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Circuit d'état solide pour commander une lampe à dé- charge ä courant continu Domaine de l'invention
L'invention concerne des circuits d'alimentation pour des lampes ä décharge et, plus particulibrement, un circuit d'état solide pour faire démarrer et faire fonctionner une lampe à décharge du type ä courant continu.
Arrière-Plan de l'invention
Les lampes à decharge à arc de grande intensité fonctionnent ordinairement dans trois modes : (1) un mode de démarrage ou mode à froid comprenant un état de conduction par effluve, suivi dtun état de passage de l'effluve ä l'arc, dans lequel une valeur relativement levée de tension de démarrage alternative (AC) ou continue (DC) est appliquée aux électrodes des lampes pour, d'abord, mettre les gaz de la lampe dans des conditions d'ionisation convenables pour déclencher un état d'effluve qui est suivi d'un temps de retard pouvant atteindre environ 1 minute, de façon à permettre un passage aux conditions de creation d'un arc entre les électrodes de la lampe ;
(2) un mode de fonctionnement dans lequel la de- charge de l'arc engendre une dmission de lumière et où une tension relativement basse ou modérée se presente entre les électrodes de la lampe en réponse à un courant de decharge convenable de l'arc, comme établi par
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le ballast ou circuit de fonctionnement associé à la lampe ; et (3) un mode de redémarrage ä chaud dans lequel la décharge de l'arc de la lampe disparalt ou s'étreint pour une raison quelconque telle qu'une interruption momentanée du courant fourni ä la lampe.
Si les conditions de maintien de l'arc disparaissent, la lampe est autorisee ä se refroidir pendant un intervalle de temps pouvant atteindre 1 minute ou davantage, avant que les conditions de fonctionnement de l'arc puissent être recréées par une tension de démarrage relativement élevée.
Un exemple d'un circuit de l'art antérieur pour
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faire fonctionner les lampes ä decharge dans un gaz est expose dans le brevet des E. U. A. No. 4. 340. 843 accorde le 20 juillet 1982 ä Thomas E. Anderson et cédé à la demanderesse. Le brevet Anderson decrit un circuit pour faire démarrer et faire fonctionner une lampe à décharge à arc d'intensité élevée, compacte, lequel circuit comprend une particularité de maintien pour empêcher les conditions de fonctionnement de l'arc de la lampe de disparaitre pendant des fluctuations d'alimentation non désirées.
La particularité de maintien est assurée par un circuit annexe pour faire fonctionner un circuit générateur d'impulsions relié ä la lampe, chaque fois que le courant de l'arc à l'intérieur de la lampe tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, lequel circuit provoque aussi l' arrêt du fonctionnement du circuit générateur d'impul-
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sions chaque fois que le courant de l'arc s'eleve au- dessus d'une seconde valeur prédéterminée.
Résumé de l'invention
Un but de la présente invention est de procurer un circuit perfectionné pour faire démarrer et pour faire fonctionner une lampe a decharge du type ä cou-
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rant continu (DC). Un but plus spécifique de la présente invention est de procurer un circuit d'alimentation de grand rendement, équilibré inductivement, pour faire démarrer et faire fonctionner une lampe ä décharge ä arc ä courant continu compacte.
L'invention comprend, en bref et dans une forme de réalisation préférée, un circuit d'alimentation commande, ayant un circuit d'entree pour transformer une tension d'entrée alternative appliqude en une tension continue, un circuit de demarrage de la lampe, à tension élevée, commandé, un circuit de passage de l'effluve ä l'arc et un circuit de marche pour faire fonctionner la lampe ä décharge. La source d'alimentation commandée fonctionne de façon à appliquer un potentiel CC relativement élevé, pendant une durée relativement courte aux bornes de la lampe à décharge pour faire commencer son état d'ionisation.
La source d'alimentation commandée applique alors à la lampe un courant croissant Jusqu'd ce que soit atteinte une valeur maximale prédéterminée. La source fournit alors un courant décroissant jusqutà ce que soit atteinte une seconde limite, inférieure. Ce cycle est répété pour réguler le courant fourni à la lampe autour d'une valeur moyenne prédéterminée.
Brève description des dessins
D'autres buts et avantages de la présente invention, ensemble avec son organisation, le procédé de fonctionnement et son meilleur mode, seront le mieux compris en se référant à la description qui va suivre, considérée en assöciation avec les dessins joints au présent mémoire, sur lesquels : - la figure 1 est un Schema representant le circuit d'alimentation selon la présente invention ; - les figures 2 (a), 2 (b), 2 (c) et 2 (d) sont des representations graphiques rapportées au temps, montrant
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les formes d'ondes de courant et de tension relatives à diffdrents points du circuit de la présente invention ;
et - les figures 3 (a) et 3 (b) sont des représentations graphiques rapportées au temps, montrant les formes d'ondes du courant de marche pour le circuit de la presente invention.
