-

tre réalisation de base conforme à l'invention;

- la figure 3 représente le schéma de la réalisa-

tion visible sur la figure 1;

* - la figure 4 représente le schéma de la réalisa-

tion visible sur la figure 2, qui a été complétée en outre par un générateur d'impulsions d'amorçage; - la figure 5 représente le schéma d'une variante de réalisation du schéma représenté sur la figure 4; - la figure 6 représente une partie d'une autre forme de réalisation avantageuse; - la figure 7 représente un agencement intérieur, indiqué à titre d'exemple, du générateur d'impulsions 10 des figures 3, 4 et 5; et la figure 8 représente une zone caractéristique de la courbe caractéristique des lampes à décharge à haute

pression, qui représente la tension de décharge et la puis-

sance. Le ballast conforme à l'invention a été conçu pour l'amorçage et l'alimentation de lampes à décharge à haute pression, notamment de lampes à vapeur de sodium. L'objet de l'invention doit être vu dans le fait que les montages connus sont complétés par au moins un transformateur branché

de façon appropriée (figures 1 et 2).

Dans le cas du ballast conforme à l'invention, il est prévu un convertisseur alternatif-continu 3 relié à des

bornes d'entrée 1 et 2, qui servent a retransmettre la ten-

sion d'alimentation du réseau. Le=convertisseur peut être par exemple un redresseur de Graetz ou une autre source de

tension continue.

Les sorties du convertisseur alternatif-continu

3 sont reliées à un convertisseur continu-alternatif alimen-

té par une tension continue, de façon appropriée un généra-

teur d'impulsions 10, dont les sorties retransmettent en gé-

néral des impulsions rectangulaires. Un circuit d'amorçage séparé est relié au générateur d'impulsions 10 soit de façon

directe (figure 1), soit par l'intermédiaire d'un transfor-

mateur d'adaptation (23) (figure 2) prévu pour réduire la tension transmise. Dans le premier cas le circuit d'amorçage

est relié par un élément inductif 24 à une sortie 20 du géné-

rateur d'impulsions 10, et une autre sortie 21 de ce géné-

rateur est accouplée à l'élément inductif 24 au moyen d'un condensateur 25, l'élément inductif 24 et le condensateur

constituant de façon appropriée un circuit oscillant sé-

rie, lorsque le générateur d'impulsions fonctionne à vide

Une lampe à décharge à haute pression 6 est branchée en pa-

rallèle avec le condensateur 25. Dans le cas représenté sur

la figure 1, une borne du condensateur 25 est reliée par l'in-

termédiaire d'un enroulement secondaire 32 d'un transforma-

teur auxiliaire d'impulsions 26 à la borne correspondante

de la lampe à décharge à haute pression 6 (l'enroulement se-

condaire 32 et l'élément inductif 24 forment un circuit sé-

rie) et l'enroulement primaire 33 du transformateur auxiliai-

re d'impulsions 26 est relié aux sorties d'un générateur d'im-

pulsions d'amorçage 7.

Comme cela est également visible sur la figure 2,-

le transformateur d'adaptation 23 peut garantir en soi l'amor-

çage de la lampe à décharge à haute pression 6. Cette solu-

tion est proposée notamment dans le cas o il est prévu une tension assez élevée du réseau pour l'alimentation de lampes à décharge à haute pression possédant une tension de déchar-

ge faible, de par exemple 50 V. Dans le cas de cette solu-

tion, l'enroulement primaire 33 est raccordé aux sorties du générateur d'impulsions 10 et l'enroulement secondaire 32

du transformateur d'adaptation 23 est relié d'une part à l'é-

lément inductif 24 et d'autre part au condensateur 25.

Le transformateur auxiliaire d'impulsions 26 peut, en commun avec le générateur d'impulsions d'amorçage 7, être

également utilisé dans le cas d'un circuit réalisé conformé-

ment à la figure 3, comme cela est visible sur le schéma de

la figure 4.

