Brevet FR2219601A1 — publié le 19740920

La présente invention concerne un dispositif électlonique d'amorçage de tubes à décharge munis dgélectrodes et alimentés directement par un secteur alternatif à travers une simple inductance dite "ballast" (secteur 220 V), ou par l'intermédiaire d'un transformateur élévateur à fuites (secteur 110 V par exemple),dispositif destiné à réunir électriquement dtune façon temporaire les électrodes du tube à amorcer, comportant deux bornes de raccordement avec lesdites électrodes et une cellule de redressement dont les bornes de sortie sont reliées à deux conducteurs d'alime= tation en courant continu pulsé d1un circuit électronique mettant en oeuvre un transistor. La durée de vie d'un tube à décharge tel qu'un tube fluorescent à basse tension par exemple, est principalement l;e à deux facteurs, la durée effective d'allumage d"une part, et le nonne d'amorçage qu'il peut supporter d'autre part0 Pour ce dernier facteur, l'expérience a montré que le nombre d'amorçages que le tube peut supporter est sensiblement en fonction inverse du délai moyen qui s'écoule entre la mise sous tension et l'amorçage proprement dit, On peut penser que ceci est dû au fait que-la matière active recouvrant les électrodes du tube, destinée à diminuer le travail de sortie de ces électrodes, est soumise à un bombardement ionique intense pendant la phase d'amorçage.Un délai d'amorçage aussi court que possible est donc un facteur primordial de longévité pour les tubes soumis à de fréquents allumages Un des moyens de réduire le délai d'amorçage consiste à établir une différence de potentiel aussi élevée que possible entre les électrodes du tube pendant la durée de la phase de préamorçages La Demanderesse a déposé à cet effet en date du 9 Mai 1972, sous le titre : 1Procédé d'amorçage de tubes fluorescents et dispositif de mise en oeuvre" une demande de brevet français enregistrée sous le N 72 16 521 relative à un procédé consistant à interrompre un grand nombre de fois pendant la durée d'une période du secteur électrique le courant circulant dans l'inductance ballast, les surtensions répétées résultant de ces coupures permettant un amorçage rapide des tubes fluorescents.Le dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus développe des pointes de tension de 11 ordre de -100 V pour un secteur 220 V, et permet un temps d'amorçage compris entre 0,3 et 0,5 seconde. I1 est apparu que le temps de pré-amorçage pouvait être encore réduit de façon substantielle par accroissement de la tension d'amorçage, ce qui rend superflu le préchauffage des électrodes et permet l'utilisation de tubes à électrodes sans préchauffage. Un des buts de 11 invention est la réalisation djinn dispositif permettant d'amorcer des tubes à décharge dans les délais les plus brefs, outils soient munis d'électrodes à préchauffage ou d'électrodes sans préchauffage. Selon l'invention, le dispositif électronique d'amorçage de tubes à décharge munis d'électrodes et alimentés directement par un secteur alternatif à travers une simple inductance dite "ballast" (secteur 220 V) ou par l'intermddiaire d'un transforeateur élévateur à fuites (secteur 1l0 V), dispositif destiné à réunir électriquement d'une façon temporaire les électrodes du tube à amorcer et comportant deux bornes de raoc.rdement avec lesdites électrodes, une cellule de redressement dont les bornes de sortie sont reliées à deux conducteurs dtalimentation en courant continu pulsé d'un circuit électronique mettant en oeuvre un transistor est notamment remarquable en ce qu'il comporte un transformateur muni d'au moins deux enroulements dont l'un est directement inséré entre l'électrode de collecteur du transistor et le premier des deux conducteurs d'alimentation précités, et dont l'autre enroulement est, soit directement inséré entre l'électrode dtémet- teur dudit transistor et le second des deux conducteurs d'alimen- tation, soit disposé entre I1 électrode de base dudit transistor et le meme second conducteur d'alimentation. Avantageusement, le circuit magnétique du transformateur précité est un tore de ferrite et l'enroulement raccordé à la base est relié au second conducteur d'alimentation soit par un condensateur, soit par une résistance. Le dispositif selon l'invention provoque dans l'inductance ballast des interruptions périodiques de courant à temps de tran sition très brefs, ce qui développe aux bornes du tube des pointes de tension de l'ordre de 1000 V, amorçant ainsi par exemple un tube fluorescent à basse tension en 0,2 seconde environ. Il en découle que le nombre maximal d'allumages que le tube peut supporter est considérablement augmenté d'une part, et que celui-ci peut Qtre sans inconvénients du type à électrodes sans préchauffage d'antre part De plus, le dispositif selon l'invention comportant peu de composants, peut donc être réalisé de façon très compacte, ce qui le rend parfaitement interchangeable avec les starters classiques à bilame. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut dtre -réalisée. Les figures 1, 2- et 3 représentent trois variantes de réali- sation du dispositif selon ltinvention, appliqués à l'amorçage de tubes fluorescents à basse tension. Sur la figure 1, deux bornes 1 et 2 du secteur alternXatif sont reliées respectivement à une extrémité des électrodes avec préchauffage 3 et 4 dcun tube fluorescent 5, la première d travers une inductance ballast 6, et la seconde directement. Les autres extrémités des électrodes 3 et 4 sont reliées res pectivement -aux bornes de raccordement 7 et 8 constituant le point commun anode-cathode de deux groupes de diodes 9-10 et 11-12 montées en pont de redressement0 Les bornes de sortie 13 et 14 du pont de diodes sont respectivement reliées aux conducteurs d'alimentation positif 15 et négatif 16 du dispositif selon l'invention. La base d'un transistor oscillateur 17, de tube NPN, est reliée au point commun de deux résistances 18 et 19 formant un diviseur de tension disposé entre les conducteurs 15 et 16, un condensateur 20 étant par ailleurs disposé en parallèle sur la résistance 19. Les collecteur et émetteur du transistor 17 sont respective- ment reliés aux conducteurs 15 et 16 à travers un premier enroulement 21 et un secondenroulement 22 bobinés sur un tore de ferrite 23o Sur la figure 2, dont les références sont communes avec celles de la figure 1, les électrodes 3 et 4 sontdu type sans préchauffa- ge et le second enroulement 22 du tore de ferrite 23 est relié par l'une de ses extrémités à la base du transistor 17, ltautre extrémité étant couplée au conducteur négatif 16 par un condensateur 24, l'émetteur étant par ailleurs relié directement audit conducteur 16. Sur la figure 3, dont les références sont communes avec celles des figures 1 et 2, la base du transistor 17 est reliée tout à la fois au conducteur positif par une r8sistance 25, et à une extrémi- té de l'enroulement 22 du tore 23, l'autre extrémité de l'enroule- ment précité étant réunie au conducteur négatif 16 par une résistance 26, l'émetteur faisant par ailleurs retour audit conducteur 16. Les montages des figures 1, 2 et 3 appartiennent à la famille de ceux connus sous le nom d"'oscillateurs bloqués. On sait que dans ce genre de montage,un couplage magnétique serré entre le collecteur et l'émetteur, eu entre le collecteur et la base, permet d'obtenir par effet cumulatif un basculement très bref entre les états de blocage et de saturation du transistor 17. Pour les montages des figures 1 et 22 la présence des condensateurs respectivement référencés 20 et 24 permet tout à la fois au montage de fonctionner en astable, et d'aecélérer le temps de transit entre les états conducteur et bloqué, et inversement. Le montage de la figure 3, dépourvu de condensateur, est du type monostable et ne peut en principe basculer de ltétat bloqué à l'6tat conducteur sans recevoir une impulsion de commande;on constate toutefois que le fait d'8tre alimenté en courant continu pulsé crée les conditions nécessaires à l'auto-oscillation du montage. Lafréquence de récurrence des montages précités,principale- ment déterminée par la valeur de l'inductance de l'enroulement de collecteur 21, est choisie de l'ordre de 25 kHz, ce qui, au moment de la mise sous tension, provoque entre les.bornes 13 et 14 pendant la durée d'une alternance de la tension continue pulsée une succession de coupures et de court-circuitss à cette fréquence;;il en résulte des interruptions correspondantes du courant circulant dans le ballast 6, interruptions qui, en raison du dI très élevé lié à dt la grande vitesse de basculement du montage, développe entre les électrodes 3 et 4 des pointes de tension de l'ordre de 1000 volts pour un secteur à 220 V et un ballast du type "mnnim511,ce qui provoque l'amorçage quasi instantané du tube 5* En fait, 1 ddlt , notamment en ce qui concerne les montages des figures I et 2, est pratiquement limité par le temps de commu- tation des diodes 9-10 et 11-12 du pont de redressement;il importe donc de choisir