Procédé et dispositif pour favoriser l'ionisation des lampes à décharge, et installation d'éclairage s'y rapportant

Abstract

 On applique aux électrodes de la lampe, à l'apparition de chaque alternance, une tension d'excitation qui croît plus rapidement, et tend vers une valeur maximale (Vm) plus élevée que la valeur de crête (Vc) de la tension d'alimention (Vr), et dès l'amorçage, on permet à la tension aux électrodes de la lampe de revenir à la tension d'arc (Va).
Utilisation pour l'éclairage public, éclairage des entrepôts, grandes surfaces ou gares de triage, pour permettre de diminuer la consommation en heure creuse.

Description

[0001] L'invention concerne un procédé pour favoriser l'ionisation - ou amorçage - des lampes - ou tubes - à décharge, telles que les lampes fluorescentes, ou à vapeurs métalliques, ou analogues.

[0002] L'invention concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0003] L'invention concerne en outre une installation comprenant au moins une lampe à décharge et un dispositif pour favoriser son ionisation.

[0004] Devant l'augmentation croissante du coût de l'énergie, en général, donc de l'énergie électrique, en particulier, et d'une disponibilité déclinante de ladite énergie, on cherche à ramener la consommation dans la limite du minimum acceptable.

[0005] Bien que la part de consommation d'énergie électrique revenant à l'éclairage soit relativement faible en regard de la consommation totale, il est souhaitable de la limiter également.

[0006] En particulier, les installations d'éclairage dit public tels les éclairages de voiries, de gares de triage, de grandes surfaces commerciales, ou autres, consomment une appréciable quantité d'énergie électrique, entraînant une dépense croissante. Or, cette consommation pourrait être réduite au cours des périodes de moindre fréquentation ou de moindre activité pour devenir quasiment nulle à certaines heures ou en certaines circonstances.

[0007] La majorité de ces installations sont équipées de lampes à décharge jusqu'à présent seules capables d'offrir une intensité de flux lumineux ainsi qu'un rendement convenables.

[0008] Ces lampes sont réparties sur des réseaux actuellement alimentés en courant alternatif industriel (50 ou 60 Hz) et sous basse tension (220 Volts, monophasé, de tension nominale, par exemple).

[0009] Pour réduire la consommation pendant les heures creuses, on peut envisager de réduire la tension d'alimentation des lampes.

[0010] Malheureusement cette méthode, est, en pratique, difficilement applicable eu égard au comportement particulier des lampes à décharge auxquelles une réduction de tension est appliquée.

[0011] En effet, lorsqu'on réduit même d'une faible valeur, la tension du réseau alimentant une lampe à décharge, on constate l'apparition d'une "réaction d'arc" se traduisant par une augmentation rapide de la tension d'arc, qui entraîne avec elle la tension de seuil d'ionisation.

[0012] Ce phénomène lié à l'inertie du plasma engendré par l'ionisation ne disparaîtra et, donc, la tension d'arc ne reprendra sa valeur d'équilibre, que plusieurs minutes après l'instant de la perturbation initiale.

[0013] La variation de la tension d'arc s'effectuant en sens opposé de celle de la tension d'alimentation, la différence de potentiel restant ensuite disponible est amenuisée d'une quantité bien supérieure à la variation imposée à la tension d'alimentation.

[0014] Certes, on sait stabiliser l'arc des lampes à décharge, et cette stabilisation est généralement réalisée au moyen d'une inductance montée en série avec la lampe.

[0015] Dans certains cas, la tension d'arc de la lampe est trop élevée par rapport à la tension du réseau d'alimentation, de sorte que le fonctionnement de la lampe est impossible sans dispositif annexe élevant la tension d'alimentation.

[0016] Même si la lampe à décharge est capable de fonctionner correctement sous la tension du réseau moyennant le classique montage d'une inductance en série, elle fonctionne toutefois de façon plus stable si elle est alimentée à partir d'une tension supérieure à la tension du réseau. Son courant d'arc doit être alors stabilisé par une inductance plus élevée adaptée à cette tension supérieure.

[0017] On peut utiliser à cette fin un autotransformateur, en prenant soin d'adapter à la tension plus élevée l'inductance montée en série avec la lampe pour stabiliser l'arc.

[0018] En de telles conditions, il apparaît alors possible de faire fonctionner, de façon stable, la lampe en régime de puissance légèrement réduite, par simple diminution de la tension d'alimentation, par exemple à l'aide d'un variateur de tension.

