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DISPOSITIF D'ALLUMAGE AUTOMATIQUE ET D'ALIMENTATION POUR LAMPES A
FLUORESCENCE A CATHODES CHAUDES.
Le bon fonctionnement et la durée de vie des lampes à fluores- cence, du type à cathodes chaudes, sont conditionnés par un préchauffage con- venable des cathodes,afin que sous la tension appliquée aux bornes de ces lampes, l'amorçage de l'arc soit assuré sans provoquer la destruction ra- pide du pouvoir émissif des cathodes.
Il est connu que, plus la tension appliquée aux bornes de ces lampes est élevée, plus rapide et plus facile est leur allumage, mais comme la chute de tension que provoque cet allumage doit être compensée par un régulateur, il en résulte que le facteur de puissance d'un ensemble, lampe et régulateur, est trop mauvais pour être admis par les distributeurs de courant., qui exigent des moyens d'y remédier, par condensateurs ou analo- gues ..
Diverses solutions ont été proposées pour atteindre à de bon- nes conditions de fonctionnement de cs lampes, mais dans la généralité des cas, les moyens préconisés ne répondent pas entièrement aux conditions re- quises, ou emploient des dispositifs et des appareillages compliqués , par- tant onéreux, voire même nécessitant des lampes de fabrication spéciale.
La présente invention a, non seulement pour but de remédier à ces inconvénients,mais encore d'allumer spontanément les lampes sans de- voir recourir à des démarreurs à parties mobiles (contacteurs) - de les ali- menter convenablement - de les faire fonctionner au moyen d'un appareillage qui donne un bon facteur de puissance, qui n'absorbe pas les courants d'im- pulsion (ACTADIS), et de permettre, au moyen même du courant de démarrage et de fonctionnement du dispositif établi selon l'invention, de provoquer 1' allumage spontané d'autres lampes qui peuvent être branchées indifféremment en phase ou non, avec le courant qui alimente la ou les lampes-maitresses allumées par l'appareillage, objet de la présente demande de brevet.
Afin de faire clairement comprendre le dispositif selon l'in- vention, la description qui va suivre en expliquera le fonctionnement et des applications avec référence aux dessins annexés.
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Les dessins schématiques montrent en :
Fig. 1 le dispositif selon l'invention, pour alimenter une lan- pe.
Fig, 2 l'application du dispositif pour alimenter plusieurs lam- pes en série.
Fig. 3 Inapplication du dispositif pour allumer une deuxième lampe par le moyen du courant de démarrage de la lampe maitresse.
Fig. 4 est une variante de la figure 3, chaque lampe y étant remplacée par un groupe de lampes en série.
Fig. 5 montre comment le courant de démarrage de la lampe maitresse fait s'allumer d'autres lampes branchées en étoile.
La figure 1, montre une lampe L, ses cathodes 1 et 2, un auto- transformateur At,dont le circuit magnétique N porte des enroulements P et S', et une capacité G, ce circuit est relié à une source de courant alterna- tif monophasé A - B.
Il est caractéristique de l'invention que la lampe est alimentée en dérivation sur le secondaire S de l'auto-transformateur At, qui est du type à fuites magnétiques ayant à une impédance voulue pour que, en circuit avec la capacité C, ce système entre en résonnance lorsqu'il est mis sous tension.
Il est également caractéristique de l'invention que, au moins une des cathodes (1.) de la lampe L, est en série entre les enroulements P et S de l'auto-transformateur dans le présent schéma les deux cathodes sont en série, la deuxième étant reliée d'une part à l'enroulement S, et d'autre part à la source B, et on voit que la lampe est en dérivation sur le se- condaire S.
Le fonctionnement est le suivant : La source, ou secteur, étant branchée sur ce circuit, un courant de résonnance s'établit, et l'auto-trans- formateur se comporte comme une simple self. Comme les cathodes 1 et 2 sent en série avec ce courant, elles se chauffent amorçant ainsi la lampe, qui se trouvant branchée sur la tension développée dans l'enroulement S, s'allu- me.
La chute de tension que provoque la lampe lors de son allumage se répercute sur l'enroulement S, par conséquent sur l'enroulement P, et 1' impédance du circuit de l'auto-transformateur se modifie, et entraîne une chu- te de tension aux bornes de la capacité : le courant en provenance du sec- teur diminue. La Lampe reçoit à ce moment la somme vectorielle de deux cou- rants : 1 celui du secteur, et 2 le courant engendré par P dans S. Ces deux courants sont décalés.
