Brevet FR2030059A1 — publié le 19701030

l'invention concerne un dispositif servant à allumer électroniquement des tubes à décharge à gaz tels que des lampes luminescentes. Il est généralement connu d'inclure un tel dispositif 5 dans un circuit comprenant un tube à décharge à gaz 1 qu'il s'agit d'allumer ou de mettre en marche, comme le montre schéma** tiquement la figure 1. Dans cette disposition, le dispositif d'allumage ou amerceur 5 est branché entre les bornes A et £ et donc, en parallèle au tube 1 qu'il s'agit d'allumer. 10 Un mode d'exécution très usité d'amorceur de ce genre, dit amorceur au néon, comprend un tube au néon capable d'actionner tin contact d'interrupteur à bilame. Outre le fait que la longévité d'un tel amorceur au néon est relativement courte, le processus d'allumage prend un certain temps et de plus, il s'ac-15 compagne d'éclairs gênants. Selon d'autres propositions, un amorceur de ce genre fonctionne de façon entièrement électronique ce qui augmente la longévité de l'amorceur puisqu'il n'y a pas de contacts mécaniques d'interrupteur. Hais l'inconvénient de cette disposition est 20 qu'elle tend à diminuer la longévité du tube à décharge à gaz actionné par l'amorceur. l'un des buts de l'invention est d'éliminer les inconvénients ci-des»*s et de fournir un dispositif d'allumage qui permette d'allumer un tube à décharge à gaz en un temps trela-25 tivement court et sans éclairs gênants, de manière à assurer une longévité extrêmement grande du tube à décharge à gaz et du dispositif d'allumage lui-même. ïïn autre but de l'invention est de fournir un dispositif d'allumage simple et peu encombrant que l'on puisse loger 30 si on le désire dans un boîtier amovible comme ceux qu'on utilise couramment pour les amorceurs au néon mentionnés ci-dessus, ou dans l'adaptation du tube à décharge lui-même. Un premier mode d'exécution d'un dispositif d'allumage selon l'invention est représenté schématiquement par la figure 2. 35 Sur celle-ci, les bornes A et B correspondent aux bornes A et B de la figure 1. Autrement dit, le câblage de la figure 2 remplace le bloc 5 de la figure 1. le câblage représenté par la figure 2 comprend un 69 36062 2 2030059 élément interrupteur à triode à semi-conducteur à coura*t alternatif 10, tel qu'un "triac", branché entre les connexion» A* et B'. la porte de l'élément 10 est reliée, par l'intermédiaire d'un élément interrupteur à diode à semi—conducteur à courant 5 alternatif 11 tel qu'un "diac", à la connexion d'un condensateur 12 et d'un condensateur 14» Ces condensateurs constituent, avec une résistance 13, un circuit en série qui est relié en parallèle à l'élément interrupteur 10. On décrira en détail ci-après les fonctions du condensateur 8 et de la bobine d'arrêt 9 ; ces 10 éléments n'ont pas besoin d'influencer l'action d'interrupteur proprement dit. On peut fixer à volonté le moment d'allumage de l'élément interrupteur en fonction des valeurs choisies peur les éléments de circuit 12, 13 et 14* les moments auxquels l'élément interrupteur atteint son état non conducteur correspondent aux 15 passages par zéro du courant ; autrement dit, on ne peut pas influencer ces moments en choisissant les éléments de circuit 12, 13 ou 14. Comme on l'expliquera plus en détail ci-après, la présence du condensateur 14 est essentielle pour garantir un allumage sûr sans introduire d'effets parasites. En fait, sans 20 le condensateur 14, le dispositif d'allumage tend à réamorcer à répétition môme lorsque le tube à décharge à gaz a été allumé, ce qui est un sérieux inconvénient. En effet, si la résistance 13 était reliée directement au condensateur 12 et à l'élément interrupteur 11, sans interposition du condensateur 14, le con- 25 densateur 12 se chargerait par l'intermédiaire de la résistance 13 jusqu'à ce que la tension engendrée à ses bornes atteigne le niveau de la tension d'allumage de l'élément interrupteur 11. Une fois que l'élément interrupteur 11 est ainsi devenu conducteur, l'élément interrupteur 10 commence à conduire le 50 courant, ce qui fait que la tension aux bornes du dispositif d'allumage diminue brusquement (fonctionnement par bonds). la prochaine fois que le courant qui traverse l'élément interrupteur 10 passe alors par zéro, l'élément 10 devient à nouveau non