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La présente invention concerne l'allumage et le fonctionnement de lampes à décharge dans un gaz qui peuvent par exemple être du type à fluorescence.
Ces lampes exigent une tension de démarrage élevée qui doit être réduite ensuite lorsque la lampe s'est allumée, pour limiter le courant de fonctionnement qui, sans cela, pourrait détruire la lampe. Les ensembles actuels qui assu- rent le démarrage et le fonctionnement comprennent un trans- formateur, un commutateur ou un autre dispositif qui fournit la tension élevée de démarrage, une bobine d'arrêt étant uti- lisée pour limiter le courant de fonctionnement. Un condensa- teur est souvent monté aux bornes de la source d'alimentation ou secteur pour améliorer le facteur de puissance. Dans un ensemble pour lampes à cathode chaude on peut prévoir un transformateur pour l'échauffement de la cathode, ce transfor- mateur portant la tension d'alimentation totale aux bornes de son enroulement primaire.
Ceci exige que l'enroulement primaire comprenne un grand nombre de spires de fil fin.
Suivant la pr4sente invention, l'une des cathodes de la lampe est reliée en série avec une bobine d'arrêt à une première borne de la source et l'autre cathode est reliée en série avec une bobine d'induction à une seconde borne de la source et est également montée en série avec un condensateur à la première borne de la source. Les valeurs de la capacité du condensateur et de l'inductance de la bobine d'induction sont telles que lors de l'application de l'alimentation prise au secteur, la tension aux bornes du condensateur soit plus élevée que la tensicn de la source d'alimentation. Ceci est dû au fait q'au démarrage, le circuit comprend effectivement
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le montage en série du condensateur et de la bobine d'induc- tion.
La tension aux bornes du condensateur suffit pour que la lampe s'allume, après quoi le courant de fonctionnement est limité par la bobine d'arrêt et aussi par la bobine d'induction.
Un ensemble assurant le démarrage et le fonctionne- ment, travaillant sur ce principe, est essentiellement le mtme, qu'il soit à utiliser avec des lampes à cathode froide ou aveo des lampes à cathode chaude, et il a une première et une seoon- de borne d'entrée pour le relier à la source ou secteur d'ali- mentation, et une troisième et une quatrième bornes de sortie ou des paires de bornes de sortie auxquelles on peut relier les bornes d'une lampe à cathode froide ou à cathode chaude respectivement.
Un ensemble à utiliser avec une lampe à ca- thode froide a la bobine d'arrêt montée entre la première et la troisième bornes, la bobine d'induction montée entre la se- conde et la quatrième bornes et le condensateur monté entre la première et la quatrième bornes, les valeurs des éléments étant telles qu'à l'application de la source d'alimentation,la tension aux bornes du condensateur suffise à faire démarrer la lampe, le courant étant limité à une valeur de sécurité par la bobine d'arrêt et aussi par la bobine d'induction. Le cou- rant dans la bobine d'induction sera maintenant approximative- ment égal à la moitié du courant à l'application de la source d'alimentation en raison de ce que le courant en retard dans la lampe tend à neutraliser le courant en avance dans le condensateur et ainsi à réduire le courant total.
Un ensemble pour un système à cathode chaude comporte les mêmes éléments sauf que la bobine d'induction est remplacée par l'enroulement primaire d'un transformateur qui est relié à l'une des bornes de la paire de quatrièmes bornes de sortie.
La bobine d'arrêt est montée entre la première borne d'entrée et l'une des bornes de la paire de troisièmes bornes de sortie.
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Le condensateur est monté entre la première borne d'entrée et l'une des bornes de la paire de quatrièmes bornes de sortie.
L'enroulement secondaire du transformateur est relié à la paire de troisièmes bornes de sortie. A l'application du secteur, une tension élevée se développe aux bornes du oondensateur et pro- voque ainsi l'allumage de la lampe. Le courant qui s'écoule dans la connexion en série du condensateur et de l'enroulement primaire du transformateur s'écoule à travers le filament de la lampe reliée à la quatrième paire de bornes et ce filament est ainsi chauffé. Une tension se développe aux bornes du se- condaire du transformateur, faisant qu'un courant s'écoule dans le filament relié à la troisième paire de bornes, ce qui chauffe aussi ce filament.
