FR2670073A1 - Circuit d'allumage resonnant a deux etages pour lampe a decharge sans electrode a haute intensite. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un système de lampe à décharge à haute intensité sans électrode qui comprend un tube à arc, une bobine d'excitation autour du tube à arc couplée à une alimentation HF et un allumeur à une sonde à gaz (12) établissent une capacité parasite (C1) entre la bobine et l'allumeur et un circuit résonnant d'impédance variable et comprenant la combinaison en série d'une inductance variable (L3 , C4 , C3 ) et de la capacité parasite (C1 ) entre l'allumeur à sonde à gaz et la bobine d'excitation. Application aux lampes à décharge de haute intensité.

Description

-1

CIRCUIT D'ALLUMAGE RÉSONNANT À DEUX ÉTAGES

POUR LAMPE À DÉCHARGE SANS ÉLECTRODE À HAUTE INTENSITÉ

La présente invention concerne de façon générale

des lampes à décharge à haute intensité (HID) sans élec-

trode et, plus particulièrement, un circuit d'allumage

d'une telle lampe.

Dans une lampe à décharge à haute intensité (HID), un gaz ionisable à pression moyenne à haute, tel qu'une vapeur de mercure ou de sodium, émet un rayonnement visible à la suite d'une excitation typiquement provoquée par le passage de courant dans le gaz Un type de lampes HID comprend des lampes sans électrodes qui produisent une décharge d'arc en générant un champ électrique sinusoïdal

dans un gaz de remplissage à haute pression de la lampe.

En particulier, le remplissage de la lampe, ou plasma de décharge, est excité par un courant haute fréquence (RF)

dans une bobine d'excitation entourant un tube à arc.

L'ensemble du tube à arc et de la bobine d'excitation agit essentiellement en tant que transformateur pour coupler l'énergie RF au plasma Ainsi, la bobine d'excitation agit en tant que bobine primaire et le plasma fonctionne comme un secondaire à un seul tour Le courant haute fréquence dans la bobine d'excitation produit un champ magnétique variable dans le temps qui produit un champ électrique dans le plasma qui se ferme complètement sur lui-même, c'est-à-dire un champ électrique de solénoïde Du courant circule par suite de ce champ électrique, d'o il résulte une décharge d'arc électrique de forme toroidale dans le

tube à arc.

A température ambiante, le champ électrique

solénoldal produit par la bobine d'excitation n'est typi-

quement pas assez élevé pour ioniser le remplissage gazeux

et donc initialiser la décharge d'arc Une façon de pal-

lier cet inconvénient consiste à réduire la pression du gaz de remplissage, par exemple en immergeant le tube à arc dans de l'azote liquide de sorte que la température du

gaz est réduite vers une valeur très faible puis en lais-

sant la température du gaz croître Tandis que la tempéra-

ture augmente, une densité de gaz optimale est éventuel-

lement atteinte de sorte qu'une ionisation ou un claquage du remplissage survient et que la décharge d'arc est initialisée Cependant, le procédé de l'azote liquide pour initialiser une décharge d'arc n'est pas commode pour des

utilisations commerciales courantes.

Des procédés plus récents pour allumer des lam-

pes HID sans électrodes impliquent l'utilisation de moyens d'aide à l'allumage pour coupler capacitivement la haute tension qui se développe aux bornes des enroulements de la bobine d'excitation dans le tube à arc Par suite de ce gradient de tension, un courant capacitif circule entre l'aide à l'allumage et la bobine d'excitation et donc à travers le tube à arc, pour ioniser le gaz de remplissage et produire une décharge luminescente à faible courant dans celui-ci Quand le gaz est suffisamment ionisé, une transition survient à partir de la décharge luminescente à

relativement faible courant vers une décharge en arc sinu-

soldale à haute intensité et à relativement fort courant.

Une telle aide à l'allumage peut comprendre par exemple une paire d'électrodes de démarrage capacitives, comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4902937 de H L Witting délivré le 20 février 1990 et cédé à la demanderesse, ce brevet étant considéré ici comme

connu et faisant partie intégrante de la présente inven-

tion Chaque électrode d'allumage comprend une bague conductrice qui entoure le tube à arc et est reliée à la bobine d'excitation de la lampe HID Coupler un signal à haute tension entre la paire d'électrodes d'allumage amène un champ électrique à se produire entre elles avec une

amplitude suffisante pour provoquer une décharge lumines-

cente dans le tube à arc en raison de la capacité de paroi

du tube à arc En outre, comme on a déterminé que l'appli-

cation de champs électriques relativement élevés directe-

ment sur le tube à arc par l'intermédiaire de l'aide à l'allumage peut provoquer une dégradation précoce du tube à arc, des éléments sensibles à la chaleur, par exemple

des bandes de bilame sont utilisées pour écarter les élec-

trodes d'allumage du tube à arc après initialisation de la décharge d'arc, pour préserver ainsi la durée de vie utile

de la lampe.