[0019] Néanmoins, cette réduction de puissance est dans bien des cas insuffisante et, en contrepartie des avantages énoncés ci-dessus, le montage d'un autotransformateur élévateur de tension présente de nombreux inconvénients.

[0020] L'autotransformateur transfère une puissance relativement importante, approximativement égale au produit de la surtension qu'il engendre par le courant d'arc. L'autotransformateur est donc volumineux et coûteux, et augmente notablement la consommation d'énergie de la lampe ce qui va à l'encontre du but recherché.

[0021] La capacité de compensation, ainsi que l'inductance de stabilisation qui constituent l'appareillage d'alimentation - ou ballast - sont plus importantes que celles habituelles conçues pour la tension nominale du réseau, et leurs coûts et encombrement sont donc plus importants.

[0022] Un tel autotransformateur ne peut donc être branché directement à l'appareillage d'alimentation.

[0023] Le vieillissement des lampes à décharge entraîne une difficulté supplémentaire du fait d'une ionisation du plasma (amorçage) s'établissant de plus en plus difficilement puis, à la limite, ne se produisant plus, même sous une tension d'alimentation nominale.

[0024] Les lampes parvenues à cet état ne peuvent parfois, se rallumer que si l'on augmente sensiblement la tension d'alimentation, ce qui va à l'encontre du but recherché.

[0025] Dans le cas où l'on désire réduire la tension d'alimentation, même sous faible taux de variation, les lampes vieillies d'un réseau réagiront, selon leur état, de deux façons possibles :

. elles manifesteront un cycle répétitif d'extinctions et de ré-allumage ;

. elles s'éteindront définitivement la première manifestation étant, d'ailleurs, annonciatrice de la seconde.

[0026] Ce comportement des lampes à décharge à l'état vieilli rend impossible la réduction de consommation par réduction de tension d'alimentation puisque, pour des raisons de gêne physiologique et/ou de sécurité, il est inadmissible de laisser des portions d'espace dans l'obscurité.

[0027] Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients inhérents aux lampes à décharge en proposant un procédé pour favoriser l'ionisation ou amorçage de ces lampes, même vieillies et sous réduction appréciable de leur tension d'alimentation.

[0028] Suivant l'invention, le procédé pour favoriser l'ionisation des lampes à décharge, est caractérisé en ce qu'à l'apparition de chaque alternance, on applique aux électrodes du tube à décharge une différence de potentiel d'excitation qui croît plus rapidement et tend vers une valeur maximale plus élevée que la différence de potentiel de fonctionnement normalement produite par la tension d'alimentation, en vue d'atteindre la différence de potentiel d'ionisation du tube même quand la tension d'alimentation est sensiblement inférieure à la tension d'alimentation nominale ou quand le tube à décharge est dans un état d'usure avancé, et en ce qu'on permet le retour aux conditions d'alimentation initiales quand le courant commence à s'établir dans la lampe à décharge.

[0029] La différence de potentiel d'excitation assure l'amorçage de la lampe à l'apparition de chaque alternance, puisque sa croissance rapide l'entraîne à un niveau de potentiel au moins égal au potentiel de seuil d'ionisation de la lampe.

[0030] Après avoir pris naissance, l'ionisation se maintient tant qu'une différence de potentiel, même relativement faible, est présente entre les deux électrodes du tube à décharge.

[0031] Suivant un autre objet de l'invention, le dispositif pour favoriser l'ionisation des lampes à décharge, qui comprend un autotransformateur bobiné en élévateur de tension, et dont l'enroulement primaire est destiné à être alimenté à partir d'une source de tension, et l'enroulement secondaire est destiné à être monté en série avec la lampe à décharge à stabiliser, est caractérisé en ce que cet autotransformateur comporte des moyens pour neutraliser pratiquement, en charge, la fonction élévatrice de tension de l'autotransformateur, ces moyens engendrant des fuites magnétiques se manifestant lors de la charge de l'autotransformateur.

[0032] Quand la lampe est éteinte, l'autotransformateur fonctionne à vide et fournit la surtension favorable à l'allumage initial ou aux réamorçages bi-périodiques de la lampe.

[0033] Par contre, en charge, la surtension induite dans l'enroulement secondaire ainsi que l'impédance propre de cet enroulement, prennent une valeur très faible.