Description des formes de réalisation préférées
Le circuit d'alimentation de la presente invention est montre schématiquement à la figure 1. La puissance AC fournie par une source normale, par exemple une source AC de 277 volts, est fournie a l'entree de tension de ligne et au circuit d'alimentation DC 10 qui, ä son tour, fournit un signal de sortie redressé au circuit d'apport de haute tension et de decharge,
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à une source 14 d'alimentation d'une effluve et à un circuit de marche 16. Le circuit d'alimentation 10 fournit également de la puissance CC a un compteur de passage d'effluve 18, a un filtre LC 20 et a une inductance de ballast 22.
Les sorties provenant du circuit 12 d'alimentation en haute tension et le filtre LC 20 sont reliés à la lampe ä décharge 42.
L'alimentation d'entrée AC est reliée aux bornes 24 et 26 de l'entree de tension de ligne 10. La borne 24 est pourvue d'un fUsible, comme montré par F1, qui est en outre relié par l'interrupteur TS1, coupure thermique, ä la bobine d'induction ou inductance L2 ayant une valeur typique de 600 millihenrys, ä la capacte C1 ayant une valeur typique de 0, 47 microfarad et à une borne d'entree AC 28 d'un pont redresseur 30.
La borne d'entrée 26 est reliée à une bobine d'induc- tion ou inductance L1 ayant une valeur typique de 0, 35 millihenry et à une borne 32 AC d'entrée du pont redresseur 30. Une capacité C3 ayant une valeur typique de 0, 047 microfarad est montée entre une extrémité de
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C1 et une extremiste du fusible F2. Une capacite C4 ayant une valeur typique de 0, 001 microfarad est montee entre les bornes 28 et 32 du pont 30. Le circuit de pont 30 comprend des diodes D1, D2, D3 et D4 reliées comme montré pour former un redresseur sur deux alternances.
Les bornes 34 et 36 fournissent une sortie DC du circuit de pont, qui est filtrée par la capacité C8 ayant une valeur typique de 30 microfarads, et par une résistance R12 ayant une valeur typique de 1 megohm pour fournir une sortie CC ondulée continue. Le circuit d'entree 10 comprend aussi un filtre de sortie de réseau, relie à la borne 34, et comprenant une résistance R3 montée en serie, ayant une valeur typique de 62 kilohms et une diode D6 reliée à son tour en serie ä un arrangement comprenant en parallèle une capacité C7 ayant une valeur typique de 0, 1 microfarad et une diode de Zener D7.
Le circuit de démarrage ä haute tension 12 comprend un auto-transformateur T1, un modulateur de largeur d'impulsions U2, des transistors 05, des capacités C2, C13, C15, C16, C17 et C18, des diodes D11, D12, D14, D16, D17, D19 et D22, des diodes de Zener D15, D18, D20 et D21 et des résistances R14,R19,R20,R21,R22,R24,R26,R28, R29, R30 et R32 arrangées et reliées comme montré à la figure 1. Les composants du circuit d'alimentation de démarrage à haute tension 12 sont du type et des valeurs typiques tels que donnés dans le Tableau 1.