Une électrode d'allumage en forme de spirale

pour une lampe HID sans électrode est décrite dans le bre-

vet des Etats-Unis d'Amérique No 4894590 de H L Witting, délivré le 16 janvier 1990 et cédé à la demanderesse, ce brevet étant également considéré comme faisant partie

intégrante de la présente description Une électrode

d'allumage unique de forme conique-spirale est positionnée de sorte que son extrémité la plus étroite soit voisine de

la surface du tube à arc ou en contact avec celle-ci.

L'extrémité la plus large de l'électrode d'allumage est positionnée de sorte que le flux produit par la bobine

d'excitation coupe les enroulements de l'électrode spi-

raie, produisant ainsi un signal haute tension qui produit un gradient de champ électrique suffisamment élevé pour créer une décharge luminescente dans le tube à arc Une bande de bilame est utilisée pour écarter l'électrode d'allumage du tube à arc après initialisation d'une

décharge d'arc.

Des électrodes d'allumage qui sont déplacées d'une position de repos à une position d'allumage voisine

du tube à arc par des moyens piézoélectriques sont dé-

crites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4894589 de J C Borowiec, délivré le 16 janvier 1990, cédé à la demanderesse et considéré comme faisant partie intégrante

de la présente description Le moyen piézoélectrique est

désactivé après initialisation d'une décharge d'arc et les électrodes d'allumage sont ramenées à la position de repos Le moyen piézoélectrique permet un déplacement sélectif des électrodes d'allumage, permettant ainsi à la lampe d'être rallumée, si nécessaire, même si le tube à

arc est encore chaud.

Dans le brevet américain 4982140 de H L Witting déposé le 5 octobre 1989, une autre aide à l'allumage d'une lampe HID sans électrode est décrite et comprend une première bobine conductrice disposée autour d'une seconde bobine conductrice, chaque bobine ayant une forme de cône tronqué Les bobines sont enroulées en sens opposé de sorte que les tensions qui y sont induites s'ajoutent pour fournir un gradient de champ électrique suffisamment élevé pour initialiser une décharge d'arc dans le tube à arc Un

support bilame est utilisé pour déplacer l'aide à l'allu-

mage entre une position d'allumage voisine du tube à arc

et une position de fonctionnement de la lampe à un empla-

cement prédéterminé éloigné du tube à arc Le brevet 4982140 sera considéré comme faisant partie intégrante de

la présente description.

Bien que chacune des aides à l'allumage mobiles décrites ci-dessus soit efficace pour initialiser une décharge d'arc dans une lampe HID sans électrode, il est souhaitable dans certaines applications d'utiliser une électrode d'allumage fixe En pratique, une telle électro- de d'allumage fixe doit comprendre des moyens pour éviter l'application de champs électriques élevés au tube à arc pendant un fonctionnement normal de la lampe de façon à ne pas réduire la durée de vie utile du tube à arc Des aides à l'allumage fixes récemment développées pour des lampes HID sans électrode comprennent une chambre d'allumage contenant un gaz, de préférence à basse pression par rapport au remplissage du tube à arc, cette chambre étant

fixée à la surface externe du tube à arc Un tel disposi-

tif d'aide à l'allumage, appelé ci-après allumeur à sonde à gaz est connu en lui-même De façon connue, une tension d'allumage est appliquée par un circuit d'allumage à une

électrode d'allumage qui est couplée à la chambre d'allu-

mage, amenant le gaz à basse pression dans la chambre à devenir conducteur Par suite, une tension suffisamment

élevée est appliquée au tube à arc pour ioniser le rem-

plissage gazeux dans le tube à arc, formant ainsi un arc dans celui-ci Après allumage de la lampe, la tension d'allumage est supprimée de l'électrode d'allumage pour éteindre le courant de décharge dans la chambre ce qui dans le cas contraire aurait un effet néfaste sur la paroi du tube à arc D'autres types d'allumeur à sonde à gaz

sont également connus.

