Brevet FR2291450A1 — publié le 19760611

L'invention se rapporte à la technique de l'éclairage électrique par lampe à incandescence en très basse tension. Le but de l'invention est de-réa2iser une économie très sensible d'énergie à l'aide d'un dispositif d'éclairage utilisant les sources de distribution traditionnelles en 110 ou 220 volts. Les développements qui suivent montrent que cette économie d'énergie peut atteindre environ 60 . On a une bornoie représentation de l'intensité I admissible dans le filament d'une lampe à incandescence en fonction de sa température par I = k.p-0,5.D1,34.#0,61 (1) où : k = Cte p = résistivité du filament D= Diamètre du filament 9 = Température du filament en degré Celcius Si l'on se fixe la température : e = Cte p = Cte (1) s'écrit alors : I:K.D1,34 (2) D'autre part, le flux lumineux d'une source est proportionnel à sa surface d'émission : E = C.L.D. (3) où : C = Cte L = Longueur du filament D = Diamètre du filament 1 - Relation entre le flux lumineux et la tension d'alimentation pour une puissance électrique constante et une température donnée du filament. Ces conditions se traduisent par : # e = Cte p = Cte V0I0 = V1I1 I = K.D.n avec n = 1,34 Si R est la résistance du filament V0 R0 I0 L0 D1 - I0 = = (4) V1 R1 I1 L1 D0 I1 La relation I = K.Dn donne : En reportant dans (4) La puissance constante se traduit en tenant compte de (5) V0 I1 D1 n = = (7) V1 I0 D0 En reportant dans (6) , on obtient : La relation (3) fournit E0 L0Do = E1 L1D1 En tenant compte de (7) et (8) et avec n = E0 V1 0,239 = E1 V0 Si E1 est le flux lumineux sous 220 V.:: V0 127 48 24 12 6 E0/E1 1,14 1,44 1,70 2 2,36 Il y a donc intérêt à fonctionner à tension aussi basse que possible 2 - Relation entre le flux lumineux et la puissance électrique à tension et température de filament constantes. Puisque l'on est toujours à température constante, les relations (2) et (5) sont toujours valables. Si. R est la resistance du filament P0 R0I0 L0 D1 I0 = = (9) P1 R1I1 L1 D0 I1 Puisque l'on est à tension constante P I = o (10) P1 Et en tenant compte de (5) Le rapport des flux en fonction des rapports de puissance s'écrit à l'aide de (10) et (11) E0 Po 1,259 avec n = 1,34 : = E1 P1 P0/P1 1 1,1 1,25 1,5 2 3 4 5 E0/E1 1 1,125 1,318 1,65 2,36 3,9 5,56 7,35 Le rendement du flux lumineux s'améliore considérablement avec la puissance. ss - Relation entre le flux lumineux et la température. Dans la zone utile de temperature, la variation du flux en fonction de la température est correctement exprimée par C = A + k E6X5 Avec U exprimé en degrés Celsius, on a # = 1 390. Par suite E1 0,5 #1 - 1 390 = E0 #0 - 1 390 Pour l'intervalle O > 2 300 , 3 000 # 2300 2400 2500 2600 2700 2900 3000 E1/E0 0,565 0,695 0,845 1 1,17 1,36 1,56 1,77 On voit donc qutune augumentation de la température fait croître très rapidement le flux lumineux émis par le filament. 4 - Amélioration du flux lumineux d'un filament à tension et courant constants, c'est-à-dire à puissance électrique constante, en function de la température. Par dérivation de (1) : df dp dD dp = - 0,9 + 1,14 + 0,1 f p D Par ailleurs, # est dépendant de la température: # = #0(1 + Par suite : dp - &alpha; d# # - 1 + en reportant cette expression dans la dérivée et en I annulant cette dernière puisque l'on est à courant constant: dD 1 1,32 + 0,32 &alpha;# d# = - . D 2,68 1 + &alpha;# # On veut maintenir v = Cte, il faut que la variation de résistance soit nulle, c'est-à-dire dR do + dL , dD R # L D Soit dL dD L = 2 D dD 1 1,32 + 0,66 &alpha;# d# = D 1,34 1 + &alpha;# # La surface d'émission est : S = L.D , c'est-à-dire que lion a par dérivation dS dL dD S = L +D 1 3,96 + 3,64 &alpha;# d# = 2,68 1 + &alpha;# # Pour le tungstène : &alpha; = 4,5.10-3 et par suite, dans la zone des 2 700 C., la variation de surface d'émission est dS d # # 1,36 c'est-à-dire que l'on aura une diminution de a surface emissive d'environ 0,045 % par degré Celsius. Etant donne que le gain en fonction de la tempe rature est d'environ 0,17 % par degré Celsius, le gain total sera d'environ 0,125 % par degré Celsius, c'est-à-dire de 25 % pour une augumentation de 200 C. de la température dufilament. En conclusion, pour une lampe à-incandescence fonctionnant sous une tension de 12 V., il suffit, sans autre artifice, d'une puissance de 15W. pour obtenir sensiblement le. même éclairement qu'avec une lampe de. 40 w. sous 220 V. La figure annexée montre de façon schématique un dispositif d'éclairage selon l'invention. Ce dispositif se presente sous la forme d'un ensemble modu laire comprenant une enceinte 4 à ltintétieur de de laquelle' est loge un quadripôle de transformation qui peut être constitué par un transformateur de-sstype torique 1. L'enceinte 4 peut être munie de fentes de ventilation 5.Le secondaire du transformateur 1 est connecté à la douille réceptrice de la lampe très basse tension 6. Cette connexion peut être réalisée à travers une protection thermique g. primaire du transformateur 1 est connecté au secteur de distribution.Cette connexion peut être réalisée à travers un interrupteur 7.La lampe très basse tension est entourée d'un réflecteur 3, par exemple de forme sphérique. Ce réflecteur peut être constitue de deux demi-coquilles à bords rabattus reliées mécaniquement entre elles: l'une des demi-coquilles présente une ouverture tournée vers l'extérieur de l'enceinte 4 pour permettre la diffusion du flux lumineux, et l'autre demi-coquille présente unes ouverture tournée vers l'intérieur de l'enceinte 4 pour permettre le passage du culot de la lampe très basse tension 6.Ce rflecteur, ayant subi un traitement de brillantage, a pour effet, d'une part, une augmentation de la température du filament permettant un éclairement supérieur sans necessité l'appoint d'une énergie supplémentaire, et d'autre part, une concentration du flux lumineux. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'éclairage à lampe d'éclairage à incandescence très basse tension, caractérisé en ce qu'il est constitué par un ensemble modulaire comprenant une enceinte, un quadripôle de transformation logé à l'intérieur de l'enceinte et adapté pour recevoir à son entrée la tension secteur et délivrer à sa sortie une très basse tension( des moyens de branchement sur la tension du secteur connectés à l'entrée du quadripole, et une douille de réception de la lampe à incandescence très basse tension connectée à la sortie du quadripôle de 'tr5nsformation. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caracterisé en ce que l'ensemble modulaire est pourvu d'un réflecteur adapté pour envelopper partiellement la lampe et concentrer la chaleur et le flux lumineux. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réflecteur est constitué de deux demi-coquilles à bords rabattus reliées mécaniquement entre elles. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une des demi-coquilles est munie d'unne ouverture tournée vers I'extérieur de l'enceinte pour permettre la diffusion du flux lumineux et en ce que l'autre demi-coquille est munie d'une ouverture tournée vers l'intérieur de l'enceinte pour permettre le passage du culot de la lampe. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le quadripôle de transformation est un transformateur de type torique.