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Tableau 1
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<tb>
<tb> Auto-transformateur <SEP> T1 <SEP> Type <SEP> GE <SEP> de <SEP> dessin
<tb> No. <SEP> 24A521748
<tb> Modulateur <SEP> de <SEP> largeur <SEP> UC3842
<tb> d'impulsions <SEP> 42
<tb> Transistor <SEP> Q5 <SEP> Mosfet <SEP> de <SEP> puissance <SEP> de <SEP> canal <SEP> N
<tb> Capacités
<tb> C2 <SEP> 0, <SEP> 003 <SEP> microfarad
<tb> C13 <SEP> 1 <SEP> microfarad
<tb> C15 <SEP> 0,00068 <SEP> microfarad
<tb> C16 <SEP> 0, <SEP> 003 <SEP> microfarad
<tb> C17 <SEP> et <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> microfarad
<tb> C18 <SEP> 0,
0033 <SEP> microfarad
<tb> Diodes
<tb> DU <SEP> 1N914
<tb> D12 <SEP> ESIF
<tb> D14 <SEP> R62A
<tb> D15 <SEP> 150V
<tb> D16 <SEP> ESIF
<tb> D17 <SEP> ESIF
<tb> D18 <SEP> 20V <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 1W
<tb> D19 <SEP> ESIF
<tb> D20 <SEP> 150V
<tb> D21 <SEP> et <SEP> 100V
<tb> D22 <SEP> R62A
<tb> Resistances
<tb> R14 <SEP> 100 <SEP> kilohms
<tb> R19 <SEP> 100 <SEP> ohms
<tb> R20 <SEP> 330 <SEP> ohms
<tb> R21 <SEP> 52, <SEP> 3 <SEP> kilohms <SEP> l <SEP> l <SEP> %
<tb> R22 <SEP> 10 <SEP> kilohms <SEP> ¯ <SEP> 1 <SEP> %
<tb> R24 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> kilohms
<tb> R26 <SEP> 2 <SEP> ohms <SEP> ¯ <SEP> 1 <SEP> %
<tb> R28 <SEP> 150 <SEP> kilohms
<tb>
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<tb>
<tb> R29 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> megohms
<tb> R30 <SEP> et <SEP> 5,
<SEP> 6 <SEP> ohms
<tb> R32 <SEP> 22 <SEP> ohms
<tb>
L'anode de la diode D15 est repliée ä l'un des côtés de la résistance R12 du circuit d'alimentation 10. La cathode de la diode D15 est reliée ä l'anode de la diode D20 dont la cathode est à son tour reliée
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ä la cathode de la diode D14. L'anode de la diode D14 est reliée à l'un des côtés de l'enroulement primaire 70 de l'auto-transformateur T1 dont l'autre cote est relié à l'anode de la diode D15. L'anode de
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la diode D14 est reliée à l'anode de la diode D22 dont la cathode est reliée ä l'electrode de drain du transistor Q5. L'electrode de commande du transistor Q5 est reliée à 1a broche 6 du modulateur de largeur d'impulsions U2 par un arrangement en série des résistances R32 et R19.
L'électrode de source du transistor Q5 est reliée ä la broche 3 du modulateur de largeur d'impulsions U2 par la résistance R20. La source du transistor Q5 est également repliée ä l'autre cote de la résistance R12 par la résistance R26. Un côté de la résistance R26 est également relie à l'anode
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de la diode D18 et a un cote de la capacité C16. La cathode de la diode D18 est reliée à une jonction formée par les résistances R32 et R19. L'autre cote de la capacité C16 est relié à la broche 3 du modulateur de largeur d'impulsions U2.
L'auto-transformateur T1 a un enroulement secondaire relié ä la broche 7 du modulateur de largeur d'impulsions U2 par une résistance R30 et par une diode conductrice en sens direct,D11. L'auto-transformateur a un enroulement secondaire 68 ayant une
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extrémité, montrée ä la jonction 66, reliée ä la résistance R12 et dont l'autre extrémiste est reliée à
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l'electrode d'anode (A) de la lampe ä décharge 42 par un arrangement en série de diodes D16 et D17 et d'une résistance R24.
Le modulateur de largeur d'impulsions U2 a la broche 7 reliée à un côté de l'inductance L4, montrée comme jonction 44 du filtre LC 20 au moyen d'un arrangement en série formé par une diode 21 conduisant en sens direct, dont la cathode est reliée à la cathode de la diode D19 par une résistance R14, tandis que l'anode de la diode D19 est repliée au côté de l'inductance 14. Les broches 1 et 2 du modulateur de largeur d'impulsions U2 sont couplées ensemble au moyen d'un arrangement en parallèle d'une resistance R28 et d tune capacité C15. La broche 2 du modulateur de largeur d'impulsions U2 est reliée à l'électrode d'anode de la lampe 42 par un arrangement en serie de résistances R29 et R27.
La broche 4 du modulateur de largeur d'impul- sions U2 est reliée à l'electrode de cathode (C) de la lampe à décharge 42 par une capacité C18 dont un
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c & t est relié à un cötg de la resistance R25 dont l'autre côté est relié à la broche 8 du modulateur de largeur d'impulsions U2 et également à un côté de la capacité C17 dont l'autre extrémité est reliée ä son tour à l'électrode de cathode de la lampe ä décharge 42. L'électrode de cathode de la lampe ä décharge 42 est également reliée à un côté de la résistance R22 dont l'autre côté est relié à une jonction formée par les resistances R28 et R29.
En outre, l' électrode de cathode de la lampe à décharge 42 est reliée ä l'un des cotes de la capacité C2 dont l'autre côté est relié ä la jonction formée par les re- sistances R29 et R27 et également à la cathode de la diode D12 dont l'anode est reliée ä son tour a l'elec- trode d'anode de la lampe à decharge 42.
