Brevet FR2287823A1 — publié le 19760507

Ltinrention concerne un dispo- sitif pour le démarrage d'allumage de lampes fluorescentes et un circuit contenant ce dispositif. le brevet australien 438 984 décrit an dispositif de oe genre qui comprend un interrupteur contrôlable à l'état solide connecté entre de premières bornes de dispositifs de chauffage de deux électrodes de la lampe fluorescente, et disposé de telle sorte que, lorsque lee au tres électrodes des dispositifs de chauffage d'électrodes sont connectés à une alimentation de courant alternatif à travers une inductance en série avec au rotins l'un des dispositifs de chauffage et si l'interrupteur est fermé, un courant électrique peut passer à travers ces dispositifs de chauffage par la voie de l'interrupteur, un circuit de contrôle étant associé avec l'interrupteur de telle sorte que, si l'interrupteur est fermez et si la lampe n'est pas conductrice, l'interrupteur conduit le courant d'alimentation à travers les dispositifs de chauffage, dans une direction seulement, et seulement pour une partie du cycle du voltage d'alimentation appliqué, ce circuit supprimant la conduction de l'interrupteur lorsque la lampe est allumée. Ce dispositif connu est disposé de telle sorte que la partie de chaque cycle pendait laquelle le courant passe pendant l'allumage étend considérablement plus longtemps qu'un demi-cycle du voltage appliqué pour l'ali- tentation. le dispositif comprend ea outre des composants prévus pour fournir un pic de voltage substantiel dans chaque cycle du voltage appliqué pour aider à l'action de démarrage. L'invention est basée la découverte qu'en choisissant soigneusement l'intervalle de temps pendant lequel le courant passe dans chaque demi-cycle, on obtient un meilleur fonctionnement avec un moindre risque d'en- dommagement des composants. le dispositif de l'invention évite la nécessité de prévoir des composants supplémentaires pour produire le pic de voltage dee dispositifs antérieurs. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce que le circuit de contrôle est constitué pour limiter cette partie de chaque cycle pour qu'elle ne s' étende pas sur plus de 180 degrés électriques, lorsque le voltage d'alimentation est égal au taux de voltage de la óm- binaison de lampe et d'inductaacee De préférence, chaque part mentionnée s'étend substantiellement sur t80 degrés électriques et peut titre légèrement inférieure, par exemple 176 degrés. Pans la présente spécification, l'expression 180 degrés électriques signifie donc en réalité 180+ 10 degrés électriques. L'écoulement de courant est de préférence prévu pour commencer à 90 + 10 degrés après le début de chaque période du voltage alimenté, lorsque ce voltage est celui correspondant à la combinaison de lampe et d'inductance. Le circuit de centrale peut contenir un simple réseau diviseur de résistance couplé à une électrode de contrôle de l'interrupteur, et pouvant être couplé entre les autres bornes des dispositifs de chauffage pour palper le voltage qui traverse la lampe, en même temps qu'un circuit de retardement approprié couplé également à cette électrode de contrôle pour empêcher la fermeture de l'interrupteur au cours de chaque cycle de l'alimentation Jusqu'à un intervalle de temps après que le voltage d'alimentation a atteint un niveau qui, autrement, aurait rendu l'interrupteur conducteur. L'interrupteur peut comprendre un redresseur contrôlé à silicone et le circuit de retard peut alors comprendre deux résistances connectées en série dont les extrémités libres sont connectées entre l'anode et la cathode du redresseur contrôle au silicone et leur Jonction étant couplée à l'électrode de commande dite "gate" du redresseur. Une capacité peut être connectée entre le gate et la cathode pour assurer le retardement nécessaire. En Drdrs d'améliorer le fonctionnement, un dimo peut être connecté entre ld gate et la Jonction. De préférence, les composants électriques de ce dispositif de démarrage sont enfermés dans un bottier. Les conducteurs électriques pour une connexion directe du dispositif entre les douilles de lampe fluorescente peuvent titre prévu pour s'étendre à partir du bottier pour leur connexion électrique aux composants électriques du démarreur d'allumage. Le bottier peut être une unité séparée ou bien être incorporé dans un autre composant tel qu'un organe de ballast. Le bottier peut titre en matière plastique ou résine synthétique épo y. Il peut Outre de forme cylindrique par exemple avec les conducteurs s'étendant à partir d'une extrémité de l'axe. Cette disposition permet de loger le dispositif de