Brevet FR2160537A1 — publié le 19730629

La présente invention concerne les circuits permettant de commander des lampes iluorescentes dans des atmosphères qui sont dangereuses parce que contenant des mélanges inflammables de gaz, de vapeurs et/ou de poussières. Lorsquton doit utiliser un appareil électrique dans des conditions où de telles atmopphbres sont présentes ou peuvent être présentes, il est essentiel que cet appareil soit conçu de façon que les gaz, etc., ne puissent être enflammés en dehors de l'appareil par des étincelles ou des températures élevées provoquées par un fontionnement normal ou défectueux de l'appareil. Un principe de conception qui se conforme å celteexigence est celui de la "sécurité intrinsèque" L'appareil est conçu de façon a fonctionner à des niveaux si faibles que toutes étincelle qui se produirait aurait une énergie insuffisante pour enflammer les gaz, etc-, et que l'on rencontrera pas de tem pératures dangereusement élevées. Pour faire ionctionner de façon satisiaisante une lampe fluorescente, il faut produire une tension initiale suffisamment ele- vée pour provoquer l'amorçage de cette lampe. Cette tension doit alors décrotte immédiatement jusqu'a la tension normale de service de la lampe et le courant doit être limité à un niveau de sécurité préfixé pendant le service. Dans les conditions d'allumage aussi bien que de service, le circuit doit présenter une sécurité intrinsèque. Le circuit devrait fonctionner de façon sure méme si la lampe était brisée ou retirée et aucun composant ou aucune cosbinai- son de composants du circuit de commande de la lampe ne devrait emmagasiner plus qu'une quantité donnée d'énergie. Par le passé, il a été nécessaire, dans des conditions dangereuses, d'utiliser des lampes iluorescentes a cathode froide étant donné que l'élément chauffant d'une lampe a cathode chauffée présen terait un danger très considérable si l'enveloppe de la lampe était brisée. La tension initiale nécessaire pour provoquer l'amorçage de la lampe était par conséquent élevée, rendant aussi considérablement complexe la conception de circuits répondant aux conditions de sécu rité intrinsèque. C'est pourquoi la présente invention a pour objet de fournir un circuit de commande pour lampe fluorescente qui fonctionne de façon sure mémê si la lampe est retire ou brisée. A cet eifet, l'invention a pour objet un circuit électrique permettant de iournir du courant å partir d'une source å une lampe fluorescente, caractérisé en ce qu'il comprend deux branches parallèles contenant des réactances respectivement inductive et capacitive, une troisième branche montée ensérie avec ces deux branches pa allèles et contenant une réactance qui constitue, avec la réactance de l'une des branches parallèles, un circuit qui est accordé, au moins approxifltivement, a la fréquence d'alimentation, un circuit à résistance élevée qui est monté dans l'autre branche parallèle et aux bornes duqual peuvent entre reliées les électrodes de la lampe et, dans la branche parallèle précitée,un circuit à résistance faible aux bornes duquel peut être relié un élément chauffant de la lampe. De préférence, chacune des branches contiennent également un élément présentant une valeur de résistance très faible, monté en série avec la réactance correspondante. La fréquence d'alimentation est de préférence située à l'extrémité inférieure de la zone des kHz ou au voisinage de celle-ci par exemple Jusqu'S environ 100 kHz. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et regard du dessin annexé sur lequel: La Fig. 1 représente le schéma d'un circuit de commande pour lampe fluorescente conforme à l'invention: La Fig. 2 représente une variante du schéma de la Fig. 1. Le circuit d'alimentation en courant électrique à partir d'une source représenté par la Fig. 1 est destiné à commander une lampe fluorescente à cathode chauffée et il comprend deux branches parallèles 12 et 13, la branche 12 comprenant une capacité 14 montée en série avec une résistance 15 de faible valeur et une résistance élevée 16 aux bornes de laquelle peuvent être reliées les électrodes d'un tube fluorescent 17. La branche 13 comprend une réactance inductive 18 montée en série avec une résistance faible 19 et une résistance 20 de valeur supérieure à l'impédance du reste de la branche à la fréquence d'alimentation, mais considéralement plus faible que la résistance 16. Ces branches 12 et 13 sont montées en série avec une branche 21 qui comprend une capacité 22 en série avec une résistance faible 23. La capacité 22 et l'inductance 18 sont prévues de façon à former un circuit résonnant série a la fréquence de l'alimentation, celle-Ci provenant d'une source 24 qui est branchée aux bornes du circuit. Bien que, par le passé on ait utilisé des lampes à cathode froide pour les raisons indiquées plus haut, on dispose de lampes présentant des éléments chauffants et des électrodes de capacité thermique faible que la chaleur serait rapidement dissipée si l'enveloppe de la lampe était brisée et permettait ainsi à l'atmosphère dangereuse de venir au contact de ces éléments chauffants et electro- des. La présente réalisation utilise une telle lampe présentant un élément chauffant unique 25 relié aux bornes de la résistance 20. Pour une source 24 fournissant une tension de 70 Volts à une fréquence de 26 kHz, les valeurs suivantes conviennent pour les composants: capacités 14 et 22 : 0.0047 > 1 F : résistances 15, 19 et 23: 150n; résistance 16 : 100 ka; inductance 18 : 8 mH ; résistan- ce 20.: 7 kL. En ce qui concerne le fonctionnement de ce circuit, lorsque tout d'abord on branche sur lui l'alimentation, l'inductance 18 et la capacité 22 constituent un circuit résonnant série qui n'est amorti que par les résistances 19 et 23 des branches 13 et 21. La branche 12 présente à ce stade un amortissement négligeable en raison de la valeur élevée de la résistance 16, la lampe 17 présentant une impédance élevée jusqu'à ce qu'elle s'amorce. Etant donné que la résistance de l'élément chauffant 25 est très