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Le circuit de source d'effluve 14 comprend les transistors Q3 et Q4, les résistances R29, R13, R15 et R18, les capacités C9 et C10, la diode D8 et la diode de Zener D10 arrangés et reliés comme montré ä la figure 1. Les autres composants du circuit de source de puissance pour l'effluve, 14, sont du type ou d'une valeur typique tels qu'indiqués au Tableau 2.
Tableau 2
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<tb>
<tb> Transistors
<tb> Q3 <SEP> et <SEP> MPS <SEP> A44
<tb> Q4 <SEP> 2N6 <SEP> 740
<tb> Resistances
<tb> R9 <SEP> 1 <SEP> megohm
<tb> R13 <SEP> 301 <SEP> ohms <SEP> 1/2 <SEP> W
<tb> R15 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> kilohm
<tb> R18 <SEP> 270 <SEP> ohms
<tb> Capacités
<tb> C9 <SEP> et <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> microfarad
<tb> Ci0 <SEP> 0,1 <SEP> microfarad
<tb> Diode <SEP> D8 <SEP> 1N914
<tb> Diode <SEP> de <SEP> Zener <SEP> D10 <SEP> 15V <SEP> 500MW <SEP> ¯ <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
Un côté de la resistance R1B est relié à la borne de sortie 34 du pont redresseur 30. L'autre côté de la resistance R18 est relié aux deux collecteurs des transistors Q3 et Q4.
L'electrode de commande du transistor Q3, indiquée par la notation de référence 82, est reliée (1) à un c6te de la capacité C9 et (2) à la cathode de la diode de Zener D10 et à une anode de la diode DQ. L'autre côté de la capacité C9 est replié à l'électrode de commande du transistor Q4 et également (1) à un côté de la capacité C10 et (2) à un côté de la résistance R15 dont l'autre côté est relié, en même temps que l'autre côté de la capacité C10, ä l'émetteur du transistor Q4. L'anode de la
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diode DO est reliée à un côté de la résistance R13 dont l'autre cbtd est relié ä l'émetteur du transistor Q4.
La cathode de la diode D8 est reliée à un
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cOté de 1a résistance R9 qui est reliée ä son tour, par son autre cOté, à l'entrée 86 du comparateur 58 du circuit de marche 16.
Le circuit de marche 16 fait fonctionner le
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tube ä decharge dans le gaz 42 dans les conditions continues normales et comprend le transistor à effet de champ Q1, le comparateur 58, les résistances R6, R7,R10,R11 et R25, la capacité C6 et la diode D9, qui sont arrangés comme montré ä la figure 1. Les composants du circuit de marche 16 sont du type et de la valeur typique indiqués au Tableau 3.
Tableau 3
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<tb>
<tb> Transistor <SEP> Q1 <SEP> Mosfet <SEP> de <SEP> puissance <SEP> de
<tb> canal <SEP> N
<tb> Comparateur <SEP> 58 <SEP> MC <SEP> 14574
<tb> Resistances
<tb> R6 <SEP> 1,87 <SEP> kilohm <SEP> ¯ <SEP> 1 <SEP> %
<tb> R7 <SEP> 150 <SEP> kilohms
<tb> R10 <SEP> 10 <SEP> kilohms
<tb> R11 <SEP> et <SEP> 10 <SEP> ohms <SEP> 1/2 <SEP> W <SEP> Z <SEP> 1 <SEP> %
<tb> R25 <SEP> 100 <SEP> ohms
<tb> Capacité <SEP> C6 <SEP> 200 <SEP> microfarads
<tb> Diode <SEP> D9 <SEP> RG2A
<tb>
l'entrée 86 du comparateur 58 est également reliée à un côté de la resistance R10 dont l'autre côté est relié (1) ä un côté de la résistance R11 ; (2) ä la cathode de la diode D9 ; et (3) à l'electrode de source du transistor à effet de champ Q1. L'anode de la diode D9 est reliée à l'électrode de cathode de la lampe à décharge 42.
L'autre côté de la résistance R11, montre à la jonction 90, est relié un coté de
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la résistance R6 dont l'autre côté est relié a une entrée 88 du comparateur 58.
L'entrée 88 est également reliée (1) ä un cöte de la résistance R7 ; (2) à UD cté de la capacité C2 ; et (3) ä un côté d'une résistance R8. L'autre côté de la résistance R7 est relie (1) à la sortie 100 du comparateur 58 ; et (2) ä un côté d'une resistance R25 dont l'autre côté est replié ä l'electrode de commande du transistor à effet de champ Q1. Le transistor à effet de champ Q1 a son électrode de drain reliée à un cOté de la résistance R18 associée aux transistors Q3 et Q4. L'autre cöté de la capacité C6 est relié ä la sortie 100 du comparateur 58. L'autre cöte de la résistance R8 est relie à une resistance R16 du compteur 18 de passage de l'effluve.