Comme cela est visible sur les figures 3, 4, 5,

6 et 7, les conducteurs 4 et 5 constituent l'entrée du géné-

rateur d'impulsions 10. Entre ces conducteurs se trouve mon-

té un diviseur à deux branches, constitué par des condensa-

teurs 11 et 12 et par des résistances 13 et 14 branchées en

parallèle avec ces condensateurs, et dont le point de divi-

sion 15 forme une prise centrale virtuelle du circuit. Entre

le point de division 15 et les conducteurs 4 et 5 il est pré-

vu deux circuits à semiconducteurs 16 et 17 commandés en mo-

de symétrique et fonctionnant en mode alterné et qui sont

constitués par exemple sur la base de transistors T1 et T2.

Aux circuits à semiconducteurs 16 et 17 se trouve raccordé un transformateur d'impulsions 18 qui garantit une réaction en opposition de phase pour ces circuits. Le transformateur d'impulsions 12 est muni d'un enroulement primaire 22 qui est raccordé au point de division 15 par l'intermédiaire d'un

condensateur 19 garantissant une séparation du courant con-

tinu, et un point commun des circuits à semiconducteurs 16, 17 travaillant en mode alterné. Ledit point commun coïncide avec la sortie 20. Le transformateur d'impulsions 18 comporte deux enroulements secondaires 8, 9 garantissant la réaction

et qui sont reliés aux circuits à semiconducteurs 16, 17 tra-

vaillant en mode alterné. D'une manière extrêmement avanta-

geuse, le générateur d'impulsions 10 est réalisé sous la for-

me d'un oscillateur de blocage; le schéma d'un tel dispo-

sitif est représenté sur la figure 7. Dans le cas des compo-

sants situés à l'intérieur des circuits à semiconducteurs 16, 17 travaillant en mode alterné, on utilise les symboles

usuels normalisés et c'est pourquoi un spécialiste n'a be-

soin d'aucune explication supplémentaire particulière rela-

tive à ces circuits.

En se reportant à nouveau aux figures 2 et 4,

on y voit représentés le transformateur d'adaptation 23 dis-

posé entre les sorties 20, 21, l'élément inductif relié à l'enroulement secondaire de ce transformateur et réalisé sous

la forme d'une bobine d'arrêt, un condensateur 25 inséré en-

tre la sortie 20 et l'autre extrémité de la bobine d'arrêt, ainsi que le transformateur auxiliaire d'impulsions 26, dans

le circuit de la lampe à déâdharge à haute pression, le géné-

rateur dtimpulsions d'amorçage 7 étant relié à l'enroulement

secondaire du transformateur auxiliaire d'impulsions 6.

La réalisation de base des figures 2 et 4 peut être développée avantageusement de la manière représentée sur la figure 5, le transformateur d'impulsions 18 comportant une prise médiane 27 qui détermine simultanément la sortie du

générateur d'impulsions 10. Etant donné que le transforma-

teur d'impulsions 18 peut être réalisé sous la forme d'un auto-transformateur, on peut faire de ce fait l'économie du transformateur d'adaptation représenté sur les figures 2 et 4 étant donné que l'adaptation nécessaire peut être garantie grâce au choix correspondant de la disposition de la prise

médiane 27. Lorsque l'on détermine les dimensions conformé-

ment aux exigences requises et qu'on réalise le transforma-

teur d'impulsions 18 sous la forme d'un transformateur de

fuite, on peut également supprimer l'élément inductif 24 réa-

lisé sous la forme d'une bobine d'arrêt étant donné qu'une inductance de fuite montée en série, qui est appliquée au niveau de la prise 27, assume son rôle. Cela a été

représenté par une ligne formée de tirets sur la figure 5.

L'une des conditions de base pour obtenir un fonctionnement fiable du ballast conforme à l'invention consiste en ce que pour la fréquence d'oscillations du générateur d'impulsions , qui est associée à l'état non désamorcé de la lampe à

décharge à haute pression 6, le condensateur forme, en asso-

ciation avec l'inductance réelle formée par la bobine d'ar-

rêt ou avec l'inductance de fuite transformée, un circuit

oscillant série placé à l'état de résonance.