[0034] Ainsi, la puissance de l'autotransformateur est pratiquement nulle, de sorte que ses dimensions, son prix et sa consommation d'énergie sont très réduits par rapport aux autotransformateurs employés conformément à l'état de la technique.

[0035] On notera que le dispositif conforme à l'invention procède d'une démarche différente de celle enseignée par l'état de la technique qui incite à augmenter en permanence la tension d'alimentation des lampes à décharge ; de plus, l'homme du métier était dissuadé de réaliser un autotransformateur qui ne fournisse pas de surtension en charge.

[0036] Selon un troisième objet, l'installation d'éclairage, qui comprend au moins une lampe à décharge, un appa- _rei_llage d'alimentation, et un dispositif pour favoriser l'ionisation du genre ci-dessus, est caractérisé en ce que l'appareillage est du type habituel approprié à la tension d'alimentation et en ce que le dispositif est monté entre l'appareillage d'alimentation et la lampe.

[0037] Le dispositif peut être soit rapporté sur, soit intégré à l'appareillage d'alimentation conventionnel.

[0038] D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après.

[0039] Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :

. la figure 1 est un graphique qui visualise le fonctionnement d'une lampe à décharge alimentée selon l'état de la technique, pendant une alternance ;

. la figure 2 est un graphique montrant l'influence d'une baisse de la tension d'alimentation sur la lampe à décharge de la figure 1 ;

. la figure 3 est un graphique montrant comment fonctionne une lampe à décharge alimentée selon l'état de la technique en fonction de la tension d'alimentation ;

. la figure 4 est un graphique visualisant 1' application du procédé conforme à l'intention au cours d'une alternance ;

. ]a figure 5 est une vue schématique d'une installation conforme à l'invention, à puissance d'éclairage variable ;

. la figure 6 est une vue schématique d'une installation d'éclairage conforme à l'invention, à deux puissances d'éclairage ; et

. la figure 7 est une vue d'une variante de l'installation de la figure 5.

[0040] Aux figures 1, 2 et 4, on a porté en ordonnée la tension V en Volts, et en abscisse la phase t en degrés d'angle.

[0041] La figure 1 reproduit, pour une alternance, ce qui est observable, au moyen d'un oscilloscope par exemple, aux bornes d'une lampe à décharge par rapport à la tension d'alimentation V_r fournie par le réseau. A cette figure, la lampe à décharge est normalement alimentée par l'intermédiaire de son appareillage stabilisateur - ou ballast - sous une tension de réseau nominale (correspondant à 220 V efficaces, par exemple), et a atteint son régime établi.

[0042] Le déphasage introduit par le ballast a volontairement été omis dans cette figure afin de simplifier l'explication mais il faut toutefois remarquer que ce déphasage complique les phénomènes ci-après décrits.

[0043] On constate que la tension Ve aux électrodes de la lampe suit la courbe de la tension d'alimentation V jusqu'à ce que celle-ci atteigne la tension d'ionisation Vide la lampe. Dès lors, la tension aux bornes de la lampe décroît puis se stabilise à une tension d'arc V tandis que la tension d'alimentation V_r croît jusqu'à sa valeur de crête V . Quand la tension V_r redevient inférieure à la tension d'arc V_a, la tension V_e aux électrodes de la lampe redevient à nouveau identique à la tension d'alimentation V .

[0044] Si l'on réduit, même d'une faible valeur (Δ V_re) la tension efficace du réseau alimentant cette lampe (voir la figure 2) on constate une "réaction d'arc" R a se traduisant par une rapide et sensible augmentation de la tension d'arc se déplaçant de V_a vers V_a' et entraînant avec elle la ten- sion de seuil d'ionisation de V. vers V'..

[0045] La variation A V et la réaction d'arc R étant de re a sens opposés, la différence de potentiel restant disponible entre la nouvelle tension de seuil d'ionisation V.' et la tension de crête réduite V ' s'amenuise d'une quantité bien supérieure à Δ V_re. Ceci revient à dire que la différence de potentiel développée à chaque instant entre les électrodes du tube à décharge s'amenuise en conséquence de ce phénomène.

[0046] La figure 3 représente les résultats d'essais effectués en laboratoire sur des lampes à vapeur de Mercure, de puissance nominale égale à 250 W pour une tension efficace de 220 V, ayant fonctionné 200 heures.

[0047] A cette figure, la tension efficace d'alimentation est portée en abscisse et la puissance de la lampe en ordonnée.