Le compteur 18 de passage de l'effluve comprend le transistor Q2, le comparateur 60, la capacité C5, les résistances R1,R2,R4,R5,R8,R16,R17 et 823 et la diode de Zener D5, le tout arrangé comme montré à la figure 1. Les composants du compteur 18 de passage de l'effluve sont d'un type et d'une valeur typique tels qu'indiques au Tableau 4.
Tableau 4
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<tb>
<tb> Transistor <SEP> Q2 <SEP> 2N4401
<tb> Comparateur <SEP> 60 <SEP> MC14574
<tb> Capacité <SEP> C5 <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP> microfarad
<tb> Résistances
<tb> 1 <SEP> megohm
<tb> R2 <SEP> 132 <SEP> kilohms
<tb> R4 <SEP> 20 <SEP> mégohms
<tb> R5 <SEP> 2 <SEP> megohms
<tb> R8 <SEP> 100 <SEP> kilohms <SEP> Z <SEP> 1 <SEP> %
<tb> R16 <SEP> 470 <SEP> kilohms
<tb> R17 <SEP> et <SEP> 200 <SEP> kilohms
<tb> R23 <SEP> 1 <SEP> mégohm
<tb> Diode <SEP> de <SEP> Zener <SEP> D5 <SEP> 10V <SEP> 500 <SEP> Mi <SEP> + <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
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Le comparateur 60 a une entrée 96 montée aux bornes d'un réseau diviseur de tension, formé par les resistances R4 et R5 qui sont re1iées ä leur tour aux bornes de la capacité C7 du circuit d'alimentation 10.
L'entrée 96 est également reliée à un cote d'une capacité C5 dont l'autre côté est relié ä la capacité C7. La capacité C5 est également reliée a la cathode de la diode de Zener D5 dont l'anode est reliée à une entrée 98 du comparateur 60. L'entrée 98 est également reliée à la broche 3 du comparateur 60 par une resistance R1. La cathode de la diode de Zener D5 est également reliée ä la broche 5 du comparateur 60.
Le comparateur 60 a ses broches repliées ensemble et également ä un côté de la résistance R2 dont l'autre côté est relié à l'émetteur du transistor Q2.
L'émetteur du transistor Q2 est repli a un cote de la résistance R23 dont l'autre cté est relié à la sortie du comparateur 60, montrée comme jonctions 80 et 84, et est également relié ä un côté des résistances R8 et R16. L'autre côté de la résistance R16 est relié à l'électrode de commande du transistor Q2. Le collecteur du transistor Q2 est relié à un cote de la résistance R17 dont l'autre c & t est ä son tour relié,par le moyen du conducteur 38, à l'anode de la diode D6 du circuit d'alimentation 10.
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L'émetteur du transistor Q2 est re11é, comme montré par la jonction 90, ä un côté d'une inductance L3 ayant une valeur typique de 9 millihenrys et constituant l'inductance de ballast 22. L'autre côté de l'inductance L3 est relié, comme montré par la jonction 92, au réseau 20 du filtre LC.
Le réseau 20 du filtre LC est constitué d'une inductance L4 ayant une valeur typique de 9 millihenrys, et d'une capacité C14 ayant une valeur typique de 0, 033 microfarad. Un côté de l'inductance L4
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est relié ä l'une des électrodes de la lampe à dé- charge 42 par l'intermediaire de la diode D13 con- duisant en sens direct. L'autre côté de l'inductance L4 est relié à un côté de la capacité C14 dont l'autre côté est relié à l'autre électrode du tube de décharge à arc 42.
L'interconnexion generale de l'agencement de circuits de la figure 1 est assurée en partie par le conducteur de signal 38. Le signal de sortie développé par le redresseur 30 et présent à la borne 34 est conduit par le conducteur de signal 38 : (1) au compteur de passage d'effluve 18 ; (2) à la source d'alimentation 14 de l'effluve ; et (3) au circuit de marche 16. En outre, la jonction 64 qui est reliée à la borne 34 est connectée à un c & te de l'enroulement primaire 70 de l'auto-transformateur T1. La borne de sortie 36 du redresseur 30 est reliée par le conducteur de signal 40 à la jonction 66 de l'enroulement primaire 68 du transformateur Tl.
L'enroulement 68 de l'auto-transformateur T1 est également relié à la combinaison en sdrie, déjà examinée, des diodes D16 et D17, de la résistance R24, de la diode D12 et de la capacité C2.