Le dispositif est capacitif. Le facteur de puissance de cet appareillage est fonction du courant et de la tension lui appliqués par le secteur, par rapport au wattage absorbé.
Comme on peut donner à l'impédance de l'auto-transformateur char- gé, diverses valeurs, on peut obtenir un facteur de puissance qui peut à vo- lonté se rapprocher ou s'éloigner de l'Unité.
Lorsque le dispositif est destiné à n'alimenter qu'une lampe, comme dans le présent schéma, il va de soi que l'on cherchera à obtenir un facteur de puissance se rapprochant de l'Unité, pour se conformer aux pres- criptions réglementaires.
La figure 2 représente une variante de la figure 1, dans le schéma de laquelle nous voyons trois lampes disposées en série : Chacune de ces lampes L, L 2, L 3 est en dérivation sur un des secondaires S, S 2, S 3, et les cathodes des lampes sont également en série dans le cir- cuit complet.
Le fonctionnement de ce dispositif est exactement le même que
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celui qui vient d'être décrit pour le dispositif de la Fig. 1.
La figure 3 est le schéma d'une lampe que nous qualifierons de l'appellation Lampe maîtresse L, qui est démarrée et alimentée selon l'invention, et qui commande le démarrage et l'allumage d'une deuxième lam- pe, dont le courant sera décalé par rapport à la lampe maîtresse.
La lampe L, est alimentée selon le dispositif de l'invention, mais dans son circuit, il a été intercalé, entre la borne de l'enroulement
S et la cathode 2, le primaire d'un petit transformateur T, dont les secon- daires s 1 et s 2, sont reliés aux cathodes 3 et 4 de la lampe L 2. La lam- pe L 2, reçoit la tension du secteur A - B, par l'intermédiaire d'une self de réglage Sf.
Le fonctionnement de cet appareillage est le suivant :
Le courant s'établit tout d'abord dans le circuit de la lampe
L, dont il chauffe les cathodes, et il passe aussi dans le primaire P, du petit transformateur T, dont les secondaires s 1, et s 2, reliés aux catho- des 3 et 4, se chauffent en même temps. Les deux lampes ainsi amorcées s'allumeront sur les tensions qui leur sont appliquées respectivement : la lampe maitresse sur le secondaire S, de l'auto-transformateur, et la lampe
L2, sur la tension du secteur, à travers la self de son circuit (Sf).
Le circuit de la lampe L 2 est capacitif et a donc un certain facteur de puissance : il sera fait en sorte que ce F.d.P., selfique, soit compensé par un facteur de puissance capacitif, que l'on donnera au cir- cuit de la lampe maitresse, de manière à ce que le facteur de puissance de ce double circuit combiné se rapproche le plus possible de l'Unité.
Il est à remarquer, que pendant le fonctionnement de cet appa- reillage combiné, les cathodes de la lampe L 2, ne reçoivent plus qu'un fai- ble courant :en effet, puisqu'à ce moment, l'intensité du courant qui passe dans le petit transformateur T, dans le primaire p, est fortement réduite, par rapport au courant de démarrage. Puisque la lampe maitresse doit fonc- tionner avec un F.d.P. assez fortement décalé, en avant, pour compenser le facteur de puissance selfique de la lampe L 2, la lampe maîtresse sera ali- mentée par la somme vectorielle d'un fort courant secteur, et d'un faible courant émanant du secondaire S, de l'auto-transformateur At.
L'éclairage donné par l'ensemble des deux lampes ainsi décalées l'une par rapport à l'autre, est antistroboscopique.
La figure 4, est le schéma d'un montage dans lequel chacune des lampes L et L 2 de la fig. 3., est remplacée par un groupe de lampes. Dans cette figure on voit que le petit transformateur de chauffage T, est inséré de même, quant à son primaire p, dans le circuit des lampes maitresses, et que ses secondaires s 1, s 2 et s 3, sont reliées respectivement : s 1 à la cathode 1 de la lampe L 3; s 2, aux cathodes en série 2 et 3, cette dernière, de la lampe L 4; et s 3 à la cathode 4 de la lampe L 4.
Le fonctionnement de ce système est le même, que celui décrit ci-avant, pour la figure 3.
La figure 5 est une disposition de l'invention pour alimenter trois lampes montées en étoile, et dont l'éclairage sera donc encore plus régulier (antistroboscopique) que les montages ci-avant décrits.