[0048] A partir d'une tension efficace inférieure à 200 V, le fonctionnement de la lampe devient instable (point Pl), et en-dessous de 180 à 185 V selon les lampes essayées, on assiste à l'extinction totale des lampes, bien que la baisse par rapport à la tension nominale ne soit que de 15 à 20 %.

[0049] Il faut toutefois noter qu'une baisse légèrement plus importante est possible sans extinction si la variation de tension est lente.

[0050] Le but recherché par le procédé conforme à l'invention consiste à assurer, avec souplesse, l'amorçage (ionisation) des lampes à décharge :

. même pour des lampes fortement vieillies ;

. sous réduction appréciable (Δ V_re) de leur tension d'alimentation, de l'ordre de 50 % ;

. sous un taux de variation de réduction (-A V_re/ A t) relativement important ou rapide, A t désignant le temps pendant lequel s'effectue la variation A V_re.

[0051] Deux phénomènes sont connus :

. on sait que l'ionisation du milieu (plasma) contenu dans le tube à décharge se maintient, après avoir pris naissance, tant qu'une différence de potentiel, même relativement faible, est présente entre les deux électrodes du tube à décharge ;

. on sait aussi que l'ionisation ne prend naissance dans le milieu que si les électrons s'y déplaçant acquièrent une énergie cinétique suffisante pour provoquer avec les atomes présents des collisions telles qu'il y ait multiplication desdits électrons et ce, avec une telle densité que le milieu en devienne conducteur.

[0052] C'est le champ électrique, dû à la différence de potentiel appliquée aux deux électrodes du tube à décharge, qui est proportionnellement responsable du vecteur de force f e appliqué à chaque électron (f = K.dv/dl, où K est un facteur de proportionnalité et dv/dl le gradient de tension entre les électrodes) et, par voie de conséquence, de l'énergie cinétique croissante qui lui est conférée au cours de son déplacement en direction de l'électrode de charge opposée (momentanément positive en ce cas). Si chaque électron se déplaçant ainsi heurte un atome ambiant avec une énergie cinétique suffisante il résultera de ce choc la création de nouveaux électrons (émission secondaire) à leur tour accélérés par le champ électrostatique avec émission de photons producteurs de lumière.

[0053] Donc, pour un milieu donné, la naissance de l'ionisation (amorçage) dépend du gradient de potentiel auquel il est soumis et, dans le cas ici considéré, de la différence de potentiel appliquée aux électrodes du tube à décharge.

[0054] Les constats faits depuis longtemps par les hommes de l'art et rappelés plus haut peuvent se résumer ainsi :

. la diminution de la différence de potentiel appliquée aux électrodes du tube à décharge d'une part, accompagnée d'une réaction d'arc en sens opposé d'autre part, n'ont d'autre effet que de réduire le gradient de potentiel effectif proposé aux électrons primaires chargés d'initier l'ionisation ;

. les tubes à décharge vieillis se comportent selon l'une des deux hypothèses généralement admises suivantes :

- soit la population des électrons primaires est insuffisante, bien que le gradient de potentiel proposé soit normal (tension nominale) ;

- soit ces électrons acquièrent l'énergie cinétique convenable mais se meuvent dans un milieu devenu résistant pour des raisons qui ne sont pas encore toutes connues.

[0055] Dans les deux cas, la densité électronique souhaitée et nécessaire n'est pas atteinte.

[0056] Le procédé ici décrit consiste essentiellement à accroître l'accélération des électrons primaires initia- t_eurs de l'ionisation en les soumettant, pendant un court instant, à un gradient de potentiel sensiblement supérieur à la valeur habituelle ou "normale".

[0057] Pratiquement, le procédé consiste à appliquer, aux électrodes du tube à décharge, par un moyen adéquat, une différence de potentiel croissant plus rapidement que, et tendant vers une valeur maximale V_m supérieure à celle normalement produite par la tension d'alimentation nominale normale et ce, dès l'apparition (passage au zéro) de chaque alternance (voir figure 4).

[0058] Au début de l'alternance, la différence de potentiel aux électrodes de la lampe (tracé L de la figure 4, observé à l'oscilloscope) croît avec une pente β plus importante que la pente α de la tension d'alimentation V_r, et tend vers une valeur V_m supérieure à la valeur de crête V_c résultant de la tension d'alimentation V . Dès que la tension V_i est atteinte, et que l'amorçage est par conséquent initié, la différence de potentiel aux électrodes de la lampe retombe à la valeur de la tension d'arc V . Dès lors, la lampe à décharge fonctionne dans les conditions correspondant à la tension d'alimentation.