commande de démar- rage directement à l'intérieur de l'enveloppe dXe lampe, par simple connexion des deux conducteurs électriqu aux douilles de la lampe. On économise ainsi le temps de branchement des fils, ainsi que le besoin de monter une douille pour le dispositif de démarrage sur l'enveloppe de la lampe et le besoin de ménager une ouverture dans l'enveloppe pour recevoir le dispositif. Les conducteurs peuvent Outre connectés, à leurs extrémités éloignées du bottier, à des douilles de lampe séparées pour lampe fluorescente. Dans cette construction, l'assemblage d'une monture de lampe est simplifié en outre par le fait que les douilles pré assemblées et le démarreur peuvent être installés dans l'enveloppe simplement par l'opération de fixation des douilles sur cette enveloppe. L'une des douilles peut en outre avoir, fixé sur elle, un conducteur électrique qui est connecté à un organe de ballast pour la structure de lampe. De cette onibre, le nombre de connexions électriques à réaliser eet en outre minimisé au cours de l'assemblage de la monture de lampe. L'invention est décrite ci-aprè avec référence aux dessins joints dans lesquels - la figure 1 est un diagramme de circuit d'un dispositif de démarrage construit en accord avec l'invention et interconnecté dans un circuit électrique avec lampe fluorescente. - les figures 2 à 5 sont des graphiques illustrant le mode de fonctionnement du dispositif de la figure 1. - la figure 6 est un graphique de l'accroissement de température en fonction de la période de construction de courant pour un ballast amortisseur incorporé dans un dispositif de démarrage ayant un diagramme de circuit tel que celui montré dans la figure 1, et pour une marge de modes différents de fonctionnement. - la figure 7 est une vue en coupe transversale longitudinale partiellement schématique d'une monture de lampe fluorescente ayant un dispositif de démarrage construit en accord avec l'invention fixé sur elle. - la figure 8 est une vue en perspective du dispositif de démarrage incorporé dans la monture de la figure 7. Pans la figure 1, une alimentation de courant alternatif 20 est connectée à travers les électrodes 22, 24 d'une lampe fluorescente 26 pourvue de l'inductance habituelle 28. Cette inductance est représentée comme une simple unité, mais elle peut Otre partqée en deux parties, dont l'une est connectée à chaque conducteur électrique de l'alimentation 20 des électrodes 22, 24. Les connexions aux électrodes sont connectées à un dispositif de démarrage 30 construit en accordance avec l'invention.If dispositif 30 comprend un redresseur commandé au silicone 32 ont l'anode et la cathode sont connectées aux extrémités renpectives 22b, 24b des électrodes 22, 24. L'électrode de commande dite "gate" du redresseur au silicone 32 est connectée à une Jonction 34 entre deux résistances connectées en série 36, 38, connectées entre les extrémités d'électrodes 22b et 24b, la connexion entre la jonction 34 et 1 gate étant réalisée par un diac 40. Une capacité est couplee à la résistance 38, et une résistance 41 est connectée entre la gate du redresseur au silicone et latcathode. Lorsque la lampe 26 n'est pas conductrice, le voltage appliqué à partir de la source 20 apparant essentiellement à travers les électrodes principales du redresseur contrôlé au silicone. Lors de demi-cycles alternés, lorsque l'anode du redresseur 32 est positive par rapport à la cathode, une conduction du redresseur se produit lorsque le voltage appliqué qu gate du redresseur atteint un niveau suffisant pour faire basculer le redresseur contrôlé au silicone. Ce voltage est déterminé par les valeurs relatives des résistances 36, 38. Le temps, dans un cycle de voltage appliqué, auquel se produit la conduction est déterminé en partie par les ampleurs relatives des résistances 36, 38 et en partie par l'amplitude de la capacité 42, qui produit une action de retardement sous l'effet duquel la conduction se produit plus tard qu'autrement. Le résultat de la conduction est qu'un courant s'écoule à partir de la source 20 et ensuite à travers l'amortisseur 28, les dispositifs de chauffage des électrodes 22, 24 et 9 travers le redresseur contrôlé au sili cone, d'où résulte un chauffage des électrodes. Dans des parties de demi-cycles alternatifs, lorsque le redresseur contrôlé au silicone 32 n' est pas conducteur, le voltage alimenté total apparat entre les électrodes 22, 24.Lorsque le chauf fage des électrodes est suffisant, la lampe commence à être conductrice. Une fois que la conduction est établie, le voltage à travers les électrodes 22, 24 tolehe à un niveau qui est insuffisant pour basculer le redresseur 32, de sorte qutil ne se produit plus de conduction. Le diac 40 et la résistance associée 41 sert simplement à accroître la précision de. la coupure du redresseur 32. Une petite capacité 48 peut autre connectez à travers le redresseur 32 pour supprimer les signaux de fréquence radio, mais elle n'est pas partie essentielle du fonctionnement du circuit 30. Pans les figures 2 à 5, la courbe sinusodale 50 est une représentation par points successifs du voltage alimenté par la source 20 (axe vertical) en fonction du temps (axe horizontal). 