Modes d`Alimentation et de Commande des lampes sodium haute

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Délivré par :
L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Discipline ou spécialité :
Génie Electrique
JURY MM.
Président : M. Christian Glaize, Université de Montpellier et IES
Rapporteurs : Mme. Betty SEMAIL, Polytech'Lille et L2EP
M. Walter KAISER, Universidade de Sao Paolo, Brazil
Directeurs de thèse : M. Pascal MAUSSION, INP Toulouse et LAPLACE
M. Georges ZISSIS, Université Paul Sabatier et LAPLACE
Invité : M. Sounil BHOSLE, Led Engineering Development, Toulouse
Ecole doctorale :
Génie Electrique, Electronique et Télécommunications (GEET)
Unité de recherche :
LAboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE)
Directeur(s) de Thèse :
M. Pascal MAUSSION et M. Georges ZISSIS
Rapporteurs :
Mme. Betty SEMAIL et M. Walter KAISER
Présentée et soutenue par :
Labo CHHUN
Le : vendredi 07 mai 2010
Titre :
Modes d’Alimentation et de Commande des lampes sodium haute
pression en vue d’éviter les résonances acoustiques

Résumé
Grâce au développement de la technologie des semi-conducteurs, les ballasts électroniques
fonctionnant en haute fréquence offrent des avantages considérables par rapport aux ballasts
électromagnétiques conventionnels. Il en résulte une augmentation de la durée de vie de la lampe, une
diminution du volume et du poids du système et surtout un meilleur contrôle de son fonctionnement
afin de réduire notamment la consommation électrique. Parmi des lampes à décharge, la lampe sodium
haute pression a une excellente efficacité lumineuse et une longue durée de vie. Pourtant, quand la
lampe fonctionne en haut fréquence, des perturbations de type « résonance acoustique (RA) » peuvent
 de la lampe.
     », traite de plusieurs problèmes. Les caractéristiques de la
décharge haute pression, le phénomène de RA, 
résonances acoustiques dans la lampe, ont été étudiés. Les résultats sont issus de travaux de simulation
et expérimentaux menés au sein du laboratoire LAPLACE.
acoustique dans la lampe alimentée par un ballast de structure très réduite par rapport aux solutions
classiques. Cette méthode est basée sur le choix judicieux des signaux injectés dans la lampe et leur
répartition, (alimentation par deux, trois ou cinq signaux, répartition symétrique, asymétrique totale ou
partielle). Le résultat est un meilleur étalement du spectre et donc une réduction de puissances
aussi les limitations de ces méthodes compte tenu du facteur crête. Enfin, différents types de
contrôle des puissances imposées dans la lampe. Les études théoriques, en simulation et
Mots-clés :
Résonance acoustique, Ballast électronique, Lampe sodium haute pression (SHP), Caractérisation,
Détection, Commande, Correcteur résonant, Injection de signaux proches

Remerciements
Cette thèse a été effectuée au sein du LAboratoire PLAsma et Conversion d’Energie (LAPLACE) à
Toulouse. Cette recherche passionnante et enrichissante a abouti grâce à la contribution de plusieurs
personnels du laboratoire. Je tiens donc à exprimer ma gratitude à certaines personnes particulières qui
m’ont consacré leurs efforts et leurs disponibilités durant cette durée de thèse.
D’abord, je tiens à exprimer ma profonde gratitude à mon directeur de thèse M. Pascal MAUSSION,
Professeur à l’Institut National de Polytechnique de Toulouse et Responsable du groupe de recherche
Codiase du Laplace, pour sa direction très importante de mon travail de thèse, ses encouragements, ses
conseils et soutiens très précieux à la fois techniques et moraux pour la réussite de mes travaux.
Je tiens également à exprimer mes grands remerciements à mon codirecteur de thèse, M. Georges
ZISSIS, Professeur à l’Université de Paul Sabatier et Directeur adjoint du Laplace, pour son encadrement,
notamment ses conseils très utiles qui m’ont permis d’acquérir des connaissances et des compétences
transversales, très utiles pour mon travail de recherche et ma carrière.
Je remercie M. Maurice FADEL, Directeur adjoint du laboratoire Laplace pour son accueil très chaleureux
au sein du laboratoire.
J’aimerais remercier tout particulièrement M. Sounil BHOSLE, de la société Led Engineering Development
à Toulouse et ancien ingénieur de recherche du Laplace, pour sa gentillesse, sa disponibilité, son
encadrement scientifique et technique très pertinent qui m’a mené à la réussite de parties essentielles
dans cette thèse.
Je manifeste toute ma reconnaissance à Mme Betty Lemaire SEMAIL, Professeur à Polytech’Lille et
responsable du groupe CEMASYC du laboratoire L2EP de Lille, pour ses marques d’intérêt sur mon travail
de thèse en participant au jury en tant que rapporteur.
Je remercie M. Walter KAISER, professeur à l’Universidade de Sao Paolo du Brazil, pour avoir accepté
d’être mon rapporteur de thèse sa participation à ma soutenance.
Je remercie M. Christian GLAIZE, professeur à l’Université de Montpellier, pour avoir présidé avec brio le
jury lors ma soutenance de thèse.
Je tiens également à exprimer ma reconnaissance à M. David BUSO, Maître de Conférences à
l’Université de Paul Sabatier, et chercheur du Laplace, pour sa disponibilité et ses conseils.
Je remercie M. Olivier DURRIEU, technicien du Laplace, pour ses efforts, ses disponibilités et ses
contributions inoubliables à des réalisations importantes dans mes expériences.
Mes remerciements vont également à l’ensemble de personnel du laboratoire Laplace, en particulier,
messieurs M. COUSINEAU, J.M BLAQUIERE, H. SCHNEIDER, S. CAUX, J. FAUCHER, F. RICHADEAU, J.
BENAIOUN, J. HECTOR et D. BONNAFOUS, Michel AUBES pour leur disponibilité et leurs conseils ainsi