Lorsque la lampe démarre, la dimi- nution du courant qui n'écoule dans l'enroulement primaire du transformateur et par suite dans les filaments se traduit par une réduction de la perte électrique de la cathode, en comparaison de celle qui se produirait si le courant de régime avait la même valeur élevée que le courant de démarrage. Le courant de démarrage qui s'écoule entre les filaments de la lampe chauffe les filaments en sorte qu'il n'est pas néces- saire de les chauffer séparément une fois que la lampe a démar- ré.
Si le courant initial avant démarrage , qui s'écoule dans la connexion en série du condensateur et de l'enroulement pri- maire du transformateur, est plus grand que celui qui est né- cessaire pour chauffer le filament qui peut être relié en sé- rie aveo ces éléments, la paire des quatrièmes bornes de sor- tie et par suite les filaments de lampe respectifs peuvent ê- tre reliés aux bornes d'une partie sensible de l'enroulement primaire du transformateur . Ainsi, une partie seulement du courant qui s'écoule dans le condensateur traversera le fila- ment, et cette partie sera réglable en sorte que l'on peut ob- tenir, s'il le faut, une égalité absolue des pertes de cathode lors du fonctionnement.
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Les ensembles ont été décrits pour être utilisés aveo une lampe seulement. Cependant, ils sont également appli- cables au cas de deux ou plusieurs lampes reliées en série, Dans le cas d'un ensemble à utiliser avec des lampes à cathode froide, on a prévu des bornes de sortie supplémentaires de sorte que le nombre correspondant de lampes supplémentaires peut être monté entre les troisièmes et quatrièmes bornes de sortie. Les bornes de sortie supplémentaires sont prévues res- pectivement pour être reliées aux bornes électriquement voisi- nes de lampes voisines. Un tel agencement exige cependant que la tension de démarrage soit proportionnellement plus élevée que pour un ensemble à une seule lampe.
On remédie à ce désa- vantage de préférence par un couplage capacitif d'au moins l'une des troisièmes et quatrièmes bornes de sortie à au moins l'une des bornes de sortie mais non à toutes. Par suite, il y aura au moins deux bornes de sortie voisines qui ne sont pas couplées par capacité. Ainsi, à l'application du secteur, sensiblement toute la tension élevée aux bornes du condensa- teur monté entre la première et la quatrième bornes se trouve- ra appliquée à ces deux bornes de sortie voisines, en faisant démarrer ainsi la lampe montée entre elles. La tension élevée se présentera alors sur les lampée restantes qui démarreront ainai successivement.
De même, on peut prévoir dans un ensem- ble à utiliser avec des lampes à cathode chaude, un certain nombre de paires supplémentaires de bornes, en sorte qu'on peut monter un nombre correspondant de lampes supplémentaires en série entre la troisième et la quatrième paires de bornes de sortie. Dans ce cas, chaque paire supplémentaire de bornes est reliée aux bornes d'un enroulement secondaire de transformateur, correspondant, en sorte que tous les filaments de lampe seront chauffés. Egalement, tout comme dans un ensemble pour lampes à cathode froide, il est préférable de coupler par capacité
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une borne de la troisième ou de la quatrième paires de bornes ou des deux à une borne d'au moins l'une des paires de bornes de sortie, mais non de toutes.
Il en résulte qu'au moins deux paires de bornes entre lesquelles uiie lampe peut être montée ne sont pas couplées capacitivement. Par suite, sensiblement toute la tension développée sur le condensateur relié entre la premiè- : re borne et l'une des bornes de la paire de quatrièmes bornes de sortie se présentera entre ces deux paires de bornes de sor- tie, ce qui fera ainsi démarrer la lampe montée entre elles et ensuite les lampes restantes.