'a courbe 52 représente le voltage correspondant à travers le redresseur commandé 32 et la courbe en blanc 54 est une représentation du flux de courant à travers le redresseur au silicone 32. Â partir d'un premier croisement zéro 56 du voltage alimenté, le redresseur commandé au silicone 32 commence à établir la conduction à l'instant t1 représenté qui, dans une condition normale de voltage d'ali- mentation (figure 3), se produit légèrement avant que le voltage alimenté ait atteint un pic sur son premier demi-cycle suivant. Jusqu'à ce que la conduction se produise, évidemment, le voltage à travers le redresseur contrôlé au silicone 32 suit le voltage alimenté, mais ensuite, il tombe brusquement à zéro et y reste jusqu'à l'instant t2 qui, dans la condition d'alimentation de la figure 3, est situé légèrement avant que le voltage alimenté atteigne son maximum dans le demi-cycle suivant. Pour un bref intervalle après la coupure, il se produit une certaine fluctuation dans le voltage, comme montré par la portion 52a de la courbe 52, cela étant dA à l'intervention dans le circuit de la capacité 48. Cependant, tandis que cette intervention résulte en pics de voltage 52b, cela n'est pas nécessaire pour assurer un fonctionnement correct du circuit. Après cette résonnance, le voltage à travers le redresseur contrôlé en silicone 32 suit à nouveau le voltage d'alimentation jusqu'à ce que la conduction commence sur le demi-cycle suivant. Au cours de la période dans laquelle se produit la conduction du redresseur au silicone 32, un courant passe à travers le redresseur et les dispositifs de ahPUS- fage et la courbe 54 n'est présente qu'après la période entre t1 et t2. Cet intervalle de temps de conduction tl-t2 est, pour la condition normale d'alimentation, de préférence inférieur à 1800, avec tolérance de 100 dans chaque sens. De mêmes dans la condition normale d'alimentation, le point de de conduction t1 est de préférence légèrement infé- rieur à 900 avec tolérance de + 10 degrés. De cette manière, le flux de courant à travers l'amortisseur est limité à une valeur qui ne cause pas une dégradation prématurée de l'amortisseur dans le cas ou la lampe ne s'allume pas. Cela tend à accrofitre la durée de vie du tube en raison de cette production protégée de l'allumage.En outre, les valeurs des composants pour le circuit 30 nécessaires pour réaliser ces intervalles de temps de conduction sont relativement de petites dimensions, de sorte que le dispositif peut être très compact. Les composants dans le circuit 30 peuvent avoir les valeurs suivantes Résistance 36 = 680 kilo-ohms Résistance 38 = 150 kilo-ohms Capacité 42 = 0,015 microfarads Résistance 41 = 1,5 kilo-ohms Diac 40 = Approximativement 30 volts SCR 32 = Type R M S 4 amp. 400 volts. La capacité 48 est seulement nécessaire lorsque la suppression des signaux de fréquence radio est nécessaire, comme lorsque les autorités d'alimentation exigent une telle addition, mais lorsqu'une capacité de l'ordre de 0,002 à 0,0068 microfarads peut être utilisée. La figure 3 montre le fonctionnement du dispositif 30 avec ces valeurs de composants et avec le voltage d'alimentation de 240 volts, sur une lampe fluorescente de 40 watts tandis que la figure 2 montre le fonctionnement dans une condition de voltage inférieure (205 volts). La figure 4 montre le fonctionnement à une condition de voltage d'alimentation supérieur (245 volts). La figure 5 montre le fonctionne- ment à un niveau maximal de voltage absolu (252 volta) de l'or- dre de 105 % du voltage d'alimentation normal. Les période de conduction du redresseur au silicone 32 dans chacune des quatre conditions de voltage mentionnés sont réunies dans le tableau I suivant t TABLEAU I Condition d'alimentation Point de Point de Durée connexion coupure t Sous alimentation 105,2 254,8 149,6 (figure 2) s Condition normale : 86,3 : 262,1 s 175,8 (figure 3) t 4 4 t sur-alimentation 72,20 s 265,70 s 193,50 (figure 4) Maximum absolu t 67,00 2 263,2 196,20 (figure 5) On voit que la durée de conduction