[0059] En particulier, si la tension d'ionisation d'un tube à décharge vieilli se situe, par exemple, au niveau V_i tan- di_s que la tension de crête de la tension d'alimentation du réseau V volontairement réduite se situe à un niveau V inférieur à V_i, ce tube ne pourra en ces conditions s'ioniser. L'application du procédé aura pour effet, à l'instant t., de produire entre les deux électrodes du tube à décharge une différence de potentiel en excédent de la valeur V_i, initia- lisant ainsi une ionisation qui par la suite se maintiendra.

[0060] Il est à remarquer que la production de cet excédent de tension n'entraîne pas la nécessité de l'accompagner d'une réserve d'énergie notable. En effet, le tube à décharge étant alors éteint la montée amplifiée de la différence de potentiel proposée au tube à décharge s'opère en régime quasiment statique. La seule énergie, infime, nécessaire est celle correspondant à l'amorçage du courant dans le plasma, c'est-à-dire au déplacement d'une population d'électrons très inférieure à celle qui par la suite entretiendra l'ionisation, donc à un courant très faible.

[0061] Si, après amorçage de l'ionisation, le moyen créateur de cette condition dispose encore d'une énergie résiduelle, celle-ci sera absorbée par les premières charges se déplaçant dans le plasma (zone hachurée de la figure 4).

[0062] L'ionisation étant amorcée puis appelée à s'entretenir d'elle-même, la condition initiale ici recherchée peut disparaître sans inconvénient. Il suffit de la recréer au début de l'alternance suivante, condition aisément remplie puisque la faible énergie dont ce moyen doit disposer, pour créer les conditions de fonctionnement précédemment décrites, est empruntée au cours de l'alternance précédente du courant d'alimentation proposé par le réseau. En d'autres termes, la faible énergie en question est empruntée à l'alternance de rang (n-1) pour être restituée au début (passage à 0 Volt) de l'alternance de rang (n) sous forme d'une tension à caractère impulsionnel dont la valeur de crête V_m peut dépasser nettement celle correspondant au courant du réseau alimentant la lampe et son appareillage.

[0063] Le procédé précédemment décrit est applicable par divers moyens de différentes natures dont la seule action consiste à créer, au passage à zéro de chaque alternance, la pointe de surtension sous faible énergie qui est responsable du forçage de l'ionisation dans le tube à décharge de la lampe.

[0064] On va maintenant décrire en référence à la figure 5 un exemple de dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0065] L'installation représentée à la figure 5, qui comprend une lampe à décharge 1, telle qu'une lampe à vapeur de mercure ou autre métal, est destinée à être branchée au réseau par ses bornes P (phase), N (neutre).

[0066] La stabilité du fonctionnement de la lampe 1 est assurée par un dispositif qui comprend un autotransformateur 2 bobiné en élévateur de tension, comportant un circuit magnétique 3 formé d'un cadre rectangulaire 4 et d'un noyau 5 disposé sensiblement selon la petite médiane du cadre 4.

[0067] Autour du noyau 5 sont bobinés un enroulement primaire 6 destiné à être alimenté à travers l'appareillage de la lampe, à partir des bornes P, N, et un enroulement secondaire 7 monté en série avec la lampe 1.

[0068] L'autotransformateur 2 comprend des moyens pour assurer des fuites magnétiques telles qu'en charge la fonction élévatrice de tension de l'autotransformateur 2 disparaisse presque complètement.

[0069] Ces moyens résident notamment dans le bobinage des enroulements 6 et 7. Alors que l'enroulement primaire 6 est bobiné serré autour du noyau 5 pour rendre ses fuites magnétiques négligeables, l'enroulement secondaire 7 est bobiné autour de l'enroulement 6, sensiblement selon le même axe, et de façon qu'un espace annulaire 8 de dimension radiale D, subsiste entre les enroulements 6 et 7 pour permettre les fuites magnétiques. En pratique, un espace 8 dans lequel D = 5 mm environ, suffit dans la plupart des cas.

[0070] Par contre, le circuit magnétique 3 est exempt de shunt et d'entrefer.

[0071] L'enroulement primaire 6 est alimenté à partir des bornes P (phase) et N (neutre) de branchement au réseau, par l'intermédiaire d'un variateur de tension 10 et d'un appareillage d'alimentation 9, 11.