Sur la figure 6 on a représenté une autre forme de réalisation du ballast conforme à l'invention représenté sur la figure 5, en supprimant le transformateur auxiliaire d'impulsions 26 et le générateur d'impulsions d'amorçage 7,

qui y est lié et qui sert à produire des impulsions d'amor-

çage additionnelle - et une ligne formée de tirets représen-

tant une telle réactance série, ce qui a pour effet que le condensateur 5 peut former un circuit oscillant série pour

la fréquence de fonctionnement à vide du générateur d'impul-

sions. Les circuits non représentés sur la figure 6 coinci-

dent complètement avec les circuits correspondants visibles

sur les figures 2, 4 et 5.

Comme cela a été représenté sur la figure 3, le

générateur d'impulsions d'amorçage 7 contient, de façon ap-

propriée, un condensateur 30 alimenté par l'intermédiaire

d'une résistance 29 par la tension continue d'entrée du gé-

nérateur d'impulsions 10, ainsi qu'un élément de commutation réalisé sur la base d'un thyristor 31 ainsi que, de façon

appropriée, sur la base d'un biac, déchargeant le condensa-

teur 30, le circuit d'amorçage du thyristor 31 contenant une partie d'alimentation en tension branchée en parallèle avec

le condensateur 30.

Lors du fonctionnement du ballast caractérisé par les dispositifs visibles sur les figures 1 et 3, c'est le

mode de fonctionnement de l'oscillateur de blocage qui inter-

vient, ce qui ne nécessite aucune explication supplémentaire.

Lors du fonctionnement à vide du générateur d'impulsions 10, ces signaux de sortie possèdent une nature oscillatoire et

il s'y ajoute les impulsions de tension produites par le gé-

- nérateur d'impulsions d'amorçage 7, et les signaux forment,

avec ces impulsions, les impulsions d'amorçage de niveau ac-

cru. Ceci s'effectue de telle manière que la tension accrue du condensateur 30 atteint à un instant la valeur déterminée

par le circuit d'amorçage du thyristor 31, auquel cas le thy-

ristor 31 est alors amorcé et décharge le condensateur 30

par l'intermédiaire de l'enroulement primaire 33 du trans-

formateur auxiliaire d'impulsions 260 L'impulsion de courant ainsi produite provoque dans l'enroulement secondaire 32 du transformateur auxiliaire d'impulsions 26 l'apparition d'une

tension élevée qui est ajoutée à la tension du conden-

sateur 25, et l'amorçage de la lampe à décharge à haute pres-

sion peut ainsi être garanti Les montages représentés sur les figures 2, 4 à 7 garantissent le fonctionnement indiqué ci-après du ballast

conforme à l'invention.

Après le redressement sur deux alternances de la tension du réseau présente entre les bornes 1 et 2 et qui possède une valeur égale par exemple à 220 V, on obtient une tension continue dont la valeur correspond approximativement entre 0,8 et 0,9 fois la tension maximale, dans le cas o6

l'on utilise un condensateur de stockage de l'énergie possé-

dant une capacité correspondante. A cet effet on utilise éga-

lement un circuit de filtrage non représenté sur le dessin.

Dans le cas de cet exemple, on peut prélever une tension con-

tinue d'environ 200 V entre les bornes 4 et 5, et la moitié

de cette tension est disponible au niveau du point de divi-

sion 15. Les circuits à semiconducteurs 16 et 17 du généra-

teur d'impulsions 10, qui fonctionnent selon un mode alterné,

2 5 7 7 100

reçoivent cette tension réduite de moitié et ces circuits sont ouverts par effet d'avalanche après une réaction de la phase, décalée de 180 , et sont fermés, ce qui a pour effet

qu'une série de signaux rectangulaires d'une valeur maxima-

le égale à 150 V sont envoyés à l'enroulement primaire 32

du transformateur d'impulsions 18. Dans le cas de la réali-

sation symétrique de deux branches, le taux d'impulsions de la série d'impulsions est égal à 0,5, ce qui signifie que

la tension rectangulaire a une variation symétrique. Le con-

densateur 19 sert à éliminer les composantes de courant con-

tinu, ce qui prend une importance particulière notamment dans le cas des réalisations représentées sur les figures 5 et 6. La fréquence de la série d'impulsions est comprise

avantageusement entre 10 et 30 kHz et les valeurs supérieu-

res sont associées à des charges supérieures, dans le cas d'une réalisation du générateur d'impulsions 10 conformément

à la figure 7.