conducteur et il apparaît sur le tube à décharge à gaz relié aux 35 bornes A et B une tension si élevée que le tube peut s'allumer» Une fois le tube allumé, la tension de fonctionnement est établie sur le tube. A ce propos, il faut noter que le moment où l'élément interrupteur 10 devient conducteur a une grande impor- 69 36062 3 2030059 tance car le temps nécessaire pour chauffer les filaments 2 et 3 du tube à décharge à gaz au point que les fils puissent allumer le tube est déterminé par le laps de temps pendant lequel l'élément interrupteur 10 est conducteur. Pour allumer sûrement 5 le tube à décharge à gaz aussi rapidement que possible, il faut que le courant qui passe par les filaments ait une intensité qui dépasse une valeur minimale donnée. On a trouvé que les dimensions du condensateur 12 et de la résistance 13, choisies en fonction de cette condition, sont telles que même lorsque la ten-10 sion de fonctionnement est établie sur le tube à décharge à gaz, l'élément interrupteur 10 redevient conducteur ce qui fait que le tube à décharge à gaz s'éteint. Il résulte de ce qui précède que dans la situation décrite, le tube à décharge à gaz peut s'éteindre à nouveau après l'allumage de sorte que le dispositif 15 d'amorceur continue de répéter le processus d'amorçage. On obtient selon l'invention une solution extrêmement simple et sûre en reliant le condensateur 14 en série à la résistance 13 comme le montre la figure 2. les condensateurs 12 et 14 forment en fait un diviseur 20 capacitif de tension, la capacité du condensateur 12 étant essentiellement déterminée par l'impulsion d'énergie qu'il faut fournir à la porte de l'élément interrupteur 10 pour le rendre conducteur. Le condensateur 14 est de capacité telle que lorsque la tension de fonctionnement a été engendrée sur le tube à décharge 25 à gaz, la tension d'allumage de. l'élément interrupteur 11 n'est tout juste pas atteinte. Autrement dit, line fois que le tube à décharge à gaz a été allumé, le dispositif d'allumage reste au repos, c'est-à-dire que le processus d'allumage ne se répète pas. Le condensateur 8 branché entre les bornes A et B est un conden-30 sateur de filtrage qui réduit à un minimum tolérable l'effet parasite du tube allumé. Quand l'élément interrupteur 10 devient t conducteur, le condensateur 8 est court-circuité de sorte qu'un courant de pointe intense peut être engendré. On limite ce courant de pointe en incorporant une bobine d'arrêt 9 dans le 35 circuit de décharge du condensateur 8. Si on le désire, on peut remplacer la bobine d'arrêt par une résistance, ce qui entraîne cependant une perte de chaleur. Pour réaliser un mode d'exécution de dispositif d'allu- 69 36062 4 2030059 mage pouvant être logé dans un volume limité, il est à conseiller de disposer le condensateur de filtrage 8 du côté dm réseau, comme 1'indique la figure 6. Dans une telle disposition, on peut ommttre la bobine d'arrêt 9 du dispositif d'allumage 5. 5 Les modes d'exécution décrits du dispositif d'allumage peuvent servir avec des tubes à décharge à gaz inclus dans un circuit inductif et compensés capacitivemento Un autre mode d'exécution du dispositif d'allumage, destiné à servir dans le cas où le tube à décharge à gaz est 10 branché dans un circuit qui comprend comme indiqué en pointillé sur les figures 1 à 6 un condensateur en série 6, est représenté schématiquement par la figure 3. Dans celui-ci, un cireuit en parallèle constitué par un condensateur 15 et une résistance 16 est relié en série au circuit en série constitué par la résis-15 tance 13 et le condensateur 14. On a trouvé qu'il était possible de donner aux éléments de cireuit d'une telle disposition des valeurs telles que l'on obtienne un processus de démarrage dans lequel, après un temps d'attente relativement court, les filaments atteignent la température d'émission voulue et le tube 20 s'allume graduellement jusqu'à ce que, finalement, l'intensité d'éelairage soit atteinte. On peyt utiliser avec succès cette disposition de circuit, par exemple, dans les cas où il est même indésirable de mettre directement en circuit des lapes à incandescence par 25 suite de variations soudaines d'intensité lumineuse qui en résultent. Il est parfois désirable d'utiliser les tubes dans des conditions très variables qui comportent, par exemple, des grandes différences dans la tension du réseau et la température. 