[0072] Les bornes d'entrée du variateur 10 sont reliées aux bornes P N, l'une de ses bornes de sortie est reliée également à la borne N, tandis que son autre borne de sortie P' est soumise au potentiel réglable.

[0073] L'appareillage d'alimentation comprend un condensateur 11 reliant les bornes P' et N et une inductance 9 montée en série entre la borne P' et l'enroulement primaire 6. L'autre extrémité de l'enroulement 6 est reliée directement à la borne N.

[0074] L'inductance 9 et la capacité 11, qui sont des composants d'utilisation courante pour la tension normalisée susceptible d'être appliquée aux bornes P, N, sont généralement associées d'origine aux lampes à décharge telles que 1, une des particularités de l'invention étant de permettre leur maintien sans modification.

[0075] Par ailleurs, l'enroulement secondaire 7 est relié directement à la lampe 1 dont l'autre borne est elle-même directement reliée à la borne N.

[0076] Dans le cas d'une lampe à vapeur de mercure de 250 W, on peut à titre d'exemple avoir les valeurs numériques suivantes :

Tension d'arc 130 volts

Tension d'amorçage 160 volts

Section du fil de l'enroulement primaire : 0,1 mm2.

Section du fil de l'enroulement secondaire : 0,5 à ₁ mm2.

Impédance de l'enroulement primaire : 5000 à 6000 Ω.

Dimension radiale D de l'espace de fuite : 5 mm.

[0077] Dans ces conditions en ajustant le rapport de transformation, on peut atteindre une surtension à vide de 40 volts efficaces.

[0078] Le fonctionnement de l'installation décrite ci-dessus est le suivant :

Quand la lampe 1 est éteinte, alors que les bornes PN sont sous tension, l'autotransformateur 2 fonctionne à vide et fournit une surtension A V entre ses bornes A et B.

[0079] Par contre, en charge, par suite des fuites magnétiques, la tension induite de l'enroulement secondaire 7 est alors très faible.

[0080] Ainsi, l'autotransformateur 2 fournit à la lampe une surtension à vide A V, favorisant son réamorçage et par suite sa stabilité de fonctionnement, et n'a pratiquement aucune incidence sur son fonctionnement en charge (lampe allumée), ce qui entraîne une puissance dissipée par l'autotransformateur infime.

[0081] Pour diminuer la puissance de la lampe 1, il suffit de régler le variateur 10 de manière à réduire la tension entre les bornes P' et N de ce dernier. Malgré cette dimi- _nution, l'autotransformateur 2 continue à fournir une surtension capable de forcer l'amorçage de la lampe 1, pourvu que la tension de seuil d'ionisation V_i ne dépasse pas la tension maximale V_m (figure 4) que peut fournir l'autotransformateur 2.

[0082] L'emplacement de l'autotransformateur 2 en aval de l'inductance 9, du côté de la lampe 1, comme représenté à la figure 5, n'est pas une obligation.

[0083] Dans le cas d'appareillages de lampes comportant un amorceur au droit de l'inductance telle que 9, il y a intérêt pour ne pas perturber les émissions HF haute tension, à disposer l'autotransformateur 2 entre cette inductance et la capacité 11.

[0084] L'exemple d'installation représenté à la figure 6 trouve en particulier son application dans l'éclairage public où il est intéressant de prévoir deux puissances parmi lesquelles on choisit en fonction de l'heure, selon que l'éclairage naturel est encore sensible ou non, ou bien que la fréquentation de l'endroit à éclairer est importante ou non.

[0085] Dans cet exemple, l'installation est semblable à celle de la figure 5, sauf qu'elle comprend en outre, entre l'inductance 9 et l'extrémité de l'enroulement primaire 6 à laquelle elle est reliée, une seconde inductance 39 montée en parallèle avec un dispositif 31 permettant de court-circuiter, ou au contraire de mettre en service à volonté cette inductance 39. En revanche, on a supprimé le variateur 10.

[0086] Le dispositif 31 peut être commandé manuellement, à distance ou non, ou bien automatiquement au moyen par exemple d'un élément photosensible.

[0087] Pour obtenir une forte puissance d'éclairage, on court-circuite l'inductance 39 à l'aide du dispositif 31, de sorte que seule l'inductance 9 est en circuit. Pour passer à une puissance d'éclairage réduite, on met en service l'inductance 39.