D'une part le ballast conforme à l'invention pré-

sentant l'agencement électrique représenté est fondamentale-

ment adapté à garantir les conditions de fonctionnement d'une lampe à décharge à haute pression 6 présentant une faible tension de décharge, notamment d'une lampe à vapeur de sodium à haute pression possédant un rendement élevé. Dans le cas

des lampes à vapeur de sodium à haute pression, qui sont ali-

mentées avec une tension de décharge nominale faible, c'est-

à-dire comprise entre 20 et 35 % de la tension du réseau, parexenpb entre 45 et 75 V, on peut obtenir une durée de vie plus élevée que dans les lampes à vapeur de sodium à haute pression possédant une tension de décharge comprise entre

et 110 V - ces dernières étant utilisées en général habi-

tuellement pour une tension de réseau de 220 V. Pour la même puissance, la longueur du tube à décharge est plus faible et par conséquent la tension d'amorçage des lampes est plus faible. Compte tenu du fait que, pendant l'utilisation de la lampe, cette dernière est caractérisée par une tension

de décharge qui augmente pendant la durée de vie, la garan-

tie de l'obtention d'un fonctionnement stable requiert l'uti-

lisation d'une réactance inductive série d'une impédance telle et l'utilisation d'une tension telle que l'on peut ré-

gler, même dans le cas de nouvelles lampes, un point de fonc-

tionnement A avec une tension qui est supérieure au maximum de la caractéristique puissance-tension de la figure 8. C'est

un fait connu d'une manière générale que, dans le cas de cet-

te caractéristique, le maximum de la puissance absorbée cor-

respond à la moitié de la tension du réseau. Dans le cas des

lampes possédant une faible tension de décharge, cette exi-

gence n'est pas satisfaite dans le cas d'une inductance sé-

rie accrue. C'est pourquoi, afin de garantir le point de fonc-

tionnement correspondant, il est nécessaire d'utiliser une

tension dont la valeur est inférieure à la tension rectan-

gulaire disponible sur l'enroulement primaire 22 du trans-

formateur d'impulsions 18.

Dans le cas de la solution représentée sur la fi-

gure 4, afin de réduire la tension on utilise le transforma-

teur d'adaptation 23 dont l'enroulement secondaire est bran-

ché en série avec une réactance inductive formée par une bo-

bine servant d'élément inductif 24 et l'enroulement primaire

du second transformateur d'impulsions 26, et au moyen de la-

quelle la tension d'alimentation est envoyée à la lampe à décharge à haute pression 6. Du point de vue de l'amorçage, le choix correct de la valeur du condensateur 25 a une grande

importance. Si le condensateur 25 fournit une résonance sé-

rie avec l'inductance de la bobine d'arrêt, pour la fréquen-

ce associée à l'état non amorcé de la lampe, il apparaît dans le condensateur, conformément au facteur Q. une surtension transitoire à laquelle est superposée la tension d'amorçage transformée, qui est fournie par le générateur d'impulsions 7. Il en résulte que la tension du générateur d'impulsions 7 amorcé est choisie proportionnellement plus faible, ce qui

257 7 1 0 0

a pour effet que la charge de tension appliquée aussi bien

à la bobine d'arrêt 24 qu'au transformateur auxiliaire d'im-

pulsions 26 est réduite. Après l'amorçage de la lampe, la

charge qu'elle représente réalise un réglage d'accord de l'os-

cillateur série et accroit la charge appliquée à ce dernier

de telle sorte qu'il ne peut plus se produire un accroisse-

ment important de la tension dans cet oscillateur. Le courant

de la lampe circule dans l'enroulement secondaire du trans-

formateur auxiliaire d'impulsions 26 qui, dans ces condi-

tions, travaille en premier lieu à la manière d'une bobine d'arrêt série. Compte tenu de l'impulsion d'amorçage, le

transformateur auxiliaire d'impulsions 26 prend un état for-

tement chargé étant donné que le tube à décharge en fonction-

nement ferme, au moyen du condensateur 25, la sortie du trans-

formateur par une fréquence élevée.