30 Gela pose de grandes exigences en ce qui concerne le dispositif d'allumage. Il est important que le courant de filament soit suffisamment intense et que l'application de la tension d'allumage soit convenablement rythmée, cette tension devant en outre être suffisamment élevée. Quand l'élément interrupteur 10 est 35 conducteur de façon pratiquement permanente, il apparaît sur celui-ci la configuration de tension représentée par la figure 5A. le courant de filament est alors déterminé par la bobine d'arrêt 4 et la résistance des filaments 2 et 3» le courant effec 69 36062 5 2030059 tif est d'environ 0, 5 A (tube de 40 W). Quand l'élément interrupteur 10 est conducteur pendant une demi-période (figure 5b), le courant effectif de filament est d'environ 1,5 A, ce qui est principalement dû au fait que la bobine d'arrêt 4 est alors por-5 tée à la saturation de façon unidirectionnelle et par conséquent, oppose une impédance moindre et permet un courant plus intense. Une situation qui peut se produire dans la disposition de circuit de la figure 2 est représentée par la figure 5c. Le courant de filament s'interrompt ici .à cloaque demi-période. Il est évident 10 que dans ce cas» le courant de filament qui en résulte est inférieur à 0,5 A* Toutefois, selon un autre aspect de l'invention, il est possible d'augmenter à volonté le courant de filaments Un mode d'exécution approprié à cet effet est représenté par la figure 15 4. On laissera de côté pour le moment la résistance 18 ; la résistance 13 est partiellement pontée par une diode 17. Par suite, les moments d'allumage de l'élément interrupteur 10 sont différents à chaque demi-période comme le montre par exemple la figure 5d. Par suite, la bobine d'arrêt 4 est chargée "asymétriquement" 20 en ce sens qu'elle est portée à la saturation de façon unidirectionnelle et par conséquent, oppose une impédance moindre et permet un courant de filament plus intense. En outre, étant donné l'impédance plus faible, le déphasage entre courant et tension commence à varier. Donc, les moments où l'élément interrupteur 25 est non conducteur commencent" à se déplacer dans chaque demi- période. Cela signifie que la tension d'allumage appliquée au tube varie aussi dans les périodes, comme on l'a indiqué. Il est ainsi possible de réaliser un dispositif d'allumage qui, pour un courant notable de filament, ait pour effet 30 d'engendrer une tension d'allumage sur le tube et de la faire varier de largeur et de place» Dans le choix de la valeur des composants, un point important est la différence d'atténuation entre les moitiés positive et négative de sinusoïde. En effet, l'atténuation est assurée par les combinaisons résistance-capaci-35 té qui sont parallèles à l'élément interrupteur 10 et donc parallèles au tube. Cette asymétrie est avantageuse pour 1-'allumage du tube« En prévoyant une résistance 18 en parallèle au 69 36062 6 2030059 condensateur 14, on arrive à ce que l'intensité lumineuse du tube diminue périodiquement (par exemple à chaque seconde) pendant peu de temps. A cet effet, la résistance doit avoir des valeurs élevées (supérieures' à 1 M )• Le mode d'exécution convient alors 5 excellement aux dispositifs publicitaires. La figure 7 montre qu'un cireuit disposé selon une variante a pour effet d'exciter "asymétriquement" la bobine d'arrêt 4. L'élément semi-condueteur à triode à courant alternatif 10 est ici remplacé par la liaison en série de deux circuits en parallèle dont l'un comprend un 10 élément interrupteur semi-conducteur à triode 18 tel qu'un thyri»-tor auquel est reliée en parallèle une diode dont le sens de con-ductivité. est opposé à celui de l'élément interrupteur 18. L'autre circuit en parallèle est constitué par un condensateur 20 et . une diode 21 dont le sens de conductivité est opposé à celui de 15 la diode 19» Le dispositif d'allumage de l'élément interrupteur 18 comprend à nouveau des composants 11, 12 et 14. La ré»i»taïiee 13 est constituée alors d'une combinaison de résistance» 22, 23 et 24* La résistance 22 est reliée en série au condensateur 14* l'autre extrémité de la résistance 22 étant reliée d'une part 20 par l'intermédiaire de la résistance 23 à la borne