[0088] Bien que la tension de réamorçage, ou tension "à vide", reste égale à la tension d'alimentation aux bornes P, N lors de la mise en série instantanée de l'inductance additive 39, la lampe accuse, durant un temps relativement long, une surtension d'arc importante qui pourrait provoquer son extinction en l'absence de l'autotransformateur 2 ou d'un autre dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention.

[0089] Dans l'exemple d'installation représenté à la figure 7, un condensateur 41 est branché entre les bornes E et F de la lampe à décharge 1, qui sont aussi les bornes de sortie de l'autotransformateur 2, qui est identique à celui des figures 5 et 6. Par ailleurs, l'installation de la figure 7 est identique à celle de la figure 5, excepté que le variateur 10 est supprimé.

[0090] Le condensateur 41 n'est pas destiné à produire le phénomène de résonance par association avec les inductances des enroulements 6 et 7. Son rôle consiste simplement à emmagasiner une légère quantité d'énergie en cours de l'alternance de rang (n-1) qui, par restitution lors du passage au zéro débutant l'alternance de rang (n), vient renforcer la surtension recherchée. Cette énergie de complément est ensuite dissipée dans la décharge naissante et contribue donc, en sollicitant à l'accélération un plus grand nombre d'électrons primaires, à mieux assurer son établissement définitif.

[0091] Cette particularité s'observe aisément au moyen d'un oscilloscope (branché aux bornes E et F du tube à décharge) et correspond à la zone hachurée présentée en figure 4.

[0092] Les grandeurs physiques choisies pour l'expérimentation de la précédente application et grâce auxquelles furent obtenus les résultats présentés dans le tableau de la page 18 sont :

. impédance de l'enroulement primaire : 3000 ohms

. rapport de transformation entre enroulements primaire (P) et secondaire (S), soit S/P = 0,1

. capacité du condensateur : 0,5 microfarad

. perte d'énergie, en charge dans le secondaire environ 4 volts-ampères.

[0093] Ces grandeurs ne sont pas critiques. Des résultats comparables et voisins peuvent être obtenus avec des variations de ces valeurs de l'ordre de 20 pour cent.

[0094] Il est évident que des moyens différents de celui, très simple, venant d'être décrit, peuvent être mis en oeuvre dans le même but.

[0095] L'application du procédé sous la forme précédemment décrite et selon l'exemple d'application (avec condensateur) fait apparaître d'intéressants résultats exprimés par le tableau de la page 18, ci-après

[0096] Ce tableau permet une double comparaison :

. comparaison du comportement de la même lampe à décharge équipée de son même appareillage ballast, selon que le procédé est appliqué ou non ;

. comparaison, dans les mêmes conditions, du comportement de deux lampes à décharge de même type dont :

- l'une est neuve mais préalablement vieillie pendant 200 heures de fonctionnement aux conditions nominales

- l'autre, totalement épuisée et ne s'allumant plus, même sous une tension d'alimentation portée à 240 Volts efficaces, provient d'une dépose pour remplacement.

[0097] Il est aisément constaté, dans le cas de l'application du procédé :

. pour la lampe neuve : des tensions efficaces d'alimentation, correspondant à l'allumage et à l'extinction, nettement plus basses et une consommation, au seuil d'extinction, également très diminuée ;

. pour la lampe usée : la possibilité de l'allumer même pour une tension efficace d'alimentation inférieure de plus de 25 pour cent à la tension nominale d'alimentation (220 Volts efficaces), ainsi qu'un seuil d'extinction identique à celui de la lampe neuve et une consommation correspondante également très diminuée. Il est à remarquer que le flux lumineux produit par cette lampe présente, dans ces conditions, une intensité très suffisante pour être exploitable.

[0098] Ces résultats se conservent quel que soit le nombre d'échantillons de lampes neuves ou usées que l'on soumet à cette expérimentation, l'ensemble de ces valeurs pouvant varier quelque peu (10 pour cent au maximum) en fonction des caractéristiques propres (dispersions dans la fabrication) ou de l'état d'usure des lampes.

[0099] Ces résultats font apparaître clairement deux grands avantages offerts par l'application du présent procédé :

. il est possible, quand cela est désiré et faisable, de réduire considérablement la puissance consommée par les lampes en diminuant la tension du réseau qui les alimente (par des moyens connus et disponibles sur le marché) jusqu'à une valeur pratique de - 40 pour cent. Cette faculté se maintient tant pour les lampes neuves que pour celles ayant atteint ce qui, en conditions normales donc sans application du procédé, peut être considéré comme la limite d'usure ;

. la durée de vie des lampes est prolongée de façon sensible par le fait que les lampes totalement usées continuent de fonctionner si le procédé leur est appliqué et, ceci, en manifestant de convenables performances de flux lumineux.