de courant varie à partir de la valeur nominale de 1760 avec le voltage, tandis que le temps auquel la conduction commence sur un cycle, varie également considérablement à partir de la valeur nominale de 860 dans la condition normale. xais ces variations ne sont pas suffisantes pour causer l'endommagement du circuit ou des composants. La figure 6 est une courbe par points représentant la température en fonction de l'angle de phase de conduction de courant lorsqu'un voltage de 240 volts est appliqué à un circuit de commande d'une lampe fluorescente de 40 watts le circuit contenant un dispositif construit conformément au diagraaae de la figure 1, mais dans lequel l'angle de conduction de courant est variable dans une marge de modi fication des valeurs des composants pour le réseau contrôlant le point de conduction de SCR 32. Lorsque l'angle de conduction est inférieur à environ 1700 indiqué par la lettre M1 sur le graphique on constate que la lampe ne démarre pas correctement. Cependant, si le circuit est ajusté pour donner un angle d'écoulement de courant supérieur à 1900, le flux de courant accru qui en résulte provoque une élévation excessive de la température, au-delà de la température normale du composant, indiquée par 21 sur la graphique. Cependant, en choisissant l'angle de phase à 1760 environ, comme indiqué par le point W sur le graphique, on obtient un fonctionnement très correct du dispositif et de la lampe. Bien que le fonctionnement soit satisfaisant dans le domaine H1 à T1 au voltage normal de la lampe, il est désirable en pratique de choisir un angle de conduction de fonctionnement un peu plus proche de 1760 que celui suggéré, si l'on désire une bonne protection contre un sous-voltage ou un sur-voltage.Ainsi pour assurer que l'angle de conduction minimal ne tombera pas à une valeur trop basse dans des conditions de sous-voltage, ou ne stélèvera pas trop haut dans des conditions de sur-voltage, l'angle de conduction devrait titre maintenu à l'intérieur des limites M2 et T2 représentées, ce qui correspond respectivement à environ 1710 et 181 ou Dans la condition de sur-voltage de 252 volts indiquée dans le tableau 4 les points M2 et T2 sont décalés approximativement à 192 et à 2010 respectivement. Le dispositif de démarrage décrit s'est montré très satisfaisant en service. La fiabilité est telle qu'on a constaté comme suffisant de brancher le dis- - positif en permanence en position dans une monture de lampe fluorescente plutôt que de le pourvoir d'une douille à partir de laquelle il peut être retiré en vue d'un remplacement qui est coutumier avec les dispositifs de départ traditionnels. La figure 7 montre une monture légère 110 dans laquelle le dispositif de la figure 1 est prévu comme une unité encapsulée 130. La monture 110 comprend une enveloppe 112 de configuration creuse allongée et qui peut Outre fixée (par des moyens non montrés) à un plafond, un mur ou analogue 114. L'enveloppe contient une inductance d'amortisse- ment 28 et également deux douilles traditionnelles 116, 118 pour lampe fluorescente. 31156 sont disposées aux extrémités opposées de l'enveloppe et sont montées dans celle-ci par insertion, à partir de l'intérieur, à , à travers des couvertures dans la paroi, de telle sorte que des portions des douilles 116a, 118a s'étendent extérieurement à l'enveloppe.La lampe 26 peut alors titre emmanchée dans la monture 112 par engagement de broches de contact à chaque extrémité avec les douilles respectives 116, 118. Des portions 116b, 118b qui sont à l'intérieur de l'enveloppe 112 portent des paires respectives de conducteurs électriques (non représentés) qui assurent la connexion entre les broches de contact respectives de la lampe avec les fils connecteurs à l'intérieur de l'en- veloppe comme décrit ci-après. Les conducteurs dans la douille 116 assurent une connexion électriaue aux branches de contact de la lampe, assurant une connexion avec les extrémités 22a, 22b de l'élément de chauffage 22 de la lampe 26. L'un des connecteurs de douille de lampe 116 est connecté par un conducteur 128 à un côté de l'unité encapsulée 130. L'autre connecteur de douille 116 est relié à un conducteur 122 qui assure une connection à l'un des côtés de l'inductance 28.L'autre côté de l'inductance est connecté à un conducteur 126 qui assure une connexion à " alimentation 20. Les deux connecteurs des douilles 118 assurent une connexion avec les extrémités 24a, 24b de lampe 26. Ainsi, un conducteur 134 est prévu qui s'étend de l'un de ces connecteurs, pour permettre la connexion de l'alimentation 20, et un second conducteur 132 assure