des diodes possédant un temps de recouvrement suffisamment bref pour bénéficier de la grande vitesse de commutation de l'oscillateur bloqué. Après l'amorçage, la tension aux bornes 7 et 8 chutez de plus de la moitié de sa valeur précédente et le découpage cesse- instantanément,la valeur du pont de résistances alimentant la base du transistor 17 ayant été déterminée de façon à interdire ltoscilla- tion sous cette tension réduite. Avec les montages des figures 1 et 2, îtamorçage intervient en moyenne 0,2 seconde après la mise sous tension, et avec le montage de la figure 3, entre 0,3 et 0,4 seconde, Dans ces conditions, on peut penser que le préchauffage devisent superflu,la température des filaments ne pouvant s'lever sensiblement en un lares de temps aussi court, compte tenu du fait que le courant qui les alimente est également haché par le système de découpage. L'espérience confirme cette hypothèse s Si lton court-circuite les filaments 3 et 4 du tube 5 (figol), ce dernier s'amorce ter.t aussi rapidement, ce qui autorise la mise en oeuvre de tubes fLuo- rescents à basse tension munis d'électrodes froides. (figs. 2 et 3). in cas de refus d'allumage pour une raison quelconquewune fêlure du tube 5 par exemple, le dispositif de découpage fonctionne en permanence, ce qui tout à la fois constitue une source intense de parasites radioélectriques et présente un danger de destruction du ballast par échauffement anormal; de façon non représentée ceci peut litre évité en remplaçant les résistances 19 des figures 1 et 2, et 26 de la figure 3, par des résistances à coefficient de température négatif (CES), ou bien les résistances 18 (fig. 1 et 2) et 25 (figo3),par des résistances à coefficient de température positif (CTP);; de la sorte, en cas de non-allumage la pleine tension continue pulsée est appliquée en permanence auxdites résistances, et l'échauffement qui en résulte modifie progressivement le rapport du pont diviseur de façon à abaisser la tension de base du transistor 17 et interrompre ainsi le découpage au bout d'une dizaine de secondes Une telle disposition est connue d'une demande de certificat d'addition à la demande précédemment citée, déposée par la Demanderesse le 9 Décembre 1972 sous le N EN 72 43394. A titre indicatif, le dispositif selon l'invention a été réalisé par la Demanderesse au moyen de composants dont les valeurs et les références sont indiquées ci-après - Diodes 9-10-11-12 : BYt 10 - Transistor 17 : BU 105 - Résistance 18 : 100 K # - Résistance 19 : 1 K t -Condensateurs 20-24 : 10 nF - Résistance 25 : 56 K # -Résistance 26 : 100 # -Enroulement 21 : 20 spires - Enroulement 22 : 6 spires -Tore 23 : 14 x 9 x 5 mm 3E2 -REVENDICATIONS- 1.- Dispositi! électronique d'amorçage de tubes à décharge, munis d'électrodes et alimentés directement par un secteur alternatif à travers une simple inductance dite "ballast" (secteur 220V) ou par l'intermédiaire d1un transformateur élévateur à fuites (secteur 110 V par exemple), dispositif destiné à réunir électriquement d'une façon temporaire les électrodes du tube à amorcer, comportant deux bornes de raccordement avec lesdites électrodes et une cellule de redressement dont les bornes de sortie sont reliées à deux conducteurs d'alimentation en courant continu pulsé d'un circuit électronique mettant en oeuvre un transistor, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur muni d'au moins deux enroulements dont l'un est directement inséré entre l'électrode de collecteur du transistor et le premier des deux conducteurs d'alimentation précités, et dont l'autre enroulement est, soit directement inséré entre l'électrode d'émetteur dudit transistor et le second des deux conducteurs d'alimentation, soit disposé entre l'électrode de base dudit transistor et le même second' conducteur d'alimenta- tion. 2.- Dispositif électronique d'amorçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellule de redressement est constituée par un pont de diodes semiconductrices. 30- Dispositif électronique d'amorçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement raccordé à la base est relié au second conducteur d'alimentation par un condensateur. 4.- Dispositif électronique d'amorç.age selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement raccordé à la base est relié au second conducteur d'alimentation par une résistance. 5.- Dispositif électronique d'amorçage selon la revendication 1,. caractérisé en ce que le circuit magnétique du transformateur est constitué par un tore de ferrite.