Un circuit d'allumage convenable pour appliquer une tension d'allumage à une aide à l'allumage fixe ou mobile est décrit dans la demande de brevet européen 91/304476 4 qui sera également considérée comme faisant

partie intégrante de la présente description Le circuit

d'allumage comprend une alimentation à haut rendement incluse dans un circuit de sortie accordé pour fournir un

signal RF à l'électrode d'allumage Des exemples d'alimen-

tations à haut rendement utilisables dans ce circuit d'allumage comprennent des amplificateurs de puissance de classe D et de classe E Le circuit d'allumage fonctionne à plus haute fréquence que celle qui est utilisée pour actionner le ballast de la lampe qui pilote la bobine d'excitation De cette façon, le circuit d'allumage est indépendant du circuit de ballast de la lampe et, en

conséquence, n'interfère pas avec son fonctionnement.

Bien que le circuit d'allumage de la demande de

brevet européen susmentionnée soit efficace pour initia-

liser une décharge d'arc dans une lampe HID, il peut être souhaitable dans certaines applications de simplifier encore davantage le circuit d'allumage d'une lampe HID, par exemple en éliminant le besoin d'une alimentation supplémentaire et en utilisant seulement un nombre minimal

de composants de circuit actifs, ou aucun On connaît éga-

lement un circuit d'allumage passif dans lequel un circuit résonnant série est accordé pour fournir une tension d'allumage sensiblement simultanément avec l'application de puissance à la bobine d'excitation en provenance de la source d'alimentation principale Toutefois, dans des circuits à relativement faible énergie pour des systèmes de lampe utilisant un allumeur à sonde à gaz, par exemple,

la tension d'allumage peut être insuffisante pour initia-

liser la décharge d'arc dans le gaz de remplissage de la lampe après déclenchement de la décharge luminescente dans

la chambre d'allumage.

En conséquence, un objet de la présente inven-

tion est de prévoir un circuit d'allumage nouveau et amé-

lioré pour initialiser une décharge d'arc dans une lampe

HID sans électrode.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un circuit d'allumage pour un système de lampe HID sans électrode comprenant un allumeur à sonde à gaz, en utilisant deux étages à fonctionnement résonnant pour assurer qu'une tension d'allumage suffisamment élevée est couplée au gaz d'allumage de la lampe pour initialiser un

arc dans celui-ci.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un circuit d'allumage pour initialiser un arc dans une lampe HID sans électrode, ce circuit d'allumage étant

piloté par l'alimentation RF principale et donc ne néces-

sitant pas d'alimentation séparée supplémentaire.

Ces objets ainsi que d'autres de la présente invention sont atteints par un circuit d'allumage pour une lampe HID sans électrode qui fournit un signal d'allumage résonnant en deux étages à un allumeur à sonde à gaz du type comprenant une chambre d'allumage qui contient un gaz à relativement faible pression et qui est fixée à la paroi externe du tube à arc Le circuit d'allumage comprend un circuit LC résonnant d'impédance variable comprenant la combinaison en série d'une inductance variable et une capacité parasite entre la sonde d'allumage et la bobine

d'excitation.

En fonctionnement, le circuit résonnant est accordé à une valeur prédéterminée de sorte que, par suite de l'application d'un signal haute fréquence (RF) à la bobine d'excitation, un fonctionnement résonnant du circuit d'allumage entraîne l'application d'une tension d'allumage suffisamment élevée à la chambre d'allumage pour déclencher dans celle-ci une décharge luminescente à relativement faible courant Une fois que la décharge

luminescente est déclenchée, l'impédance du circuit d'al-

lumage change en raison de la capacité supplémentaire de

la décharge luminescente Ainsi, pour assurer l'initiali-

sation de la décharge d'arc dans le gaz de remplissage du

tube à arc, le circuit d'allumage selon la présente inven-

tion comprend des moyens de réaccord pour réaccorder le circuit résonnant après initialisation de la décharge

luminescente Par suite, une tension d'allumage suffisam-

ment élevée est couplée capacitivement de la chambre

d'allumage au tube à arc pour ioniser le gaz de remplis-

sage du tube à arc et y initialiser un arc.

Dans un mode de réalisation particulier du

circuit d'allumage selon la présente invention, l'induc-

tance fixe est couplée en parallèle avec un condensateur d'accord variant de façon dynamique dont la capacité est

automatiquement modifiée pendant l'allumage de la lampe.