La borne de sortie 34 du redresseur 30 est également repliée au compteur 18 de passage de l'effluve par la voie de l'arrangement, déjà examiné, de la diode D6 et de la résistance R3 reliées en série, cet ensemble 6tant a son tour relié ä la combinaison en parallèle de la diode de Zener D7 et de la capacité C7. La sortie du compteur de passage d'effluve 18 est couplée, à l'endroit des jonctions 80 et 84, à la source d'alimentation d'effluve 14, à l'endroit de l'electrode de commande 82 de l'interrupteur à transistor Q3. Egalement, la sortie du compteur de passage d'effluve 18 présente ä la jonction 84 est rellée,
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par la diode D8 et la résistance R9, ä la borne d'entree negative 86 du comparateur 58 du circuit de marche 16.
En outre, la sortie de la jonction 78 du comparateur 60 du compteur 18 est couplée directement, par la résistance R8, à la borne d'entrée positive 88 du comparateur 58 du circuit de marche 16. Le circuit de marche 16 fournit un signal de sortie présent à la jonction 90, qui est applique ä l'inductance de ballast L3. Le filtre LC 20 comprenant la capacité C14 et l'inductance L4 couple la sortie de l'inductance de ballast L3 présente à 1a jonction 92, à l'une des électrodes de la lampe à décharge 42 par 1'intermédiaire de la diode D13.
Fonctionnement du circuit continu da la lampe à décharge
Le fonctionnement d'ensemble de l'arrangement de circuits montré à 1a figure 1 peut être décrit en se référant aux particularités principales qui vont suivre et que l'arrangement réalise, de façon ä enta- blir la séquence correcte et le maintien de la lampe ä décharge 42 pendant sont fonctionnement desire.
A) Alimentation en haute tension de la lampe à décharge
Au démarrage à froid ou au redémarrage à chaud de la lampe ä decharge, comme évoqué dans la partie "arrière-plan", une tension convenable telle qu'une tension AC d'environ 227 volts, est appliquée aux bornes 24 et 26. Le circuit de pont 30 redresse le signal d'entrée AC applique et fournit un signal de sortie unidirectionnel DC aux bornes 34 et 36. La haute tension DC, nécessaire pour amorcer la decharge du tube ä arc 42 est développée par l'auto-transformateur T1 et par Q5 aliment par la tension continue développée par le circuit de pont 30 et présente à la jonction 64.
Q5 est rendu conducteur ou est mis " en
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activité" et permet à un courant d'augmenter dans l'enroulement primaire 70 de 1'auto-transformateur Tl.
Q5 est alors mis "hors d'activité" par le fonctionnement de U2 qui sera décrit, et le courant dans l'enroulement primaire 70 passera subitement à l'état de zéro en créant une impulsion de tension relativement grande dans le primaire et dans le secondaire de T1, ayant une valeur de 1500 volts et une durée de 2 microsecondes. Cette impulsion de tension qui apparat sur le secondaire 68 est alors redressée par D16 et D17 et appliqude à la lampe à decharge 42 (montree comme Vs dans la partie initiale de la figure 2 (a)) en même temps qu'en étant placée comme une charge additionnelle sur C2.
Le courant constitué dans l'enroulement primaire 70 et par suite la grandeur de l'impulsion de tension résultante appliquée ä la lampe ä decharge 42 sont commandés par le fonctionnement du modulateur de largeur d'impulsions U2. Le modulateur de largeur d'impulsions fonctionne d'abord en percevant la tension présente sur C2 au moyen du diviseur de tension formé par R29 et R22 et ajuste en conséquence la durée d'écoulement du courant dans l'enroulement primaire 70 (et par conséquent sa grandeur de crete), en sorte qu'un niveau désiré de haute tension CC est maintenu pour une durée prédéterminée sur la capacité C2 et à la borne de sortie 72 située d'un cote de la capacité C2.
L'application de la haute tension crée des conditions d'amorce d'un are dans la lampe ä de- charge (montrées à la figure 2 (a) comme une chute rapide de Vs) ce qui, à son tour, fait que la tension de la lampe présente entre les électrodes (et la tension C2) tombe à une valeur basse telle que de 20 volts. Le modulateur de largeur d'impulsions U2 per- çoit cet état a la jonction 72 et se met lui-mem hors
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circuit par une routine propre de U2 jusqu'à ce que la lampe a décharge 42 soit mise hors fonctionnement, puls a nouveau en fonctionnement, de façon à rétablir la tension d'alimentation CC aux jonctions 64 et 74.