faible (disons 15 Ohms) par rapport à la résistance 20, cette dernière à un effet négligeable sur le circuit accordé. Une tension de disons 220 Volts est crée dans le circuit et cela provoque l'allumage de la lampe 17. Celle-ci présente alors une faible impédance aux bornes de la résistance 16 et cela amortit le circuit accordé, provoquant une baisse de tension. La tension aux bornes de la résistance 16 deneure à la valeur normale de service de la lampe 17. La capacité 14 a deux buts, à savoir aider à limiter le courant de la lampe et également servir de capacité correctrice du facteur de puissance. Ce circuit présente par rapport aux circuits de lampe connus les avantages très importants suivants. Si un composant quelconque devient défectueux, le circuit est capable de s'adapter au défaut sans que l'alimentation soit surchargée. Etant donné qu'au moins l'une des électrodes de la lampe 17 est chauffée, la tension initiale n6- cessaire pour provoquer l'amorçage de cette lampe est de beaucoup réduite par rapport aux circuits à tubes à cathode froide. Ceci est très avantageux si la lampe ne vient pas à s'amorcer.En outre, si la lampe est retirée de son support de connexion ou si le circuit de l'élément chauffant 25 venta se trouverowert, la résistance de cet élément n'apparait plus aux bornes de la résistance 20. Cette dernière provoque par conséquent une réduction importante dans la tension que crée le circuit accordé.Le circuit présente par conséquent une sécurité intrinsèque, qu'il fonctionne normalement ou que le tube soit défectueux ou déconnecté Dans les circuits de lampe classiques, si les conducteurs conduisant aux électrodes de la lampe viennent en court-circuit,il se produirait des étincelles présentant des niveaux d'énergie suf fisaament élevés pour enflammer le gaz, etc., ambiant. Dans les présents circuits, les conducteurs de la lampe, qui portent les références A, B et C sur le dessin, peuvent être soumis à n'importe lequel des défauts présentés dans le tableau suivant sans que ces défauts produisent une énergie d'étincelle audelà d'une grandeur prévue. L'alimentation de ces conducteurs présente par conséquent une sécu rité intrinsèque. Le conducteur A peut être connecté de façon intermittente avec le conducteur B. Le conducteur A peut être connecté de façon intermittente avec le conducteur C. Le conducteur B peut Outre connecté de façon intermittente avec le conducteur C. Les conducteurs A et B sont en court circuit et peuvent être connectés de façon intermittente avec le conducteur C. Les conducteurs A et C sont en court circuit et peuvent être connectés de façon intermittente aveC le conducteur B. Les conducteurs B et C sont en court circuit et peuvent être connectés de façon intermittente avec le conducteur A. I1 est bien évident que l'on peut apporter des modifications au circuit décrit ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi par exempte que les valeurs des composants et la fréquence indiquées ne sont données qu'à titre d'exemple et que l'on peut évidemment utiliser toutes autres valeurs convenables. Bien que la résistance 16 soit montée à l'extrémité inférieure de la branche 12, elle pourrait être déplacée jusqu'à la partie supérieure de cette branche, mais on considère qu'il est avantageux de la monter dans la position représentée étant donné qu'alors aucune électrode n'est directement reliée à l'alimentation. En d'autres termes, les électro BgSs de la lampe sont toutes deux maintenues le plus loin possible des lignes d'alimentation. La résistance 16 et la lampe pourraient être déplacées jusque sur la branche 13, mais alors la résistance 20 devrait être déplacée sur la branche 12 et la capacité 22 être remplacée par une inductance correspondante et la capacité 14 constituant alors le circuit accordé. Le circuit de la Fig. 2 est presque identique à celui de la Fig. 1, mais il est légèrement modifié de façon à fournir du courant à un autre type de lampe présentant deux éléments chauffants 25 et 26, un pour chaque électrode. Le courant est fourni à ltele- ment chauffant 26 en reliant cet élément à un enroulement secondaire 27 d'un transformateur 28 dont l'inductance 18 peut constituer l'enroulement prinaire. Bien que dans les circuits ci-dessus les réactances des branches en série aient décrites comme constituant un circuit accordé, dans certaines applications, un accord simplement approximatif du circuit à la fréquence d'alimentation peut être suffisant. Le circuit peut, avec l'alimentation en courant 24, titre contenu dans une enceinte ignifugée. REVENDICATIONS 1 - Circuit électrique d'alimentation d'une lampe fluorescente à partir d'une source de courant alternatif, earactérisé en ce qu'il comprend deux branches parallèles contenant des réactances respectivement inductive et capacitive, une troisième branche montée en série avec ces deux branches parallèles et contenant une réactance qui constitue, avec la réactance de l'une des brancs parallèle, un circuit qui est accordé, au moins approximativement, à la fréquence d'alimentation, un circuit à résistance élevée qui est monté dans l'autre branche parallèle et aux bornes duquel peuvent être reliées les électrodes de la lampe et, dans la branche parallèle précitée, un circuit à résistance faible aux bornes duquel peut être relié un élément chauffant de la lampe. 2 - Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des branches contient également un élément presen- tant une résistance de valeur faible, monté en série avec la réactance correspondante. 3 - Circuit suivant l'une quelconque des revendiátlons 1 à 2, caractérisé en ce que la branche parallèle qui contient le circuit à faible résistance comprend également un transformateur destiné à fournir du courant à un second élément chauffant de la lampe. 4 - Circuit suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la branche parallèle qui contient le circuit à faible résistan- ce contient également ladite réactance inductive, celle-ci étant fournie au moins partiellement par le tranformateur.