Initialement, le condensateur est accordé pour déclencher

la décharge luminescente dans la chambre d'allumage.

Ensuite, puisque l'impédance du circuit d'allumage change par suite de la présence de la décharge luminescente, le

condensateur est automatiquement réaccordé Un tel fonc-

tionnement résonnant à deux étages assure de façon avanta-

geuse que la tension d'allumage est suffisante pour provo-

quer la décharge d' arc après déclenchement de la décharge luminescente En outre, si on le souhaite, un commutateur ou la combinaison en parallèle d'un commutateur et d'un circuit résonnant supplémentaire peut être connecté en série avec l'inductance pour assurer la suppression de la décharge luminescente dans la chambre d'allumage à basse pression en désaccordant le circuit d'allumage après initialisation de la décharge d'arc Par l'extinction de la décharge luminescente, on évite la circulation de courant de charge entre la chambre de décharge à basse pression et le tube à arc ce qui risquerait de provoquer

un effet néfaste sur la paroi du tube à arc.

Dans un autre mode de réalisation particulier du

circuit d'allumage selon la présente invention, un conden-

sateur d'accord comprend la combinaison en série de deux condensateurs dont l'un est couplé en parallèle sur un commutateur Initialement, le commutateur est fermé, le circuit étant accordé pour fournir une tension d'allumage

suffisamment élevée pour déclencher une décharge lumines-

cente dans la chambre à basse pression Après déclen-

chement de la décharge luminescente, et donc modification de l'impédance du circuit d'allumage, le commutateur est ouvert pour réaliser une seconde résonance et ainsi une tension d'allumage suffisamment élevée pour assurer l'ini- tialisation de la décharge d'arc dans le tube à arc Si on

le souhaite, un commutateur, ou la combinaison en paral-

lèle d'un commutateur et d'un circuit résonnant supplémen-

taire, peut être couplé en série avec l'inductance pour assurer la suppression de la décharge luminescente dans la chambre d'allumage basse pression après initialisation

d'un arc, comme cela a été décrit ci-dessus.

Dans encore une autre variante du circuit d'al-

lumage résonnant à deux étages selon la présente inven-

tion, un condensateur fixe est connecté en parallèle sur une inductance d'accord qui comprend une inductance fixe connectée en série à la combinaison en parallèle ou bien d'un autre condensateur et d'un commutateur ou bien d'une autre inductance et d'un commutateur Initialement, le

commutateur est fermé, le circuit étant accordé pour four-

nir une tension d'allumage suffisamment élevée pour

déclencher une décharge luminescente dans la chambre d'al-

lumage à basse pression Après que la décharge lumines-

cente a été déclenchée, et donc que l'impédance du circuit d'allumage a été modifiée, le commutateur est ouvert pour

réaliser une seconde résonance et donc une tension d'allu-

mage suffisamment élevée pour assurer l'initialisation de la décharge d'arc dans le tube à arc Si on le souhaite,

un commutateur ou la combinaison en parallèle d'un commu-

tateur et d'un circuit résonnant supplémentaire peut être connecté en série avec l'inductance d'accord pour assurer

une suppression de la décharge luminescente dans la cham-

bre d'allumage basse pression après initialisation de la

décharge d'arc, comme cela a été décrit ci-dessus.

Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus

en détail dans la description suivante de modes de réali-

sation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 est une représentation schématique d'un système de lampe HID sans électrode utilisant un allumeur à sonde à gaz et un circuit d'allumage selon un mode de réalisation particulier de la présente invention;

la figure 2 représente une réalisation parti-

culière du système de lampe HID de la figure 1 comprenant un circuit d'allumage selon la présente invention; la figure 3 est une représentation schématique d'une variante de réalisation du circuit d'allumage de la figure 1; les figures 4 A et 4 B sont des représentations schématiques d'autres variantes de réalisation du circuit d'allumage selon la présente invention; les figures 5 A et 5 B sont des représentations schématiques d'autres modes de réalisation du circuit d'allumage selon la présente invention; et les figures 6 A et 6 B sont des représentations schématiques d'autres variantes de réalisation du circuit

d'allumage selon la présente invention.

La figure 1 représente un système de lampe HID comprenant une lampe HID sans électrode 10 utilisant une sonde de démarrage 12 couplée à un circuit d'allumage 14 selon un mode de réalisation particulier de la présente invention La lampe 10 comprend un tube à arc transmettant

la lumière 16, de préférence formé d'un verre haute tempé-

rature tel que du quartz fondu ou une céramique optique-

ment transparente telle que de l'alumine polycristalline.