B) Mode de passage de l'effluve a l'arc dans la lampe ä decharge
Une fois que l'étant de décharge ou d'arc dans la lampe à décharge a été amorcé, le compteur de passage d'effluve 18 est mis en état de fonctionnement (montré à la figure 2 (d) comme accroissement soudain de VT) et engendre un Intervalle de temps d'effluve spécifique prédéterminé, tel que 1 seconde. Le signal de mise en état pour le compteur 18 est développé par l'apparition d'une subite chute de tension présente à la jonction 76, qui est créée par l'amorce de la décharge dans la lampe 42. Cette soudaine chute de tension permet à du courant de s'écouler par D6 et R3 en provoquant une rapide constitution ou augmentation d'une tension de commande apparaissant aux bornes C7, qui est limitée par D7.
La tension continue de C7 provoque la mise en activité du circuit intégré U1 comprenant les comparateurs 58 et 60, ce que l'on peut expliquer en s'aidant de la figure 2 (a).
Pour un premier état compris entre 0, 5 et 1, 5 se rapportant à la figure 2 (a), la sortie du comparateur 60 présente à la jonction 78 (broche 1 du circuit intégré U1) est à un niveau bas, ce qui maintient Q2 dans l'étant de non activité, et la sortie du comp-
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teur 18 présente ä la jonction 80 est ä l'état élevé, comme montré ä la figure 2 (a), en se référant ä la tension de passage ou de transition Vt qui est présente sur la jonction 80.
Cet état de niveau élevé de la jonction 80 permet à la source 14 d'alimentation de l'effluve de fournir une quantité permanente relativement faible de courant continu It, montrée à la
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figure 2(b), appelé ici courant d'effluve, à la lampe à décharge 42, par la voie de la jonction de sortie 76, de l'inductance de ballast L3, de l'inductance de filtre L4 et de la diode D13. En mamie temps qu'a lieu ce faible écroulement de courant, le circuit de compteur 18 met hors d'activité le circuit de marche 16 en appliquant une tension de sortie de niveau bas à la jonction 100 (ce qui rend le transistor Q1 non conducteur).
La grandeur du courant d'effluve It de la figure 2 (b) est commandée ou régulée par le circuit de la source d'alimentation 14 de l'effluve, comprenant le suiveur d'émetteur en Darlington Q3 et 04, la diode de Zener D10 et la résistance R13. La régulation est réalisée par la diode de Zener D10 fournissant une tension de référence régulée à l'entrée du suiveur d'émetteur en Darlington composé de Q3 et de Q4. L'émetteur de Q4 reflète ou suit cette tension et maintient constant le courant dans R13 et par conséquent le courant dleffluve de la lampe.
La durée de l'intervalle d'effluve (section de passage montrée au bas de la figure 2) est commandée par la constante de temps établie par C5 et R5 à 11étage d'entree du comparateur 60 du circuit compteur de passage d'effluve 18. La capacité C5, originellement à une très basse tension pendant l'amorce de décharge du tube à arc 42, augmente sa tension emmagasinée à travers le trajet formé par R5. La charge de C5 oblige la tension de l'entree negative 96 du comparateur 60 du circuit intégré U1 (broche 2) ä s'abaisser jusqu'à être au même potentiel que l'en- tree positive 98 du comparateur 60.
A cet instant qui se présente au point de 1, 5 seconde de la figure 2, la sortie 78 du comparateur 60 passe ä un niveau élevé qui, ä son tour, provoque deux états : (1) Q2 est mis en activité ce qui, ä son tour, supprime le
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courant d'effluve développé par le montage en Darlington de Q3 et Q4 ; et (2), en même temps, la tension de sortie élevée du comparateur 60 présente ä la jonction 78 est appliquée à l'entrée 88 du comparateur 58 ce qui, ä son tour, met en état d'activité le circuit de commande de marche 16 en rendant le transistor Q1 conducteur.
L'intervalle d'effluve permet ainsi l'écoulement d'un petit courant CC, régulé, It'de 1a figure 2 (b) dans la lampe ä décharge 42 pendant une courte durée commandée, établie par la constante de temps de C5 et de R5, de façon à chauffer les électrodes et ä permettre à la lampe de passer de son mode d'effluve à son mode de marche.
C) Mode de marche et filtrage pour la lampe a de- charge
Une fois que le circuit de marche 16 a été mis en activité, ce qui se produit au point de 1, 5 seconde de la figure 2 et au point de zéro de la figure 3, de façon à amorcer le mode de marche de la lampe ä ddcharge, la source 14 d'alimentation d'effluve est coupée, ce qui signifie la fin du mode d'effluve du tube à décharge, et une séquence de commande oscillatoire est amorcée.
