FR2502443A1 - Supply circuit for high pressure mercury vapour discharge lamp - uses small capacitor connected across ballast to lower extinguishing voltage threshold - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne l'alimentation des tubes ou lampes à décharge haute pression, et en particulier l'alimentation des tubes à vapeur de mercure. The present invention relates to the supply of tubes or high-pressure discharge lamps, and in particular the supply of mercury vapor tubes.
Il est classique d'alimenter de tels tubes, à partir du réseau alternatif, avec un condensateur en parallèle sur les conducteurs dudit réseau, suivi, en série côté tube, par une inductance-ballast. Cet ensemble condensateur et ballast est souvent dénommé platine d'alimentation. It is conventional to supply such tubes, from the AC mains, with a capacitor in parallel on the conductors of said network, followed, in series on the tube side, by an inductance-ballast. This capacitor and ballast assembly is often referred to as a power stage.
Les tubes à décharge haute pression trouvent à l'heure actuelle une large application dans le domaine de l'éclairage public. La tendance actuelle à l'économie d'énergie veut que l'on puisse moduler l'éclairage. La façon la plus simple de le faire, consiste à agir sur la tension alternative d'alimentation. Malencontreusement, les tubes à décharge haute pression s'éteignent lorsque la valeur de la tension d'alimentation disponible au moment où la lampe se réamorce diminue jusqu'à une valeur à peu près égale à la valeur maximum instantanée de la tension d'arc, ou tension d'amorçage. Pour les lampes au mercure, l'extinction se produit dès que la réduction de puissance atteint de 23 à 28 %. High-pressure discharge tubes are currently widely used in the field of public lighting. The current trend towards energy saving is that lighting can be modulated. The easiest way to do this is to act on the AC supply voltage. Unfortunately, the high-pressure discharge tubes go out when the value of the supply voltage available at the moment when the lamp reboots decreases to a value approximately equal to the instantaneous maximum value of the arc voltage, or boot voltage. For mercury lamps, extinguishing occurs as soon as the power reduction reaches 23 to 28%.
La présente invention vient proposer des moyens simples, qui améliorent sensiblement la situation et permettent une réduction de puissance de 50 % sans changer les platines standard existantes. The present invention provides simple means, which substantially improve the situation and allow a power reduction of 50% without changing the existing standard plates.
Selon l'invention, on aJoute un condensateur aux bornes de l'inductance-ballast. On a, en effet, cons taté que sous certaines conditions, il était alors posai ble de diminuer sensiblement la tension d'alimentation des platines en dessous de la valeur maximum instantanée de la tension d'arc sans pour cela provoquer l'extinction de la lampe. According to the invention, a capacitor is added across the inductance-ballast. It has indeed been noted that under certain conditions, it was then possible to substantially reduce the supply voltage of the plates below the instantaneous maximum value of the arc voltage without thereby causing the extinction of the voltage. lamp.
On a ainsi constaté que sous certaines condi tions, la présence de ce condensateur entratnait une augmentation de la tension disponible pour le réamorçage de la lampe. It has thus been found that under certain conditions, the presence of this capacitor causes an increase in the voltage available for the lamp to be rebooted.
Il semble que cet effet soit dfl au fait que le condensateur placé en parallèle de l'inductance-ballast tend à retarder à chaque alternance l'inversion de la tension aux bornes de la lampe, et par suite, tend à augmenter la tension disponible pour le réamorçage de celleci, puisque l'amorçage se produit toujours dans la partie ascendante de la sinusoïde représentative de la tension d'alimentation et que la valeur de la tension disponible aux bornes de la lampe est augmentée en fonction du retard qui tend à être introduit par la décharge de la capacité. It seems that this effect is due to the fact that the capacitor placed in parallel with the inductance-ballast tends to delay at each alternation the inversion of the voltage at the terminals of the lamp, and consequently, tends to increase the voltage available for the rebooting of this, since the ignition always occurs in the ascending part of the sinusoid representative of the supply voltage and the value of the voltage available at the terminals of the lamp is increased as a function of the delay which tends to be introduced by the discharge of the capacity.