Un enroulement d'excitation 18 entoure le tube à arc 16 et

est couplé à un ballast haute fréquence (RF) 20 pour exci-

ter une décharge d'arc dans un gaz de remplissage contenu il

dans le tube à arc Toutefois, pour la clarté de l'illus-

tration, la bobine d'excitation 18 n'est pas représentée dans sa position de fonctionnement par rapport au tube à arc 16 mais est seulement représentée schématiquement en figure 1. Un remplissage convenable de tube à arc, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4810938 de P D.

Johnson, J T Dakin et J M Anderson comprend un halogé-

nure de sodium, un halogénure de cérium et du xénon combi-

nés selon des proportions pondérales propres à produire un rayonnement visible présentant un haut rendement et une bonne capacité de rendu de couleur aux températures de couleur blanche Par exemple, un tel remplissage selon le brevet 4810938 peut comprendre de l'iodure de sodium et du chlorure de cérium selon les mêmes proportions pondérales en combinaison avec du xénon à une pression partielle d'environ 66 103 pascals ( 500 torrs) Le brevet 4810938

est considéré comme faisant partie intégrante de la pré-

sente description Un autre remplissage adapté est décrit

dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4972120 qui sera également considéré comme connu Le remplissage de ce dernier brevet comprend une combinaison d'un halogénure de lanthane, d'un halogénure de sodium, d'un halogénure de cérium et de xénon ou de krypton comme gaz porteur; par exemple un remplissage selon ce brevet peut comprendre une combinaison d'iodure de lanthane, d'iodure de sodium, d'iodure de cérium et de xénon à une pression partielle de

33.103 pascals ( 250 torrs).

Un exemple de bobine d'excitation 18 est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 5039903 au nom de

G.A Farrall qui sera considéré comme faisant partie inté-

grante de la présente description La forme d'ensemble de

la bobine d'excitation de ce brevet est de façon générale celle d'une surface formée en faisant tourner un trapèze symétrique autour d'une ligne centrale d'enroulement située dans le même plan que le trapèze, cette ligne ne coupant pas le trapèze Toutefois, d'autres configurations de bobines adaptées peuvent être utilisées dans le cas du système d'aide à l'allumage selon la présente invention, comme cela est décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4812702 au nom de J M Anderson qui sera considéré comme faisant partie intégrante de la

présente description En particulier, ce dernier brevet

décrit une bobine à six tours disposée pour avoir une section sensiblement en forme de V de chaque côté d'une

ligne centrale d'enroulement Une autre bobine d'excita-

tion adaptée peut être de forme solénoidale, par exemple.

Le ballast RF 20 peut comprendre, par exemple, un amplificateur de puissance de classe D tel que le ballast décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 5047692 au nom de S A El-Hamamsy et J C Borowiec, qui sera considéré comme faisant partie intégrante de la

présente description Le ballast de classe D comprend deux

dispositifs de commutation connectés en série avec une alimentation continue en demi-pont En fonctionnement, les dispositifs de commutation sont commandés alternativement entre un état de coupure et un état de saturation de sorte

que l'un conduit tandis que l'autre est bloqué, et inver-

sement Ainsi, le ballast de classe D peut commodément

être piloté par un signal en créneaux.

Comme cela est représenté en figure 1, un réseau

de charge résonnant est couplé à la sortie du ballast 20.

Le réseau de charge résonnant comprend la bobine d'excita-

tion 18 de la lampe HID 10 et un condensateur d'accord Cp en parallèle La combinaison en parallèle du condensateur Cp et de la bobine 18 agit en tant que transformateur d'impédance pour refléter l'impédance de la décharge d'arc dans la charge de ballast Un condensateur Cs de blocage/ accord est connecté en série avec le montage en parallèle de la bobine 18 et du condensateur Cp En particulier, le

condensateur Cs est utilisé pour bloquer la tension conti-

nue et pour l'accord du circuit résonnant Comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 5047692 susmentionné, les condensateurs Cs et Cp sont choisis pour assurer un accord d'impédance pour un rendement maximum. L'allumeur à sonde à gaz 12 est représenté comme