La lampe maitresse L, est branchée sur l'auto-transformateur At, en dérivation sur le secondaire S de celui-ci, mais si, en partant du point secteur A, le condensateur C, est en série avec l'auto-transformateur At, le circuit ne se ferme sur B, qu'après avoir passé par les cathodes des trois lampes soit : 2, 4 et 6, la self Sf2, la cathode 3 de la lampe L 2.
On voit ainsi que cinq cathodes, sont chauffées directement par le courant de résonnance de démarrage, et que la sixième, qui est reliée au secondaire s, du petit transformateur T,dont le primaire p est disposé en série entre la cathode 1 et l'enroulement S, reçoit, au démarrage le courant de réson- nance, et chauffe ainsi indirectement cette cathode.
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Le fonctionnement est le suivant : Le courait de résonnance qui s'établit dans le circuit d'impédance qui se compose de l'impédance de l'au- to-transformateur At, des cathodes, et de l'impédance de la self Sf2, avec la capacité C, chauffe les cathodes des lampes.
La lampe L, s'allumera sur la tension de l'enroulement secondai- re S, de l'auto-transformateur At.
La lampe L 2, s'allumera sur la tension créée aux bornes de la self Sf2.
La lampe L 3 s'allumera sur la tension qui s'est créée entre la borne A du secteur, et le centre de l'étoile, soit à la cathode 4 de la lampe L 2, et le courant de la lampe réglée par la self Sf, fait retour par la lampe L 3 vers la borne B du secteur.
Les trois lampes fonctionnent donc en triphasé, sur un secteur à 2 fils.
L'éclairage ainsi donné, est des plus antistroboscopique, et convient tout particulièrement pour éclairer des machines en mouvement., la lumière à donner dans les studios de prises de vue pour photographies ciné- matigraphiques, et autres.
Ce n'est que pour la clarté des descriptions qui précèdent, que les schémas représentent des petits transformateurs T, dont les primaires p, sont séparés des secondaires s : il va de soi que l'on peut remplacer ces petits appareils par des auto-transformateurs ou des auto-transformateurs -transformateurs,sans apporter dérogation ou novation à l'invention ci-des- sus décrite.
L'invention se caractérise par le fait que l'on alimente une ou plusieurs lampes, en les amorçant par le chauffage des électrodes (catho- des) par un courant de résonnance entre une self constituée par l'auto- transformateur,,et une capacité,et que le fonctionnement des lampes fait changer l'impédance de l'auto-transformateur ainsi chargé, et que, selon les besoins des destinations, le courant pris au secteur détermine le fac- teur de puissance que l'on veut obtenir dans le circuit de la lampe maîtresse selon les cas.
Dans le cas spécial de la figure 5, on combine l'impédance de l'auto-transformateur régissant la lampe maîtresse, avec une self addition- nelle, pour obtenir l'impédance désirée.
REVENDICATIONS
L'invention concerne un dispositif d'allumage automatique et spontané, et d'alimentation pour les lampes du type à fluorescence à cathodes chaudes, lequel est caractérisé par les particularités suivantes, prises séparément ou en combinaison :
I.- Une lampe à fluorescence est branchée en dérivation sur le secondaire d'un autotransformateur à caractéristique selfique, dont l'impé- dance est d'une valeur voulue pour entrer en résonnance avec une capacité.
II.- Un circuit établi selon Rev I., et caractérisé par le fait que les cathodes de la lampe, sont insérées en série dans ce circuit, de ma- nière à ce que le secondaire de l'auto-transformateur, soit relié aux bornes ou cathodes de la dite lampe.
Rev. III. Dans un circuit établi selon revendications I et II caractérisé par le fait qu'une lampe peut être remplacée par plusieurs lam- pes en série, et que toutes les cathodes des lampes sont directement chauf- fées par le courant de résonnance, au démarrage.
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AUTOMATIC IGNITION AND POWER SUPPLY DEVICE FOR A LAMPS
HOT CATHOD FLUORESCENCE.
The correct functioning and the service life of fluorescent lamps, of the hot cathode type, are conditioned by a suitable preheating of the cathodes, so that under the voltage applied to the terminals of these lamps, the ignition of the arc is assured without causing rapid destruction of the emissive power of the cathodes.
It is known that the higher the voltage applied to the terminals of these lamps, the faster and easier is their ignition, but since the voltage drop caused by this ignition must be compensated for by a regulator, it follows that the factor of The power of an assembly, lamp and regulator, is too bad to be admitted by current distributors., which require means of remedying it, by capacitors or the like.