B et d'autre part par l'intermédiaire de la résistance 24 à la connexion de» deux cireuits en parallèle. Si l'on suppose qu'il n'y a pas de résistance 24, il se produit ce qui suit lorsqu'un dispositif auxiliaire inductif est 25 inclus, c'est-à-dire lorsqu'on utilise seulement la bobine d'ar-rtt 4 ou une compensation capacitive assurée par un condenèaieur en parallèle 7. Dans le premier cas,, la diode 19 charge le condensateur 20 (voir figure 8). L'élément interrupteur 18 peut maintenant être déclenché de la même manière que l'élément interrupteur 30 10 de la figure 2. Quand le condensateur 20 vient seulement de se décharger, son courant présente la valeur maximale» Ce courant n'est plus déterminé que par la bobine d'arrêt 4 et la résistance du filament. Il est évident que cela permet de choisir des courants de filament variant de 0,5 à 1,5 A environ. L'allumage du tube s'effectue de façon similaire à la disposition de la figure 2. Ici encore, la caractéristique remarquable est la différence 35 69 36062 7 2030059 d*atténuation entre les deux moitiés de la tension. Afin que l*amorceur puisse aussi servir pour des tubes munie d*une compensation par condensateur en série, on a prévu la résistance 24® L'information qui existe à la connexion des deux circuits en parallèle est nécessaire pour niveler les différences de déphasage entre les deux dispositifs auxiliaires fondamentalement différents. En choisissant convenablement les résistances 22, 25 et 24 on obtient un amorceur qui convient aux dispositifs auxiliaires inductifs et capacitifs. 69 36062 8 2030059 - HEVENDICAÏIONS -1» Dispositif servant à allumer électroniquement un tube à décharge à gaz tel qu'une lampe luminescente, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément interrupteur à semiconducteur dont une borne séparée de signal de commande est reliée par l'in-5 termédiaire d'une diode à sali-conducteur à courant alternatif à la prise d'un diviseur de tension, le montage ayant des paramètres tels qu'une fois que le tube à décharge à gaz s'est allumé, le processus d'allumage ne se répète pas. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par 10 le fait qu'il comporte un condensateur de filtrage» 3» Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, carac térisé par le fait qu'une branche du diviseur de tension comprend un circuit en série constitué par une résistance et un condensateur et que l'autre branche comprend exclusivement un eendensa-15 teur» 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'une des branches du diviseur de tension comprend une première impédance formée par une résistance et un condensateur relié en série à celle-ci et une deuxième impédance 20 formée par une résistance et un condensateur relié en parallèle à celle-ci, la deuxième impédance étant reliée en série à la première impédanee et que l'autre branche comprend exclusivement un condensateur» 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, carac-25 térisé par le fait que l'une des branches du diviseur de tension comprend une résistance dont une partie est pontée par une diede et qui est reliée en série à un condensateur et que l'autre branche comprend exclusivement un condensateur» 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le 30 fait qu'une résistance est reliée en parallèle au condensateur» 7. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que l'élément interrupteur à semi-conducteur est constitué par un thyristor et une diode reliée en parallèle à celui-ci et branchée de façon que son sens de eonductivité soit opposé à 35 celui du thyristor, et une impédanee reliée en série à l'ensemble précédent et constituée par une diode -dont le sens de eonductivité est le même que celui du thyristor et par un condensateur relié en parallèle à celle-ci» 69 36062 9 2030059 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'une résistance est "branchée entre la connexion de l'impédance et de la diode et duthyristor reliés en parallèle d'une part» une prise de la première résistance d'autre parte 9» Tube à décharge à gaz comportant une bobine, en. série, ou bien une bobine en série et un condensateur en série, ou bien une bobine eiyêérie et un eondensateur en parallèle, et associé à un dispositif selon une des revendications précédentes.