comprenant une électrode d'allumage 30 couplée à une cham-

bre d'allumage 32 qui est fixée à la paroi externe du tube à arc 16 et contient un gaz La chambre d'allumage 32 peut comprendre, par exemple, un gaz rare à une pression située dans une plage allant d'environ 66 à 66 103 pascals ( 0,5 à 500 torrs) avec une plage préférée d'environ 660 à 5300 pascals ( 5 à 40 torrs) De préférence, le gaz de la chambre 32 est à basse pression par rapport à celui du remplissage du tube à arc pour rendre le démarrage encore plus facile Dans un exemple de système à lampe HID, une pression convenable de remplissage du tube à arc peut être d'environ 26 103 pascals ( 200 torrs) tandis que celle du gaz dans la chambre 32 peut être d'environ 2600 pascals ( 20 torrs) On notera toutefois que le circuit d'allumage selon la présente invention peut être utilisé avec d'autres types appropriés de chambre d'allumage, ou avec une électrode en feuille fixe du type décrit dans la

demande de brevet européen 91/304476 4 susmentionnée.

D'autres électrodes d'allumage appropriées peuvent être mobiles, si on le souhaite, comme cela est décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 4902937, 4894590 et

4894589 susmentionnés.

Le circuit d'allumage selon la présente inven-

tion comprend un circuit LC résonnant d'impédance variable

comprenant la combinaison en série d'une inductance varia-

ble et de la capacité parasite entre la sonde d'allumage et la bobine d'excitation Dans un mode de réalisation particulier, tel que représenté en figure 1, l'inductance variable du circuit d'allumage 14 comprend la combinaison en parallèle d'une inductance Lr et d'un condensateur variable ou d'accord C 2, la combinaison en parallèle de 1 ' inductance Lr et du condensateur C 2 étant connectée en série avec la capacité parasite Cl entre la sonde d'allumage 12 et la bobine d'excitation 18. Selon un mode de réalisation particulier de la

présente invention, le condensateur C 2 comprend un conden-

sateur variable de façon dynamique dont la capacité est

automatiquement modifiée pendant l'allumage de la lampe.

Initialement, le condensateur C 2 est automatiquement modi-

fié pour déclencher une décharge luminescente dans la

chambre d'allumage 32 Ensuite, comme l'impédance du cir-

cuit d'allumage change tandis que la décharge luminescente est déclenchée, le condensateur d'accord est à nouveau automatiquement accordé pour assurer qu'une tension d'allumage suffisamment élevée est couplée capacitivement

de la chambre 32 au tube à arc pour initialiser un arc.

Un condensateur approprié à variation dynamique est décrit dans la demande de brevet européen 91/305072 0 qui sera considérée ici comme connue Selon cette demande de brevet, la capacité peut être modifiée en utilisant un moyen d'actionnement piézoélectrique pour déplacer une plaque de condensateur mobile par rapport à une plaque de condensateur fixe Par suite, la capacité change de façon

inversement proportionnelle à la distance de déplacement.

Un tel condensateur peut être commandé ou bien de façon

discrète pour un déplacement entre des positions prédéter-

minées ou bien de façon continue pour un déplacement continu sur une plage de positions L'un ou l'autre type de commande convient dans le circuit d'allumage selon la présente invention D'autres condensateurs appropriés sont

par exemple variables au moyen d'un électroaimant.

La figure 2 représente une utilisation parti-

culière du système de lampe HID de la figure 1 comprenant un circuit d'allumage 14 A titre d'illustration, la bobine d'excitation 18 est représentée comme comprenant une bobine à deux tours du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 5039003 susmentionné Comme cela est représenté, des plaques conductrices 36 et 38 de capacité parallèle Cp à la sortie du ballast 20 (figure 1) compren- nent de préférence des plaques servant de radiateur pour éliminer la chaleur en excès de la bobine d'excitation 18 A titre d'illustration, les plaques 36 et 38 sont représentées comme étant en forme de L en figure 2 Un

exemple de structure intégrée de radiateur et de conden- sateur fait l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique

5047692 susmentionné Un autre exemple de structure inté-

grée de radiateur et de condensateur fait l'objet du brevet des EtatsUnis d'Amérique 5047893 au nom de G A. Farrall et J C Borowiec qui sera considéré comme faisant

partie intégrante de la présente description Comme cela

est représenté en figure 2, le condensateur d'accord C 2 et l'inductance Lr sont montés sur la plaque 36 qui est couplée à la masse Une réalisation simple du condensateur d'accord C 2 est illustrée comme comprenant une paire de fils torsadés La valeur du condensateur C 2 peut être simplement modifiée en torsadant plus ou moins les fils de

la façon désirée La combinaison en parallèle du conden-

sateur C 2 et de l'inductance Lr est couplée à l'allumeur à sonde à gaz 12 qui comprend une électrode en feuille 30 '

disposée autour de la chambre 32 par un montage de fixa-

tion 40 qui est isolé de la plaque 36 par un isolant 42.