Various solutions have been proposed to achieve good operating conditions for these lamps, but in general cases, the recommended means do not fully meet the required conditions, or employ complicated devices and equipment, for example. so expensive, or even requiring specially manufactured lamps.
The object of the present invention is not only to remedy these drawbacks, but also to spontaneously light the lamps without having to resort to starters with moving parts (contactors) - to supply them properly - to make them operate at the same time. by means of an apparatus which gives a good power factor, which does not absorb impulse currents (ACTADIS), and to allow, by means of the starting and operating current of the device established according to the invention , cause 1 spontaneous ignition of other lamps which can be connected indifferently in phase or not, with the current which supplies the master lamp (s) lit by the apparatus, the subject of the present patent application.
In order to make the device according to the invention clearly understood, the description which follows will explain its operation and applications with reference to the accompanying drawings.
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The schematic drawings show in:
Fig. 1 the device according to the invention, for supplying a lance.
Fig, 2 the application of the device to supply several lamps in series.
Fig. 3 Inapplicability of the device to ignite a second lamp by means of the starting current of the master lamp.
Fig. 4 is a variant of FIG. 3, each lamp being replaced there by a group of lamps in series.
Fig. 5 shows how the starting current of the master lamp causes other star-connected lamps to light up.
Figure 1 shows a lamp L, its cathodes 1 and 2, an autotransformer At, whose magnetic circuit N carries windings P and S ', and a capacitor G, this circuit is connected to a source of alternating current. single-phase tif A - B.
It is characteristic of the invention that the lamp is fed in bypass on the secondary S of the autotransformer At, which is of the magnetic leakage type having at a desired impedance so that, in circuit with the capacity C, this system resonates when powered on.
It is also characteristic of the invention that, at least one of the cathodes (1.) of the lamp L, is in series between the P and S windings of the autotransformer in the present diagram the two cathodes are in series, the second being connected on the one hand to the winding S, and on the other hand to the source B, and we see that the lamp is bypassed on the secondary S.
The operation is as follows: The source, or sector, being connected to this circuit, a resonant current is established, and the auto-transformer behaves like a simple self. As the cathodes 1 and 2 feel in series with this current, they heat up, thus starting the lamp, which being connected to the voltage developed in the winding S, lights up.
The voltage drop caused by the lamp when it is turned on is reflected on the winding S, consequently on the winding P, and the impedance of the auto-transformer circuit changes, and causes a drop in voltage. voltage at the capacitor terminals: the current from the mains decreases. The Lamp receives at this moment the vector sum of two currents: 1 that of the sector, and 2 the current generated by P in S. These two currents are shifted.
The device is capacitive. The power factor of this switchgear is a function of the current and voltage applied to it by the mains, compared to the wattage absorbed.
As the impedance of the loaded autotransformer can be given various values, it is possible to obtain a power factor which can approach or move away from Unity.
When the device is intended to supply only one lamp, as in the present diagram, it goes without saying that one will seek to obtain a power factor approaching the Unit, in order to comply with the regulatory prescriptions. .
Figure 2 shows a variant of Figure 1, in the diagram of which we see three lamps arranged in series: Each of these lamps L, L 2, L 3 is bypassed on one of the secondaries S, S 2, S 3, and the cathodes of the lamps are also in series in the complete circuit.
The operation of this device is exactly the same as
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that which has just been described for the device of FIG. 1.
FIG. 3 is the diagram of a lamp which we will call the name Master lamp L, which is started and supplied according to the invention, and which controls the starting and lighting of a second lamp, whose current will be offset from the master lamp.
The lamp L, is supplied according to the device of the invention, but in its circuit, it has been interposed between the terminal of the winding
S and cathode 2, the primary of a small transformer T, whose secondaries s 1 and s 2, are connected to cathodes 3 and 4 of lamp L 2. Lamp L 2 receives the voltage from sector A - B, by means of a setting choke Sf.
The operation of this apparatus is as follows:
The current is first established in the lamp circuit
L, of which it heats the cathodes, and it also passes through the primary P, of the small transformer T, of which the secondaries s 1, and s 2, connected to the cathodes 3 and 4, are heated at the same time. The two lamps thus started will light up on the voltages which are applied to them respectively: the master lamp on the secondary S, of the auto-transformer, and the lamp
L2, on the mains voltage, through the choke of its circuit (Sf).