qu’à Mme M. DAVID pour m’avoir permis de participer aux activités d’enseignement en tant que
vacataire au sein du département GEA de l’ENSEEIHT.
Je tiens aussi à remercier les personnels du l’entreprise Tridonicato en Suisse, pour leur accueil très
chaleureux lors de ma mission et de mon séjour en Suisse, notamment M. Eduardo PEREIRA, Ingénieur de
recherche et développement, pour sa disponibilité et ses conseils en vue de la réalisation d’une carte
ballast.
Je n’oublie pas de manifester également ma reconnaissance à tous les doctorants et collègues du Laplace
avec qui j’ai partagé des moments amicaux très agréables et qui m’ont permis d’acquérir différentes
connaissances techniques, sociales et culturelles à d’innombrables occasions. J’aimerais remercier
plusieurs personnes notamment, Nadia BOUHALLI, Makara KHOV, Alexandre LEREDDE, Djibrillah
MOHAMAD ABAKA, Alaric MONTENON, Baptiste TRAJIN, Sylvain GIRINON, Bernardo COUGO, Majid
SOULEY, Mariem ABDELLATIF, Damien BIDART, Luc-Antony LOWINSKY, Julien YONG, Sébastien
CARRIERE, François DEFAY, François BONNET, Jérôme FAUCHER, Thanh Doanh LE , Duc Hoan TRAN, Julie
EGALON, Kahina OUALI… J’espère que nos relations amicales perdureront malgré nos différents futurs
parcours professionnels.
Je n’oublie pas non plus de transmettre mes remerciements à mes amis cambodgiens qui sont/étaient à
Toulouse et en France, avec qui j’ai beaucoup partagé de moments agréables et qui restent ancrés dans
mes mes souvenirs: Sopheak SAM, parfait cuisinier, Makara KHOV, Rothmony EANG, Chantha OEURNG,
Jeudi HENG, Sochenda SRENG, Kokleang VOR, Sophornvy SREY, Pheaktra THLANG, Phirum NONG,
Menghour PHAN, Sinet NGOUN, Bunthoeurn KEV et Vichit CHEAN…
Je tiens également à exprimer mes reconnaissances à quelques amis actuellement au Cambodge qui
m’ont toujours encouragé, même depuis ma première arrivée en France pour mes études: Theany NGIN,
Vuthyna CHEA et Rithy VONG, Phok CHRIN et Dina YOEURN…
Ce mémoire est tout particulièrement dédié à mes parents, mes frères et sœurs qui m’ont toujours donné
la confiance, et m’ont soutenu moralement et financièrement jusqu’à la dernière réussite de mes études.
Leurs présents sont toujours une valeur immanquable qui m’encourage de persévérer dans ma vie.

Sommaire
Introduction Générale ..................................................................................................................................... 1
Chapitre 1 Lampe à décharge................................................................................................................. 4
1.1 Introduction ................................................................................................................................... 4
1.2 La décharge électrique   ........................................................................... 6
1.3  ........................................................ 6
1.4 Lampe Sodium Haute Pression ....................................................................................................... 8
1.5 Alimentation de la lampe à décharge .............................................................................................10
1.5.1  ..............................................................................................11
1.5.2 a lampe à décharge ............................................................13
1.5.3  ...............................................................16
1.5.4 Facteur crête ............................................................................................................................19
1.5.5 Résonance acoustique ..............................................................................................................19
1.5.6 Variations de paramètres de la lampe par résonances acoustiques ...........................................21
1.6 Conclusion ....................................................................................................................................24
Chapitre 2 Phénomène des Résonances Acoustiques et sa caractérisation ...........................................26
2.1 Introduction ..................................................................................................................................26
2.2 Modélisation physique des résonances acoustiques ......................................................................26
2.3 Etude expérimentale de la résonance acoustique ..........................................................................31
2.3.1 Puissance seuil des résonances acoustiques ..............................................................................31
2.3.2 Alimentation sinusoïdale de la lampe ........................................................................................34
2.3.3  ................................................................36
2.4 Détection électrique de résonance acoustique ..............................................................................37
2.4.1 ............................................................38
2.4.2  ..........................................................39
2.4.3 FFT de la fluctuation de signaux en basse fréquence .................................................................41
2.4.4 Déviation standard de la tension et/ou du courant ....................................................................42