Si on le souhaite, un commutateur ou la combi-

naison en parallèle d'un commutateur 33 et d'un circuit résonnant supplémentaire LO-CO, tel que représenté en

figure 3, peut être connecté en série avec l'inductance.

Initialement, le commutateur est fermé Toutefois, après que la lampe s'est allumée, le commutateur est ouvert pour assurer que le circuit devient suffisamment désaccordé

pour éteindre la décharge luminescente dans la chambre 32.

La figure 4 A représente un autre mode de réali-

sation particulier du circuit d'allumage résonnant à deux

étages selon la présente invention dans lequel le conden-

sateur d'accord comprend deux condensateurs C 2 a et C 2 b connectés en série l'un à l'autre et un commutateur 50 en parallèle sur le condensateur C 2 b Initialement, le commutateur 50 est fermé, le circuit étant accordé pour fournir une tension d'allumage suffisamment élevée pour déclencher une décharge luminescente dans la chambre 32 (figure 1) Après que la décharge luminescente a été déclenchée, et donc que l'impédance du circuit d'allumage a été modifiée (c'est-à-dire que la capacité du circuit d'allumage a augmenté par addition de la capacité de la décharge luminescente), le commutateur est ouvert et couple électriquement le condensateur C 2 b en série avec le condensateur C 2 a La capacité du condensateur C 2 b doit être choisie pour assurer qu'une seconde résonance est

atteinte d'o il résulte qu'une tension d'allumage suffi-

samment élevée est couplée capacitivement entre la chambre

à décharge luminescente et le tube à arc pour y initia-

liser un arc En outre, un commutateur 33, ou la combi-

naison en parallèle d'un commutateur 33 et d'un circuit résonnant supplémentaire LO-CO, comme cela est représenté

en figure 4 b, peut être couplé en série avec la combi-

naison en parallèle de l'inductance Lr et des conden-

sateurs C 2 a et C 2 b, si on le souhaite, pour assurer que le circuit d'allumage devient suffisamment désaccordé en ouvrant le commutateur 33 après l'allumage de la lampe

pour éteindre la décharge luminescente dans la chambre 32.

D'autres variantes du circuit d'allumage réson-

nant à deux étages selon la présente invention sont repré-

sentées en figures 5 et 6 dans lesquelles un condensateur fixe C 3 est connecté en parallèle avec une inductance d'accord qui comprend une inductance fixe L 3 en série avec

la combinaison en parallèle de ou bien une autre induc-

tance fixe L 4 et un commutateur 60 (figure 5 A) ou bien un autre condensateur fixe C 4 et un commutateur 60 (figure 6 A) Initialement, le commutateur 60 est fermé, le circuit

étant accordé pour assurer une tension d'allumage suf fi-

samment élevée pour déclencher une décharge luminescente

dans la chambre 32 (figure 1) Après que la décharge lumi-

nescente a été déclenchée, et donc que l'impédance du circuit d'allumage a été modifiée (c'est-à-dire que la capacité du circuit d'allumage a augmenté en ajoutant la capacité de la décharge luminescente) le commutateur est ouvert et couple électriquement ou bien le condensateur C 4 (figure 6 A) ou bien l'inductance L 4 (figure 5 A) en série avec l'inductance L 3 La réactance de C 4 ou de L 4 doit être choisie pour assurer qu'une seconde résonance est

atteinte d'o il résulte qu'une tension d'allumage suffi-

* samment élevée est capacitivement couplée au tube à arc

pour y initialiser un arc.

Comme cela est représenté en figures 5 B et 6 B, un circuit de suppression de luminescence comprenant le

commutateur 33 ou la combinaison en parallèle du commuta-

teur 33 et du circuit résonnant supplémentaire LO-CO peut être connecté en série avec l'inductance d'accord, si on

le souhaite, pour assurer que le circuit d'allumage de-

vient suffisamment désaccordé par ouverture du commutateur 33 après allumage de la lampe pour éteindre la décharge

luminescente dans la chambre 32 (figure 1).

