Brevet FR2137291A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne l'alimentation électrique des appareils d'éclairage à incandescence et notamment un dispositif redresseur-filtreur pour de tels appareils. On sait que lton a actuellement tendance, dans de nombreuses constructions et notamment dans celles à usage de bureaux et d'ateliers, à remplacer l'éclairage naturel par l'éclairage artificiel. Parallèlement, le corps médical a constaté une augmentation notable d'infirmités et de faiblesses oculaires dont la cause est partiellement attribuée à l'utilisation de la lumière artificielle. En particulier, le fait que la plupart des appareils d'éclairage soient alimentés en courant alternatif, entraîne des variations dans l'éclairement qui sont insensibles à l'oeil compte tenu de leur fréquence (2 F= 100 Hz pour la fréquence usuelle de 50 Hz du courant alternatif) - Ces variations peuvent etre notamment mises en évidence par l'observation de effet stroboscopique obtenu en exposant à la source lumineuse en cause un disque strié entraîné en rotation à une vitesse déterminée. La présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précédents attachés à l'utilisation des lampes à incandescence alimentées en courant alternatif. Elle a pour objet un procédé pour réaliser un éclairage sans effet stroboscopique à partir d'un courant de secteur d'alimentation alternatif, caractérisé en ce qu'on redresse les deux alternances dudit courant, on filtre le courant redressé par au moins une résistance en série et au moins une capacité en pont ne laissant subsister qu'une ondulation résiduelle d'au plus 2 Volts environ pour un courant d'alimentation d'environ 110 Volts et 50 Hertz et d'au plus 1 Volt environ pour un courant d'alimentation d'environ 220 Volts et 50 Hertz, et on applique le courant ainsi redressé et filtré à une lampe à incandescence. Elle vise également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprenant un pont de quatre diodes suivi d'au moins un filtre comprenant une résistance en série et une capacité en pont. Par ce dispositif, on assure à toute source lumineuse à incandescence alimentée en courant alternatif, une alimentation redressée et filtrée telle que ltéclairage obtenu n'implique aucun effet stroboscopique sensible - L'utilisation de ce dispositif pour l'éclairage des machines tournantes supprime notamment les risques liés à l'indétermination du mouvement des pièces causée par l'effet stroboscopique. Pour la détermination des caractéristiques-des résistances et des capacités des filtres et du nombre de ceux-ci, le procédé suivant l'invention prévoit que l'on interpose entre un secteur alternatif d'alimentation et une lampe à incandescence prédéterminés, un pont redresseur suivi d'un filtre comprenant une résistance ajustable et un condensateur ajustable, en ce qu'on mesure la tension alternative résiduelle aux bornes de ladite lampe en ce qu'on fait varier les valeurs de ladite résistance et de la dite capacité jusqu'à ce que ladite tension résiduelle ait une valeur inférieure à i Volt environ pour un secteur d'environ 220 Volts 50 Hertz et inférieure à 2 Volts environ pour un secteur d'environ 110 Volts 50 Hertz, et en ce qu'on contrôle l'absence d'effet stroboscopique de l'éclairage obtenu, par illumination d'une cellule photoélectrique dont on mesure la tension alternative du courant amplifié qu'elle émet. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de mise en oeuvre de l'invention. Sur ces dessins La Fig, 1 est un schéma de principe du dispositif redresseurfiltreur suivant l'invention, dans sa réalisation à quatre filtres en cascade. La Fig. 2 est un schéma de principe d'un dispositif expérimental permettant l'établissement de la relation existant entre l'ondulation électrique résiduelle d'une part, et l'effet stroboscopique d'autre part. Le schéma de dispositif redresseur-filtreur suivant l'invention représenté sur la Fig. 1 comprend, entre deux bornes d'alimentation 1, raccordables à une source de courant alternatif (non représentée) et deux bornes de sortie 2 raccordables à un dispositif d'éclairage à incandescence (non représenté), un ensemble redresseur constitué par quatre diodes montées en pont 3, 4, 5, Ç et quatre filtres en cascade dont les éléments sont respective ment affectés des indices a, b, c et d, et qui comprennent chacun une résistance 7 et une capacité 8. Le nombre des filtres et les caractéristiques des résistan ces 7 et des capacités 8 de chacun de ceux-ci, sont fonctions des caractéristiques électriques de l'appareil d'éclairage auquel le dispositif redresseur-filtreur est associé, ainsi que des caractéristiques du courant d'alimentation dudit dispositif. Le nombre de filtres et les caractéristiques des résistances 7 et des capacités 8 sont établis de façon telle que le courant amené à l'appareil d'éclairage ne présente qu'une ondulation résiduelle inférieure à une valeur déterminée au-dessous de laquelle le phénomène stroboscopique est pratiquement insensible (environ 1 Volt en 220 Volts, 50 Hertz et environ 2 Volts en 110 Volts, 50 Hertz). Chacun des dispositifs redresseurs-filtreurs de l'invention correspond à un courant d'alimentation déterminé et à un appareil d'éclairage de puissance déterminée. Pour définir à l'origine la relation existant entre ltondula- tion électrique résiduelle d'une part et l'effet stroboscopique d'autre part, dans le but de déterminer le filtrage nécessaire et suffisant pour faire disparattre l'effet stroboscopique, on peut utiliser un dispositif expérimental correspondant au schéma de la Fig. Ce dispositif comprend, entre les bornes 10 pour sa liaison avec une source de courant alternatif non représentée et une lampe d'éclairage il de puissance déterminée : un ensemble redresseur constitué par quatre diodes 12, 13, 14, 15 montées en pont - un filtre constitué par une résistance ajustable 