En règle générale et dans le domaine des puissances habituelles, on peut définir la capacité du condensateur par la relation : 0,9 < L1C2 (1,1 (cette relation étant vérifiée pour une fréquence de 50 Hz) "'ai" étant l'inductance du ballast exprimée en henry étant la capacité exprimée en microFarads.Bien en- tendu, si la valeur de la fréquence réseau est différente de 50 Hz, la fourchette indiquée plus haut est naturellement modifiée en conséquence l'impédance d'une inductance s'écrivant Lw, et l'impédance d'une capacité 1/Cw avec ',= 2'v < F, où F est la fréquence du réseau électrique
Selon un autre aspect de l'invention, dans le cas des platines pour les lampes haute pression au mercure, on peut plus directement déterminer la capacité dudit condensateur par la relation 0,016 P (C2 < 0,020 P "C2" étant la capacité exprimée en microFarads "P" étant la puissance nominale de la lampe exprimée en Watt.As a general rule and in the field of usual powers, the capacity of the capacitor can be defined by the relation: 0.9 <L1C2 (1,1 (this relation being verified for a frequency of 50 Hz) "'ai" being the inductance of the ballast expressed in henry being the capacity expressed in microFarads.Although, if the value of the mains frequency is different from 50 Hz, the range indicated above is naturally modified as a consequence the impedance of an inductance s' writing Lw, and the impedance of a capacity 1 / Cw with ', = 2'v <F, where F is the frequency of the electrical network
According to another aspect of the invention, in the case of platinums for high-pressure mercury lamps, it is more directly possible to determine the capacity of said capacitor by the relation 0.016 P (C2 <0.020 P "C2" being the capacity expressed in microFarads "P" being the nominal power of the lamp expressed in watts.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés pour illustrer à titre non limitatif un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, et sur lesquels
- la figure 1 illustre une platine classique, alimentant directement un tube à décharge ;
- la figure lA illustre des formes d'onde relevées dans le circuit de la figure I
- la figure 2 illustre une platine alimentant un tube à décharge, un second condensateur se trouvant en parallèle sur le ballast.Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows and with reference to the appended drawings, given to illustrate a non-limitative embodiment of a preferred embodiment of the present invention, and on which
- Figure 1 illustrates a conventional plate, directly feeding a discharge tube;
FIG. 1A illustrates waveforms recorded in the circuit of FIG.
- Figure 2 illustrates a plate feeding a discharge tube, a second capacitor being in parallel on the ballast.
Conformément à la présente invention, les figures 2A et 2B illustrent des formes d'onde relevées sur le circuit de la figure 2,
Sur les figures 1 et 2, la platine proprement dite comporte en parallèle sur les conducteurs délivrant la tension d'alimentation un condensateur C1, dont la valeur est par exemple de 16 microFarads pour un tube de puissance nominale de 250 Watts ; puis, en série côté tube, une inductance-ballast, dont la valeur est par exemple de 260 MilliHenrys dans les mêmes conditions.In accordance with the present invention, FIGS. 2A and 2B illustrate waveforms taken from the circuit of FIG.
In FIGS. 1 and 2, the plate itself has, in parallel with the conductors supplying the supply voltage, a capacitor C1 whose value is for example 16 microFarads for a tube of nominal power of 250 Watts; then, in series on the tube side, an inductance-ballast, whose value is for example 260 MilliHenrys under the same conditions.
Selon le montage de la figure 1, la platine est branchée directement aux bornes du tube à décharge TD. Ce montage fonctionne bien avec la tension ordinaire d'alimentation réseau, dont la valeur efficace est de 220 Volts, ce qui correspond sensiblement à une valeur de crête de 310 Volts. La figure 1A illustre la tension sinusoldale d'alimentation, désignée par la référence UA.Sur le même graphique est portée la tension aux bornes de la lampe
TD, notée VA1. Le fonctionnement du tube est le suivant à chaque alternance, dès que la tension UA atteint une valeur suffisante, le tube se met à conduire, et la tension VA1 à ses bornes monte très rapidement jusqu'à une valeur qui est ici de l'ordre de 160 V, puis elle redescend rapidement à 140 V et décroit ensuite lentement jusqu'à 90 V pour s'inverser rapidement à l'alternance suivante de la tension UA lorsque celle-ci atteint une amplitude suffisante de sens inverse. Cette figure 1A illustre donc le fonctionnement de la décharge classique, avec une platine classique, pour une tension efficace d'alimentation de -220 Volts.Si l'on diminue progressivement la tension d'alimentation, la lampe s'éteint lorsque cette der nière atteint une valeur efficace de 185 V environ ; il faudrait arriver jusqu'à 165 V (valeur de crête de 234 V) pour obtenir une réduction de puissance de 50 % de l'alimentation platine.According to the arrangement of FIG. 1, the plate is connected directly to the terminals of the discharge tube TD. This arrangement works well with the ordinary power supply voltage, whose effective value is 220 volts, which corresponds substantially to a peak value of 310 volts. Figure 1A shows the sinusoidale power supply voltage, denoted by the reference UA.On the same graph is carried the voltage across the lamp
TD, rated VA1. The operation of the tube is the following at each alternation, as soon as the voltage UA reaches a sufficient value, the tube begins to drive, and the voltage VA1 at its terminals goes up very rapidly to a value which is here of the order 160 V, then it drops quickly to 140 V and then slowly decreases to 90 V to reverse quickly to the next alternation of the voltage UA when it reaches a sufficient amplitude in the opposite direction. This FIG. 1A thus illustrates the operation of the conventional discharge, with a conventional stage, for an effective supply voltage of -220 Volts. If the supply voltage is progressively reduced, the lamp goes out when this last reaches an effective value of about 185 V; it would be necessary to reach 165 V (peak value of 234 V) to obtain a power reduction of 50% of the platinum supply.