Les deux types d'ensembles, qu'ils soient à utiliser avec des lapes à décharge dans un gaz, chaudes ou froides, peuvent comprendre un transformateur élévateur ayant un enrou- lement primaire monté entre la première et la seconde bornes d'entrée et un enroulement secondaire monté entre lremière. borne et la bobine d'arrêt. Sur l'enroulement secondaire se développera une tension qui s'ajoutera effectivement à la ten- sion appliquée à la lampe ou aux lampes.
Un ensemble construit suivant l'invention présente, plusieurs avantages importants par rapport aux ensembles ac- tuels. L'un des plus importants est que la combinaison en série du condensateur et de la bobine d'induction ou du transformateur fournit une tension élevée permanente pour faire démarrer la lampe , contrairement aux procédés actuels qui font appel à une courte impulsion de tension à des fins de démarrage. Celle-ci est. souvent fournie par un dispositif à partie mobile quelconque, tel qu'un commutateur, qui se trouve éliminé dans un ensemble construit suivant l'invention. En plus, un tel ensemble n'exige pas qu'un condensateur soit monté aux bornes de la source d'a- limentation puisque le condensateur en série avec la bobine d'induction ou avec l'enroulement primaire du transformateur assure la correction du facteur de puissance.
L'élimination
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d'un condensateur aux bornes de la source constituée par le secteur est importante parce qu'un tel condensateur est conti- nuellement soumis aux sollicitations de la tension du secteur.
Un autre avantage important d'un ensemble pour lampes à catho- de chaude construit suivant l'invention est que le transforma- teur de chauffage de cathode ne se trouve à aucun moment di- rectement entre les bornes de la source d'alimentation. Ainsi, le tr:nsformateur peut être conçu pour une tension maximale in- férieure. Un autre avantage important applicable à des ensem- bles pour des lampes aussi bien à cathode chaude qu'à cathode froide est qu'en raison de la chute de tension sur la bobine d'induction ou sur l'enroulement primaire du transformateur, on peut réduire les dimensions de la bobine d'arrêt comparative- ment aux ensembles actuels.
On décrira à présent en se reportant aux schémas de circuits joints au présent mémoire, les ensembles assurant le démarrage et le fonctionnement pour des lampes à décharge dans un gaz, aussi bien à cathode chaude qu'à cathode froide, con- struits suivant l'invention. Sur les dessins : - la figure 1 est un ensemble pour lampes à cathode froide, relié à une lampe à cathode froide; - la fi,,ure 2 est un ensemble pour lampes à cathode chaude, relié à une lampe à cathode chaude ; - la figure 3 est un ensemble tel que celui de la figure 2 mais possédant deux bornes supplémentaires en sorte que deux lampes à cathode chaude puissent y être reliées comme montré; - la figure 4 montre un ensemble tel que celui de la figure 3, mais comprenant un transformateur élévateur.
Dans les quatre schémas, on a utilisé les mmes signes de référence et lettres pour des éléments correspon- dants.
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Sur la figure 1, la source d'alimentation ou secteur est appliquée entre la première et la seconde bornes d'entrée, indiquées respectivement par 1 et 2. Une lampe 6 à décharge dans ur. gaz, à cathode froide, est montée entre la troisième et la quatrième bornes de sortie 3 et 4 de l'ensemble désigné de façon générale par 5. Une bobine d'arrêt L1 limitatrice de courant est montée entre les bornes 1 et 3, un condensateur C1 est monté entre les bornes 1 et 4 et une bobine d'induction L2 est montée entre les bornes 2 et 4. A l'instant de l'applica- tion du secteur, la lampe 6 aura une forte impédance et, par suite, le courant qui s'écoule dans l'ensemble sera limité par le condensateur C1 st par la bobine d'induction L2.
Les valeurs de ces deux éléments sont choisies en sorte que la tension aux bornes du condensateur C1, qui est effectivement la tension appliquée à la lampe, soit plus élevée que la tension d'alimen- tation et suffise à allumer la lampe. Lorsque ceci se produit, l'impédance de.la lampe tombe et le courant qui la traverse est limité principalement par la bobine d'arrêt L1 et aussi par la bobine d'induction L2. Le courant dans la bobine d'induction L2 est la somme vectorielle du courant en avance dans le con- densateur et du courant en retard dans la lampe 6 et dans la bobine d'arrêt L1.