The circuit of the lamp L 2 is capacitive and therefore has a certain power factor: it will be ensured that this FdP, inductive, is compensated by a capacitive power factor, which will be given to the circuit of the lamp. master, so that the power factor of this combined double circuit comes as close as possible to the Unit.
It should be noted that during the operation of this combined apparatus, the cathodes of the lamp L 2, receive only a weak current: indeed, since at this moment, the intensity of the current which passes through the small transformer T, in the primary p, is greatly reduced, compared to the starting current. Since the master lamp must work with an F.d.P. sufficiently strongly shifted, forward, to compensate for the inductive power factor of the lamp L 2, the master lamp will be supplied by the vector sum of a strong mains current, and a weak current emanating from the secondary S, of the autotransformer At.
The lighting given by the assembly of the two lamps thus offset from one another is antistroboscopic.
FIG. 4 is the diagram of an assembly in which each of the lamps L and L 2 of FIG. 3., is replaced by a group of lamps. In this figure we see that the small heating transformer T, is inserted in the same way, as for its primary p, in the circuit of the master lamps, and that its secondaries s 1, s 2 and s 3, are respectively connected: s 1 at the cathode 1 of the lamp L 3; s 2, to the series cathodes 2 and 3, the latter of the lamp L 4; and s 3 at cathode 4 of lamp L 4.
The operation of this system is the same as that described above for figure 3.
FIG. 5 is an arrangement of the invention for supplying three lamps mounted in a star, and the illumination of which will therefore be even more regular (antistroboscopic) than the assemblies described above.
The master lamp L is connected to the autotransformer At, bypassing the secondary S of this one, but if, starting from the sector point A, the capacitor C, is in series with the autotransformer At , the circuit closes on B only after having passed through the cathodes of the three lamps, namely: 2, 4 and 6, the choke Sf2, the cathode 3 of the lamp L 2.
It can thus be seen that five cathodes are heated directly by the starting resonance current, and that the sixth, which is connected to the secondary s, of the small transformer T, the primary p of which is arranged in series between the cathode 1 and the winding S, receives the resonance current on start-up, and thus indirectly heats this cathode.
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The operation is as follows: The resonance current which is established in the impedance circuit which is made up of the impedance of the autotransformer At, of the cathodes, and of the impedance of the choke Sf2, with the capacity C, heats the cathodes of the lamps.
The lamp L, will light up on the voltage of the secondary winding S, of the autotransformer At.
Lamp L 2 will light on the voltage created at the terminals of choke Sf2.
Lamp L 3 will light on the voltage created between terminal A of the sector, and the center of the star, i.e. at cathode 4 of lamp L 2, and the lamp current set by self Sf, returned by lamp L 3 to terminal B of the sector.
The three lamps therefore operate in three-phase, on a 2-wire sector.
The lighting thus given is most antistroboscopic, and is particularly suitable for lighting moving machines, the light to be given in shooting studios for cinematigraphic photographs, and others.
It is only for the clarity of the preceding descriptions, that the diagrams represent small transformers T, of which the primaries p, are separated from the secondaries s: it goes without saying that one can replace these small devices by auto- transformers or auto-transformers -transformers, without derogating or innovating the invention described above.
The invention is characterized by the fact that one or more lamps are supplied, by starting them by heating the electrodes (cathodes) by a resonant current between an inductor constituted by the autotransformer ,, and a capacity, and that the operation of the lamps changes the impedance of the autotransformer thus loaded, and that, according to the needs of the destinations, the current taken from the mains determines the power factor that is to be obtained in the circuit of the master lamp as appropriate.
In the special case of FIG. 5, the impedance of the autotransformer governing the master lamp, with an additional inductor, is combined to obtain the desired impedance.
CLAIMS
The invention relates to an automatic and spontaneous ignition and power supply device for lamps of the hot cathode fluorescence type, which is characterized by the following features, taken separately or in combination:
I.- A fluorescence lamp is connected as a branch on the secondary of an autotransformer with inductive characteristic, whose impedance is of a desired value to enter into resonance with a capacitor.
II.- A circuit established according to Rev I., and characterized by the fact that the cathodes of the lamp, are inserted in series in this circuit, so that the secondary of the autotransformer, is connected to the terminals or cathodes of said lamp.
Rev. III. In a circuit established according to claims I and II, characterized in that a lamp can be replaced by several lamps in series, and that all the cathodes of the lamps are directly heated by the resonance current, on starting.
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