La réalisation, représentée sur la figure 4, du ballast conforme à l'invention garantit, comparativement au ballast alimenté directement par un réseau, les avantages

connus de l'alimentation à haute fréquence, c'est-à-dire l'ac-

croissement du rendement et la suppression de l'effet stro-

boscopique. Les avantages de la solution indiquée plus haut

sont manifestes, mais l'utilisation du transformateur d'adap-

tation 23 est inévitable, auquel cas d'une part les dimen-

sions sont accrues et d'autre part les pertes inévitables, qui sont liées au transformateur d'adaptation 23, réduisent

le rendement du système.

Dans le cas de la solution représentée sur la fi-

gure 5, on peut faire l'économie du transformateur d'adapta-

tion 23 étant donné que, grâce à la prise médiane 27, le transformateur d'impulsions 18 fonctionne à la manière d'un auto-transformateur et est directement à même de garantir

la tension impulsionnelle réduite nécessaire pour le fonc-

tionnement de la lampe. La position de la prise médiane 27 peut être déterminée en fonction de la tension nominale de la lampe. Dans le montage de la figure 5, le condensateur

2 577100

rend le circuit de la lampe indépendant des circuits à cou-

rant continu, formés entre les bornes à courant continu 4, 5.

Une réalisation appropriée du transformateur d'im-

pulsion 18 permet de réduire l'inductance de la bobine d'ar-

rêt à un degré important ou même de supprimer cette induc- tance. Dans ce dernier cas, le transformateur d'impulsions 18 doit être réalisé sous la forme d'un transformateur à fuite, auquel cas l'inductance de fuite, qui peut être mesurée sur le côté de la prise médiane 27, satisfait,

en association avec le condensateur 25, à l'exigence de l'ob-

tention de la résonance. La solution visible sur la figure 6 est avantageuse notamment dans le cas de lampes de faible

puissance étant donné que chacune d'elles requiert une ten-

sion d'amorçage plus faible, ce qui a pour effet que le trans-

formateur auxiliaire d'impulsions 26 ainsi que le générateur d'impulsions d'amorçage 7 ne sont pas nécessaires. Dans le cas de ce dispositif, le fait que le circuit oscillant série

formé par l'inductance de fuite possède un facteur Q supé-

rieur et que par conséquent une tension supérieure de l'im-

pulsion d'amorçage peut être garantie aux bornes du conden-

sateur 25 joue un certain rôle.

Les réalisations, représentées sur les figures 5

et 6, du ballast conforme à l'invention sont particulière-

ment avantageuses étant donné que chacune d'elles contient uniquement les éléments de commutation absolument nécessaires

et ne requiert aucun composant électrique supplémentaire.

Ceci conduit à une réduction importante à la fois des prix et des dimensions du ballast, ainsi qu'à une réduction des

pertes apparaissant dans les éléments de commutation. Le fonc-

tionnement à haute fréquence permet la réalisation du trans-

formateur d'impulsions 18 avec de faibles dimensions. Comme cela a été indiqué plus haut, un autre avantage du montage réside dans le fait que la charge appliquée à des éléments

de commutation individuels et la charge électrique de ten-

sion sont faibles, que les circuits à semiconducteurs 16 et

17 fonctionnant selon un mode alterné sont totalement sépa-

rés de la tension d'amorçage et que leur charge en cou-

rant continu a également simplement pour valeur la moitié de la tension continue totale, ce qui permet de réduire aussi bien les dimensions que les coûts de fabrication. L'avantage le plus important du ballast conforme à l'invention réside sans doute dans le fait que les lampes à décharge à haute pression possédant une tension nominale assez faible et une durée de vie plus importante peuvent être

également alimentées par un réseau possédant une tension su-

périeure (égale par exemple à 220 ou à 380 V) et en outre

dans le fait que la contrainte électrique appliquée aux cir-

cuits d'amorçage est réduite.