la connexion du second connecteur à l'unité 130. On voit que l'inductance 28 ainsi que l'unité 130 sont ainsi raccordées à l'intérieur de l'enveloppe 112. L'unité 130 comprend tous les composants électriques confinés à l'intérieur de la ligne 108 dans la figure 1. Ces composants sont assemblés sur un circuit imprimé ou autre tableau de circuit 140 avec les deux conducteurs 128, 132 s' étendant à partir de cela et extérieurement à une enveloppe 142 de résine époxy moulée qui entoure le tableau 140. Evidemment, il serait possible de former le dispositif de démarrage comme une unité encapsulée qui serait fixée mécaniquement à la résistance amortisseuse 28, et en outre un ensemble comprenant l'inductance, le dispositif de démarrage et les douilles 116, 118, pourraieilt 8tre équipés de conducteurs auparavant pour une simple fixation à 1 'envelop- pe 110. Dans le cas où le dispositif de démarrage et l'inductance sont prévus comme une unité unique, le tableau 140 pour rait être encapsulé dans la résine époxy et st contenu à l'intérieur d'un espace dans le bottier de l'inductance. Le dispositif de démarrage pourrait également entre fixé ou moulé à l'intérieur ou fixé sur l'une des douilles 116, 118. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour le démarrage d'nlnumage de lampes fluorescentes, du type comprenant un interrupteur contrôlable à l'état solide connecté entre de premières bornes de dispositifs de chauffage de deux électrodes de la lampe fluorescente, et disposé de telle sorte que, lorsque les autres électrodes des dispositifs de chauffage d'électrodes sont connectées à une alimentation de courant alternatif à travers une inductance en série avec au moins i l'un des dis- positifs de chauffage et si l'interrupteur est fermé, un courant électrique peut passer à travers ces dispositifs de chauffage par la voie de l'interrupteur, un circuit de contrôle étant associé avec l'interrupteur de telle sorte que, si lin- terruptur est fermé et si la lampe n'est pas conductrice, î4int4rrapteur conduit le courant d'alimentation à travers les dispositifs de chauffage, dans une direction seulement, et seulement pour une partie du cycle du voltage d'alimentation appliqué, ce circuit supprimant la conduction de l'interrupteur lorsque la lampe est allumée, dispositif caractérisé en ce que le circuit de contrôle est constitué pour limiter cette partie de chaque cycle pour qu'elle ne s'étende pas sur plus de 180 degrés électriques lorsque le voltage d'alimentation est égal au taux de voltage de la combinaison de lampe et d'inductance. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en oe que chacune des parties cidessus s'étend sur 180 degrés électriques, ou légèrement moins de 1800. sso) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ces parties s'étendent sur 1760. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le flux de courant est disposé de préférence pour commencer à 900 + 10 O électriques après le début de chaque période du voltage alimenté, lorsque ce voltage est réglé pour cette combinaison. 50) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de contrôle comprend un simple réseau diviseur de résistance couplé à une électrode de contrôle de cet interrupteur et couplable entre les autre bornes des dispositif s de chauffage pour palper le voltage à travers la lampe, en commun avec un circuit de retardement couplé également à l'électrode de contrôle pour empêcher la fermeture de l'interrupteur pendant chaque cycle d'alimentation jusqu'à un intervalle de temps après que le voltage alimenté a atteint un niveau qui autrement rendrait l'interrupteur conducteur. 60) Dispositi! suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un redresseur contr81é a'1 silicone. 70) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de contrôle comprend deux résistances connectées en série avec leurs extrémités libres entre l'anode et la cathode du redresseur au silicone, la jonction entre lles étant couplée à l'électrode de commande ou gate du redresseur au silicone. 80) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par une capacité connectée entre l'électrode de gate et la cathode pour réaliser le circuit de retardement. 90) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les composants électriques du dispositif sont enfermés dans un bottier. 10 ) Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les conducteurs électriques pour une connexion directe du dispositif entre les douilles de la lampe s'étendent à partir du bottier pour établir la connexion electrique avec les composants électriques du dispositif de démarrage.