Le circuit de marche fonctionne (1) en fournissant d'abord un courant electri-
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que CC croissant z la lampe ä décharge à arc jusqu'à ce que soit atteinte une limite élevée prédéterminée ; (2) en fournissant alors un courant électrique CC décroissant, jusqu'à ce que soit atteinte une limite inférieure prédéterminée ; et (3) en continuant de ma-
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nière cyclique les courants croissants et décroissants de façon à établir un courant moyen pour la lampe à decharge a arc.
Le circuit de marche 16 fonctionne d'abord de telle façon que l'interrupteur d'alimentation Q1 soit mis en action par le comparateur 60 en reliant ainsi
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la sortie 90 du circuit de marche au rail d'alimentation CC comprenant les éléments ayant les notations de référence 34, 64, 38 et 94 montrés ä la figure 1, en série avec la petite resistance sensible R11. La survenue de l'activité da Q1 est montrée à la figure 2 (c) par l'augmentation subite de VG.
Cette mise en activité de l'interrupteur Q1 permet que l'écoulement de courant dans la lampe à décharge 42 augmente linéairement de la valeur It de la figure 2 (b), fournie précédemment par la source 14 d'alimentation d'effluve, à une valeur IR désirée pour le mode de marche du fonctionnement,montré à la figure 3(a) comme quantite de 0, 4 ampère.
L'accroissement de courant est lineaire à cause de l'impendance constante offerte par l'induc- tance de ballast L3 entre les jonctions 90 et 92. Ce courant croissant lineairement est perçu par R11 et lorsqu'une valeur maximale prescrite, telle que de 0, 4 ampère, est atteinte, la tension aux bornes de R11 est assez élevée pour porter l'entrée négative 86 du comparateur 58 au point de déclenchement du circuit établi par la différence entre les entrées 88 et 86, ce qui fait que le comparateur 58 est rendu conducteur, et la sortie 100 du comparateur 58 passe à un niveau bas, ce qui, ä son tour, coupe 1'interrup- teur de puissance Q1 en le rendant non conducteur.
L'écoulement de courant de la lampe ä décharge 42 continue ä travers R11, L3, L4, D13, la lampe 42 elle-même et revient par D9. Ce courant fourni par l'énergie préalablement emmagasinée dans L3 diminue linéairement jusqu'à une valeur minimale prédéterminée de 0, 3 ampère. Lorsque cette valeur basse perçue par R11 atteint une certaine limite inferieure predeter- minée telle que 0, 3 ampere, le comparateur 58 est en dessous de son niveau de déclenchement et la sortie 100 du comparateur 58 revient ä un niveau élevé et
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rend conducteur l'interrupteur de puissance Q1.
Ce cycle se répète continuellement pour produire une forme d'onde de courant triangulaire IR de la figure 3 (a), s'écoulant dans L3 et variant entre des maxima et des minima spécifiques tels que 0, 4 ampère et 0, 3 ampere respectivement. La moyenne de ce courant IA est montrée à la figure 3 (a) comme ayant une valeur d'environ 3, 5 ampères. On observera qu'il n'y a pas d'element résistif dans ce circuit d'alimentation pour absorber de l'energie ; seule la lampe à decharge 42 elle-même consomme une certaine puissance appréciable et, par conséquent, le rendement du processus de commande de la lampe est extrêmement élevé.
La fréquence de cette ondulation oscillatoire montrée à la figure 3 (a) est maintenue au-delà de la gamme audible, de façon à éliminer tout bruit perturbateur possible avec
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le tube à décharge à arc 42.
La composante ondulée du courant dans l'inductance de ballast L3 s'est avree fächeuse pour la performance du tube ä décharge ä arc, en particulier pour la stabile té de la décharge et la vie de la lampe.
Le réseau LC 20, l'inductance L4 et la capacité de filtre C14 filtrent et réduisent la variation du courant {et par suite de la tension) dans la lampe ä décharge à des niveaux insignifiants et procurent essentiellement un courant de lampe continu ILAMP ayant une valeur moyenne d'environ 0, 35 ampère, comme montré à la figure 3 (b) et la tension Vn montree ä la figure 2 (d) pour la lampe ä décharge ä arc 42.
On comprendra maintenant que la présente invention procure un circuit de fonctionnement de lampe montré à la figure 1 pour faire fonctionner des lampes à décharge en permettant un fonctionnement de bon rendement des lampes dans tous les modes décrits.
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Légende des figures A 18 figure 2 : IS = intensité de sortie VL = tension de la lampe D = démarrage P = passage ou transition M = marche
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A la figure 3 (b) : tis = microsecondes