Bien que les exemples de réalisation indiqués ci-

dessus concernent le cas o la lampe de décharge à haute pres-

sion est alimentée par un réseau à tension alternatif, la capacité de travail du ballast conforme à l'invention n'a

aucune influence sur le fait que les bornes à courant conti-

nu 4 et 5 sont alimentées directement par une tension conti-

nue produite à partir de n'importe quelle source de courant disponible. L'utilisation du ballast conforme à l'invention est justifiée dans le cas o la tension nominale de décharge de la lampe à décharge à haute pression devant être utilisée

n'est pas supérieure à 35 % de la tension continue d'alimen-

tation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Ballast pour des lampes à décharge à haute pres-

sion, notamment pour des lampes à vapeur de sodium, du type constitué par un générateur d'impulsions (10), qui est relié directement à une borne d'un condensateur (25) branché en parallèle aux bornes d'une lampe à décharge à haute pression (6) et, au moyen d'un élément inductif (24), à l'autre borne de ce condensateur, le générateur d'impulsions (10) étant réalisé sous la forme d'un convertisseur continu-alternatif produisant des impulsions à haute fréquence, caractérisé en

ce qu'en série avec l'élément inductif (24) se trouve bran-

ché un élément inductif qui est accouplé, sous la forme d'un enroulement secondaire (32) d'un transformateur, à la lampe

à décharge à haute pression (6).

2. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement secondaire (32) est réalisé sous la

forme d'un enroulement secondaire d'un transformateur auxi-

liaire d'impulsions (27), qui est branché entre le condensa-

teur (25) et la lampe à décharge à haute pression (6), l'en-

roulement primaire (33) du transformateur auxiliaire d'im-

pulsions (26) étant relié aux sorties d'un générateur d'im-

pulsions d'amorçage (7).

3. Ballast selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions (10) est relié à une source de tension continue délivrant une tension d'au moins V, de préférence un convertisseur alternatif- continu

(3), que la lampe à décharge à haute pression (6) est réali-

sée sous la forme d'une source de lumière dont la tension d'amorçage dépasse 35 % de la tension de la source de tension

continue, l'élément inductif (24) étant réalisé sous la for-

me d'une inductance de fuite d'un transformateur d'impulsions

(18) relié à une prise médiane (27) et faisant partie du gé-

nérateur d'impulsions (10).

4. Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions (10) est relié à une source de tension continue délivrant une tension d'au moins V, de préférence un convertisseur alternatif- continu (3), que la lampe à décharge à haute pression (6) est réalisée sous la forme d'une source de lumière possédant une tension d'amorçage qui dépasse 35 % de la tension de la source de tension continue, et que l'enroulement secondaire (32), qui est branché en parallèle avec la lampe à décharge à haute

pression (6), constitue l'enroulement secondaire d'un trans-

formateur d'adaptation (23) abaissant la tension et dont l'en-

roulement primaire (33) est relié au générateur d'impulsions (10).

5. Ballast selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 4, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions d'amorçage (7) contient un condensateur (30) pouvant être

chargé par l'intermédiaire d'une résistance (29) par la ten-

sion d'alimentation du générateur d'impulsions (10), un di-

viseur de tension monté en parallèle avec ce condensateur

ainsi qu'un thyristor (31) relié au point de division du di-

viseur de tension et à l'enroulement primaire (33) du trans-

formateur auxiliaire d'impulsions (26).

6. Ballast selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions (10)) est réalisé sous la forme d'un oscillateur de blocage

à commande automatique, relié aux sorties de tension conti-

nue d'un convertisseur alternatif-continu (3) alimenté à par-

tir d'un réseau à courant alternatif, et dont la fréquence

dépend de la charge et qui contient deux circuits à semicon-

ducteurs (16, 17) travaillant en mode alterné et reliés à

un transformateur d'impulsions (18), et un diviseur de ten-

sion formé par des résistances (13, 14).

7. Ballast selon l'une des revendications 5 ou 6,

caractérisé en ce qu'il est prévu dans le générateur d'im-

pulsions (10), parallèlement aux résistances (13, 14), un autre diviseur capacitif constitué par des condensateurs (11,

12) et divisant de façon statique par deux la tension d'ali-

mentation et dont le point de division (15) est relié à une

borne de l'enroulement primaire (22) du transformateur d'im-

pulsions (18).

8. Ballast selon l'une quelconque des revendica-

tions 3, 4, 6 et 7, caractérisé en ce qu'un transformateur

de séparation (19) est prévu en série avec l'enroulement pri-

maire (22) du transformateur d'impulsions (18).

9. Ballast selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément inductif (24) et le condensateur (25) forment un circuit oscillant réglé

sur la fréquence à vide du générateur d'impulsions (10).