16 et une capacité ajustable 17 - et des instruments de mesure tels qu'un voltmètre 18 pour le contrle de la tension d'alimentation, un voltmètre 19 pour le contrôle de la tension du courant amené à la lampe d'aclairage 11, un voltmètre 20 et un oscilloscope cathodique 21, pour la mesure, à travers une capacité 22, de l'ondulation électrique résiduelle du courant amené à la lampe d'éclairage 11 au travers de l'ensemble redresseur et du filtre. Le dispositif de la Fig2 comprend en outre un contrôleur d'effet stroboscopique 23 un circuit comprenant une cellule photoélectrique 24,un amplificateur 25 un voltmètreR6co * ôlantkuxbo mes d'une résistance d'équilibrage 27, l'intensité lumineuse de l'ampoule électrique 11, un voltmètre 28 et un oscilloscope cathodique 29 contrôlant, par comparaison, l'ondulation lumineuse résiduelle. Cet appareil d'étalonnage permet d'effectuer les mesures sur les rapports existants entre la capacité d'un filtre constitué par une résistance et une capacité, l'ondulation électrique résiduelle en résultant aux bornes de l'ampoule ll et le pourcentage d'ondulation lumineuse en résultant. A titre d'exemple, l'appareil d'étalonnage peut être alimenté par le secteur 110 et 220 volts, 50 Hertz, la tension étant redressée par un pont de quatre diodes connues sous la dénomination commerciale "SESCO", 1500 volts,-2 ampères, le filtre comprenant une résistance bobinée variable et une boîte de condensateurs électrochimiques allant de O à 1.o00 microfarads par bonds de 12,5 microfarads. A titre expérimental, la tension obtenue à la sortie du filtre est appliquée sur des ampoules de 25,40, 60, 75 et 10 watts dans les deux tensions 110 et 220 Volts. Les mesures effectuées permettent de définir les caractéristiques des dispositifs redresseurs-filtreurs du type de celui de la Fig. 1 à associer aux lampes d'éclairage des puissances et tensions précédentes pour éliminer les effets stroboscopiques liés au fonctionnement de celle-ci a) Pour une lampe de 25 watts environ alimentée en 110 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte quatre filtres en cascade comprenant chacun une capacité de 100 It en- viron, le premier (à partir du redresseur) une résistance de 562tenviron et les trois autres une résistance de 22jLenviron, b) Pour une lampe de 40 watts environ alimentée en 110 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte quatre filtres en cascade comprenant chacun une capacité de îoe environ et chacun une résistance de 22 environ. c) Pour une lampe de 60 watts environ alimentée en 110 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte cinq filtres en cascade comprenant le premier (à partir du redresseur) une capacité de 200 gaf environ et une résistance de 22 auenviron, le second une capacité de lOO / environ et une résistance de 10 environ et les trois autres chacun une capacité de lao y environ et une résistance de 5 A environ. d) Pour une lampe de 75 watts environ alimentée en 110 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte trois filtres en cascade comprenant le premier (à partir du redresseur) une capacité de 300 r environ et une résistance de valeur environ égale à la résistance intérieure des diodes de l'ensemble redresseur, le second une capacité de 300 f environ et une résistance de 22 34 environ, et le troisième une capacité de lsOjif environ et une résistance de 10 environ. e) Pour une lampe de 100 watts environ alimentée en 110 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte trois filtres en cascade comprenant le premier (à partir du redresseur), une capacité de 300 f environ et une résistance de valeur environ égale à la résistance intérieure des diodes, le second une capacité de 300 tuf environ et une résistance de 10 Aenviron et le troisième une capacité de 150 Jif environ et une résistance de 10 environ. f) Pour une lampe de 25 watts environ alimentée en 220 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte quatre filtres en cascade comprenant le premier (à partir du redresseur) une capacité de 100 f environ et une résistance de 125) envi- ron et les autres, chacun une capacité de 100)1f environ et une résistance de 55 environ. g) Pour une lampe de 40 watts environ alimentée en 22G volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte quatre filtres en cascade comprenant chacun une capacité de lOO vif environ et une résistance de 55vL environ. h) Pour une lampe de 60 watts environ alimentée en 220 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte quatre filtres en cascade comprenant, le premier (à partir du redresseur) une capacité de loOjif environ et une résistance de 55 environ et les trois autres chacun une capacité de lOO f environ et une résistance de 22 environ. i) Pour une lampe de 75 watts environ alimentée en 220 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte quatre filtres en cascade, comprenant le premier (à partir du redresseur) une capacité de 100 r environ et une résistance de 47 environ et les trois autres chacun une capacité de 100 jif environ et une résistance de 22 environ. j) Pour une lampe de 100 watts environ alimentée en 220 volts environ, un dispositif particulièrement avantageux comporte six filtres en cascade comprenant le premier (à partir du redresseur) une capacité de 100 f environ et une résistance de 22 environ, les second, troisième et quatrième chacun une capacité de 100 uf environ et une résistance de lOyL environ et les cinquième et sixième chacun une capacité de lOO ff environ et une résistance de 5 environ. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées et sans mulon s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. - BFVs4jDICAfL'IO 1 - Procédé pour réaliser un éclairage sans effet stroboscopique à partir d'un courant de secteur d'alimentation alternatif, caractérisé en ce qu'on redresse les deux alternances dudit courant, on filtre le courant redressé par au moins une résistance en série et au moins une capacité en pont ne laissant subsister qu'une ondulation résiduelle d'au plus 2 Volts environ pour un courant d'alimentation d'environ 110 Volts et 50 Hertz et d'au plus I Volt environ pour un courant d'alimentation d'environ 220 Volts et 50 Hertz, et on applique le courant ainsi redressé et filtré à une lampe à incandescence. 2 - Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que, pour déterminer les caractéristiques des résistances et capacités, on interpose entre un secteur alternatif d'alimentation et une lampe à incandescence prédéterminée, un pont redresseur suivi d'un filtre comprenant une résistance ajustable et un condensateur ajustable, en ce qu'on mesure la tension alternative résiduelle aux bornes de ladite lampe en ce qu'on fait varier les valeurs de ladite résistance et de la dite capacité jusqu'à ce que ladite tension résiduelle ait une valeur inférieure à 2 Volts environ pour un secteur d'environ 220 Volts 50 Hertz et inférieure à 1 Volt environ pour un secteur d'environ 110 Volts 56 Hertz, et en ce qu'on contrôle l'absence d'effet stroboscopique de l'éclairage obtenu, par illumination d'une cellule photoélectrique dont on mesure la tension alternative du courant amplifié qu'elle émet. 3 - Dispositif redresseur-filtreur pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendIcation I, caractérisé en ce qutil comprend un pont de quatre diodes suivi d'au moins un filtre comprenant une résistance en série et une capacité en pont. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 110 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 25 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend quatre filtres disposés en cascade dont la capacité de chacun est de 100 pf environ, la résistance du premier à partir du pont, de 56pLenviron et chacune des résistances des autres de 22fur environ. = = sicrofaraas A = ohms. 5 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 110 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 40 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend quatre filtres disposés en cascade dont la capacité de chacun est de 100 uf environ et dont la résistance de chacun est de 22fur environ. 6 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 110 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 60 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend cinq filtres disposés en cascade dont la capacité du premier à partir du pont est de 20C yf environ,et celle de chacun des autres de lGO Xf environ et dont la résistance du premier est de 22 environ, celle du second de 10 environ, et celle de chacun des trois autres de 5 A environ. 7 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 110 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 75 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend trois filtres disposés en cascade, dont la capacité de chacun des deux premiers à partir du pont est de 300 pu environ, celle du troisième de 150 Zzf environ et dont la résistance du premier est égale à la résistance interne des diodes du pont, celle du second de 22 environ, et celle du troisième de 1Oenviron. 8 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 110 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 100 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend trois filtres disposés en cascade, dont la capacité des deux premiers à partir du pont est de 300 ff environ, celle du troisième de lSOyf environ, et dont la résistance du premier est égale à la résistance interne des diodes du pont, celle de chacun des second et troisième de 10A environ. 9 - Dispositif suivant la revendication 3, pour 1' alimenta- tion, à partir d'un courant alternatif d'environ 220 Volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 25 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend quatre filtres disposés en cascade, dont la capacité de chacun est de 100 ouf environ, la ré sistance du premier à partir du pont de 125 environ et la ré- sistance de chacun des trois autres de 55 > environ. 10 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif environ 220 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 40 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend quatre filtres disposés en cascade dont la capacité de chacun est de 100 yf environ, et dont la résistance de chacun est de 55 environ. Il - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 220 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 60 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend quatre filtres disposés en cascade, dont la capacité de chacun est de 10 pf environ et dont la résistance du premier à partir du pont est de 553 environ et celle de chacun des trois autres de 22 A environ. 12 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 220 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 75 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend quatre filtres disposés en cascade, dont la capacité de chacun est de îoe ff environ et dont la résistance du premier à partir du pont est de 47 environ et celle de chacun des trois autres de 22 A environ. 13 - Dispositif suivant la revendication 3, pour l'alimentation, à partir d'un courant alternatif d'environ 220 volts et 50 Hertz, d'une lampe d'éclairage à incandescence de 100 watts environ, caractérisé en ce qu'il comprend six filtres disposés en cascade dont la capacité de chacun est de 100 yf environ et dont la résistance du premier à partir du pont est de 22 A environ, celle de chacun des trois suivants de 10 environ et / celle de chacun des deux derniers de 5 pt environ, 14 - Appareil d'éclairage sans effet stroboscopique à alimentation en courant secteur alternatif suivant le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif redresseur suivant l'une des revendications 3 à 13.