Il apparat que la tension d'alimentation, en valeur instantanée, ne prend plus, par rapport à la tension d'arc du tube, une valeur suffisante pour assurer un réamorçage correct de celui-ci après chaque alternance. It appears that the supply voltage, instantaneous value, no longer takes, relative to the arc voltage of the tube, a sufficient value to ensure correct rebooting of the latter after each alternation.
Dans le montage de la figure 2, il s'ajoute en parallèle sur l'inductance-ballast de la platine un second condensateur C2 dont la valeur est par exemple de 4,5 microFarads, pour une lampe haute pression au mercure d'une puissance nominale de 250 W. La figure 2A illustre le fonctionnement du circuit de la figure 2, à la tension nominale d'alimentation, qui est de 220 Volts efficaces, pour 310 Volts en valeur de crête. Il apparaît sur la figure 2A, que la présence du condensateur réhausse légèrement la tension de réamorçage du tube à chaque alternance, jusqu'à une valeur de 190 Volts environ (courbe
VA2 de la figure 2A).In the assembly of FIG. 2, a second capacitor C2 whose value is, for example, 4.5 microFarads, for a high-pressure mercury lamp of a power, is added in parallel with the platinum inductor-ballast. nominal value of 250 W. Figure 2A illustrates the operation of the circuit of Figure 2, at the rated supply voltage, which is 220 volts rms, for 310 volts peak value. It appears in FIG. 2A that the presence of the capacitor slightly raises the resetting voltage of the tube at each alternation up to a value of approximately 190 volts (curve
VA2 of Figure 2A).
Le demandeur a effectué des essais avec le montage de la figure 2, en faisant baisser la tension d'alimentation jusqu'à 170 Volts efficaces ou 240 Volts en valeur-de crête. On observe alors que la tension aux bornes de la lampe VD2 (figure 2B) atteint au moment de l'amorçage de la lampe une valeur de 250 Volts. Cette valeur permet un fonctionnement convenable et stable des tubes, même avec une tension d'alimentation aussi réduite. The applicant has performed tests with the circuit of FIG. 2, by lowering the supply voltage to 170 volts rms or 240 volts rms. It is then observed that the voltage at the terminals of the lamp VD2 (FIG. 2B) reaches, at the moment of ignition of the lamp, a value of 250 volts. This value allows a convenient and stable operation of the tubes, even with such a reduced supply voltage.
Il est, en outre, important de remarquer qu'avec une capacité du condensateur C2 répondant à l'intervalle précédemment cité, et de préférence d'une valeur de 4,5 F, dans le cas d'une lampe haute pression à vapeur de mercure d'une puissance nominale de 250 Watts, la puissance absorbée n'est pratiquement pas modifiée, seul le courant absorbé par la platine d'alimentation est très légèrement augmenté . L'augmentation constatée est environ égale à 0,1 Ampère dans le cas de la lampe haute pression au mercure d'une puissance nominale de 250 W. It is, moreover, important to note that with a capacitance of the capacitor C2 responding to the above-mentioned range, and preferably of a value of 4.5 F, in the case of a high pressure vapor lamp of mercury with a nominal power of 250 Watts, the power absorbed is practically not modified, only the current absorbed by the power stage is slightly increased. The increase observed is approximately equal to 0.1 Ampere in the case of the high-pressure mercury lamp with a nominal power of 250 W.
Bien entendu, l'exemple qui vient d'être décrit est susceptible de nombreuses variantes, en tenant compte des valeurs des composants de la platine proprement dite (L1, C1), ainsi que de la puissance des tubes à vapeur de mercure qui est utilisée, et des autres paramètres qui entrent en ligne de compte. Of course, the example which has just been described is capable of numerous variants, taking into account the values of the components of the plate itself (L1, C1), as well as the power of the mercury vapor tubes which is used , and other parameters that come into play.
Le demandeur préfère actuellement les combinaisons suivantes qui tiennent compte principalement de la puissance nominale des tubes à vapeur de mercure, et sont données dans l'ordre puissance nominale, capacité du condensateur C2 : 125 Watts 2 MicroFarads 250 Watts 4,5 MicroFarads 400 Watts 6,5 Microfarads. The Applicant currently prefers the following combinations which mainly account for the nominal power of mercury vapor tubes, and are given in order of rated power, capacity of capacitor C2: 125 Watts 2 MicroFarads 250 Watts 4.5 MicroFarads 400 Watts 6 , 5 Microfarads.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described and extends to any variant within his mind.
Claims (3)
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| FR2502443B1 (en) | 1984-06-29 |
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