Ce courant aura une valeur approximative- ./ment égale à la moitié de celle du courant de démarrage par suite de la réduction de l'impédance de la lampe qui augmentera effectivement l'impédance totale de la combinaison en parallèle du condensateur C1 et de la lampe 6, et de la bobine d'induction
L1.
La figure 2 montre un ensemble semblable à celui de la figure 1, destiné, duns ce cas, à être utilisé avec une lam- pe 7 à décharge dans un gaz, à cathode, chaude. L'ensemble a des paires de bornes de sortie 3,3' et 4,4' en sorte que les fila- ments 8 et 9 de la lampe puissent y être reliés comme montré.
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La bobine d'induction L2 de la figure 1 est remplacée par un transformateur T1 ayant un enroulement secondaire 10 relié aux bornes 3 et 3'. On verra que le filament 9 est monté entre les bornes 4 et 4' en sorte qu'à l'application du secteur, le cou- rant s'écoulant dans le condensateur C1 s'écoule aussi par le filament 9 et le chauffe. De même , ce courant développe une tension aux bornes de l'enroulement primaire du transformateur T1 et celle-ci induit une tension sur l'enroulement secondaire 10, faisant qu'un courant s'écoule dans le filament 8 qui est ainsi chauffé. Lorsque la lampe s'allume finalement, la réduc- tion du courant qui s'écoule dans le primaire du transformateur T1 est telle que la perte de cathode soit réduite.
La figure 3 montre une variante de la figure 2, dans laquelle l'ensemble est muni d'une paire supplémentaire de bornes de sortie 13 et 13', pour qu'on puisse l'utiliser avec deux lampes 11 et 12 montées en série. On a prévu en outre des moyens pour assurer une égalité absolue de la perte de cathode en fonctionnement. Ceci s'obtient en montant le filament de lampe 17 sur une partie de l'enroulement primaire du transfor- mateur T1 en sorte que seule une partie réglable du courant d'entrée traverse le filament. Les deux enroulements secondai- res 18 et 19 du transformateur T1 sont reliés aux bornes de sortie 3 et 3' et 13 et 13', pour chauffer des filaments.
Un condensateur C2 est monté entre les deux enroulements secondai- ; res 18 et 19 en sorte que la tension de démarrage soit appliquée aux bornes de la lac.pe 12 au lieu de l'être à la liaison en sé- rie des deux lampes 11 et 12. Il en résulte une amélioration du démarrage.
La figure 4 montre une modification de la figure 3 dans laquelle l'ensemble comprend un transformateur élévateur T2 dont l'enroulement primaire 20 est relié aux bornes 1 et 2 du secteur d'alimentation. L'enroulement secondaire 21 est @ monté entre la première borne 1etla bobine d'arrêt L1. Ce trans-
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formateur élévateur a pour effet d'appliquer aux lampes une tension de démarrage accrue.
On doit ccmprendre que certaines des modifications à l'ensemble de base pour lampes à oathode chaude, comme montré à la figure 2, s'appliquent aussi à des ensembles pour lampes à cathode froido. Ainsi des ensembles pour lampes à cathode froide peuvent avoir des bornes supplémentaires pour pouvoir monter en série plus d'une seule lampe et ces bornes peuvent être reliées entre elles par des condensateurs en sorte que la tension de démarrage soit appliquée sur une partie des lampes, et un transformateur élévateur peut être compris aussi dans l'ensemble.
REVENDICATIONS. - ----------------
1.- Agencement de circuit électrique pour assurer le démarrage et le fonctionnement de lampes à décharge dans un gaz, dans lequel une cathode de la lampe est reliée en série avec une bobine d'arrêt à une première borne d'alimentation et où l'autre cathode est reliée en série avec une bobine d'induc- est tion à une seconde borne d'alimentation et/aussi reliée en série avec un condensateur, à la première borne d'alimentation.