Bien que des modes de réalisation préférés de la

présente invention aient été décrits et représentés ci-

dessus, il sera clair que ces modes de réalisation ont été

donnés uniquement à titre d'exemple De nombreuses varian-

tes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art sans

sortir du domaine de l'invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Système de lampe à décharge à haute intensité sans électrode caractérisé en ce qu'il comprend:

un tube à arc transmettant la lumière ( 16) pro-

pre à contenir un gaz de remplissage; une bobine d'excitation ( 18) disposée autour du tube à arc et couplée à une alimentation haute fréquence ( 20) pour exciter une décharge d'arc dans le gaz de remplissage;

un allumeur à sonde à gaz ( 12) disposé au voisi-

nage du tube à arc et établissant une capacité parasite (Cl) entre la bobine d'excitation et l'allumeur à sonde à gaz, cet allumeur à sonde à gaz comprenant une chambre d'allumage ( 32) propre à contenir un gaz, cette chambre d'allumage étant fixée à la paroi externe du tube à arc et un moyen de circuit résonnant pour recevoir un signal haute fréquence en provenance de l'alimentation haute fréquence et fournir une première tension d'allumage

résonnante à l'allumeur à sonde à gaz d'amplitude suffi-

sante pour initialiser une décharge luminescente dans la chambre d'allumage, ce moyen de circuit résonnant ayant une impédance variable et comprenant la combinaison en

parallèle d'une inductance de résonance et d'un condensa-

teur de résonance, l'impédance de la combinaison en paral-

lèle étant accordable, cette combinaison en parallèle étant en outre couplée en série avec la capacité parasite de la bobine d'excitation et avec l'allumeur à sonde à gaz, le moyen de circuit résonnant comprenant en outre des moyens de réaccord pour réaccorder le moyen de circuit résonnant après initialisation de la décharge luminescente

dans la chambre d'allumage pour fournir une seconde ten-

sion d'allumage résonnante d'amplitude suffisante pour

initialiser la décharge d'arc dans le tube à arc.

2 Système de lampe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur résonnant comprend un condensateur automatiquement variable, ce condensateur variable étant accordé de sorte que le moyen de circuit résonnant peut provoquer une décharge luminescente dans la chambre d'allumage et ensuite être à nouveau accordé, en fonction du changement d'impédance du moyen de circuit résonnant, de façon à provoquer l'initialisation d'une

décharge luminescente dans le tube à arc.

3 Système de lampe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réaccord comprend la combinaison en parallèle d'un second condensateur (C 2 b) et d'un commutateur de réaccord ( 50) couplé en série avec le condensateur résonnant (C 2 a), le commutateur de réaccord étant fermé jusqu'à ce qu'une décharge luminescente soit provoquée dans la chambre d'allumage et étant ouvert à la suite de l'initialisation de la décharge luminescente pour

assurer l'initialisation d'un arc dans le tube à arc.

4 Système de lampe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réaccord comprend la combinaison en parallèle d'une seconde inductance (L 4) et d'un commutateur de réaccord ( 60) connectée en série avec ladite inductance résonnante (L 3), le commutateur de

réaccord étant fermé jusqu'à ce qu'une décharge lumines-

cente soit initialisée dans la chambre d'allumage et étant

ouvert à la suite de l'initialisation de la décharge lumi-

nescente pour assurer l'initialisation d'un arc dans le

tube à arc.

Système de lampe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réaccord comprend la combinaison en parallèle d'un second condensateur (C 4) et d'un commutateur de réaccord ( 60) connectée en série avec ladite inductance résonnante (L 3), le commutateur de

réaccord étant fermé jusqu'à ce qu'une décharge lumines-

cente soit initialisée dans la chambre d'allumage et étant

ouvert à la suite de l'initialisation de la décharge lumi-

nescente pour assurer l'initialisation d'un arc dans le

tube à arc.

6 Système de lampe selon l'une quelconque des

revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en

outre des moyens de désaccord ( 33) couplés aux moyens de circuit résonnant pour désaccorder le circuit d'allumage

après initialisation d'un arc.

7 Système de lampe selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de désaccord comprennent un commutateur de désaccord ( 33) connecté en série avec l'inductance de résonance de sorte que le commutateur de

désaccord est ouvert après initialisation d'un arc.

8 Système de lampe selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit résonnant supplémentaire en parallèle sur le commutateur

de désaccord.

9 Système de lampe selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit résonnant en parallèle

comprend un circuit LC parallèle (LO, CO).