[0100] Cet avantage est, d'ailleurs, renforcé par une conséquence du précédent car, la durée de vie de ces lampes étant fonction de l'énergie totale (kilowatts-heures) qu'elles consomment, le fait de pouvoir, en partie pour le moins, les faire fonctionner à puissance réduite participe également à la prolongation de leur durée de vie.

Revendications

1. Procédé pour favoriser l'ionisation des lampes à décharge, caractérisé en ce qu'à l'apparition de chaque alternance, on applique aux électrodes de la lampe à décharge (1) une différence de potentiel d'excitation qui croît plus rapidement et tend vers une valeur maximale (V_m) plus élevée que la différence de potentiel de fonctionnement (V ) normalement produite par la tension d'alimentation, en vue d'atteindre la différence de potentiel d'ionisation (V_i) de la lampe (1) même quand la tension d'alimentation (V ) est sensiblement inférieure à la tension d'alimentation nominale ou quand la lampe à décharge (1) est dans un état d'usure avancé, et en ce qu'on permet le retour aux conditions-d'alimentation initiales quand le courant commence à s'établir dans la lampe à décharge (1).

2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique aux électrodes de la lampe à décharge (1) une différence de potentiel d'excitation capable d'atteindre la différence de potentiel d'ionisation (_V.) de cette lampe (1) quand la tension d'alimentation est inférieure d'au moins 40 % à la tension d'alimentation nominale.

3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour déclencher l'ionisation, on utilise des moyens disposant d'une énergie infime, de façon que, dès l'amorçage initié, la lampe à décharge (1) fonctionne dans les conditions correspondant à la tension d'alimentation employée, donc sans surconsommation.

4. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à chaque alternance, on prélève la charge d'amorçage nécessaire pour l'alternance suivante.

5. Dispositif pour favoriser l'ionisation des lampes à décharge, par application du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, comprenant un autotransformateur (2) bobiné en élévateur de tension, et dont l'enroulement primaire (6) est destiné à être alimenté à partir d'une source de tension, et l'enroulement secondaire (7) est destiné à être monté en série avec la lampe à décharge (1) à stabiliser, caractérisé en ce que cet autotransformateur (2) comporte des moyens (8) pour neutraliser pratiquement, en charge, la fonction élévatrice de tension de l'autotransformateur (2), ces moyens engendrant des fuites magnétiques se manifestant lors de la charge de l'autotransformateur (2).

6. Dispositif conforme à la revendication 5, dans lequel l'autotransformateur comporte un noyau (5) autour duquel sont bobinés les enroulements (6, 7), caractérisé en ce que les moyens précités comprennent un enroulement primaire (6) bobiné serré autour du noyau, tandis que l'enroulement secondaire (7) est bobiné autour de l'enroulement primaire et à distance de ce dernier, de façon à ménager un espace annulaire (8) suffisant pour les fuites entre les deux enroulements (6, 7).

7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur (41) branché aux bornes de sortie de l'autotransformateur (2) et destiné à emmagasiner puis restituer une faible charge électrique appelée à renforcer l'initiation du phénomène d'ionisation.

8. Dispositif conforme à l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'autotransformateur comprend un circuit magnétique exempt de shunt et d'entrefer.

9. Installation d'éclairage qui comprend au moins une lampe à décharge (1), un appareillage d'alimentation (9, 11), et un dispositif (2, 41) conforme à l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'appareillage (9, 11) est du type habituel approprié à la tension d'alimentation, et en ce que le dispositif (2, 41) pour favoriser l'ionisation de la lampe (1) est monté entre l'appareillage d'alimentation (9, 11) et la lampe (1).

10. Installation d'éclairage conforme à la revendication 9, caractérisée en ce que l'une des extrémités de l'enrou- l_ement primaire (6) est reliée à une borne d'alimentation (p, _P') par l'intermédiaire d'une inductance (39) montée en parallèle avec un dispositif (31) permettant de la mettre en service et de la court-circuiter.

11. Installation d'éclairage conforme à l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comprend un variateur de tension (10) monté entre les bornes (P, N) de branchement au réseau et l'appareillage d'alimentation (9, 11).

Dessins