Brevet FR2325268A1 — publié le 19770415

La présente invention concerne un dispositif pour l'alimentation de tubes fluorescents à partir d'une tension continue et notamment d'alimentation de tubes fluorescents fonctionnant en alternatif à partir d'une tension continue disponible dans les voitures de chemin de fer. On sait que les tubes fluorescents sont généralement alimentés par une tension alternative parce qu'il est nécessaire de disposer en série avec les tubes, un ballast inductif ou capacitif qui permet d'opérer dans une zone de la caractéristique de ces tubes ne dépassant pas une certaine limite d'intensité. Lorsque l'on ne dispose que d'une tension continue il faut convertir le courant continu en courant alternatif. I1 existe actuellement de nombreux dispositifs onduleurs en service sur les voitures sur rails permettant de résoudre ce problème mais ils ont pour caractéristique d'être des onduleurs à transistors. Les dispositifs actuels à transistors ont pour inconvénient de dépendre des variations de la tension dralimentation continue autour des valeurs nominales et de ne pouvoir contrôler l'énergie électrique fournie aux tubes en fonction de la tension d'alimentation. I1 s'ensuit que pour les limites hautes de tension le tube fluorescent reçoit une intensité trop forte ce qui diminue sa durée de vie et que pour les limites basses, l'éclairement est mauvais.Comme autre inconvénient des onduleurs à transistors, on peut citer le fait qu'ils ne supportent pas la marche à vide lorsque le tube est détérioré. Dans ce cas l'onduleur absorbe une puissance identique a celle de son fonctionnement normal, cette puissance se dissipant en énergie calorifique à l'intérieur de I'onduleur ce qui est également une source de détérioration. Le dispositif selon la présente invention remédie à ces inconvénients. Dans celui-ci en effet il est possible d'une part de contrôler l'énergie fournie aux tubes et d'autre part de renvoyer l'énergie excédentaire vers la source dans le cas où le tube présente une impédance infinie. La présente invention a pour objet un dispositif pour alimentation de tubes fluorescents à partir d'une tension continue comportant un circuit oscillant à bobine d'induction et condensateur, un transformateur dont le primaire est branché aux bornes dudit condensateur et dont le secondaire comporte un ballast et le tube fluorescent et des moyens disposés en série avec ledit circuit oscillant sur les bornes de ladite source continue permettant un passage unidirectionnel dans un premier sens du courant en provenance de ladite source, caractérisé par le fait que ces moyens sont constitués par un thyristor muni d'organes annexes et qu ils comportent en outre un organe supplémentaire permettant le passage du courant dans un sens opposé audit premier sens. Selon une particularité de l'invention ledit organe supplémentaire est une diode montée tete-beche par rapport audit thyristor. Selon une autre particularité de l'invention lesdits organes annexes du thyristor sont constitués par un circuit R-C en parallèle avec ledit thyristor et par une électronique de commande de la gâchette dudit thyristor. Selon une autre particularité de l'invention la période des impulsions en provenance de ladite électronique de commande est supérieure à la période d'oscillation dudit circuit oscillant. En se référant aux figures schématiques 1 à 2c ci-jointes on va décrire ci-apres un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. La figure 1 représente un schéma de principe du dispositif pour alimentation d'un tube fluorescent. La figure 2a représente la tension appliquée à la gâchette du thyristor en fonction du temps. La figure 2b représente l'intensité dans la bobine d'induction en fonction du temps. La figure 2c représente la tension dans le condensateur en fonction du temps. Tel que représenté sur la figure i, le dispositif est alimenté en tension continue par les bornes + et -. Cette tension provient des batteries d'alimentation des voitures de chemin de fer et peut avoir pour valeur nominale 24,72 ou 120 volts. Elle peut varier respectivement dans les limites de 18 à 32 volts, 56 à 96 volts ou 84 à 144 volts. Cette tension est envoyée à des circuits électroniques de commande 1 pour l'alimentation de ces circuits et la comparaison à une tension de référence délivrant grâce à un multivibrateur une série d'impulsions de périodes variables selon la tension aux bornes + et -. La période moyenne de ces impulsions peut être de 50 microsecondes soit une fréquence de 20 kilohertz. Les impulsions telles que représentées sur la figure 2c sont envoyées sur la gâchette d'un thyristor 2.Le thyristor 2 est disposé en serine avec une bobine d'induction L et un condensateur C sur les bornes + et - de telle sorte que la cathode du thyristor soit connectée à la borne -. Les bornes du condensateur C sont reliées au primaire d'un transformateur 3 élévateur de tension dont le circuit du secondaire comporte un ballast 4 et un tube fluorescent 5. En parallele avec le thyristor 2 sont montés une diode 6 dans le sens tête-bêche et un ensemble constitué d'une résistance 7 et d'un condensateur en série. Lorsque la gâchette du thyristor est commandée un courant s'établit entre les bornes + et -. Ce courant passe par le circuit oscillant constitué de la bobine L et du condensateur C. Le circuit oscillant résonne à une fréquence pouvant être de 24 kilohertz c'est-à-dire à une fréquence superieure à la fréquence des impulsions de la gâchette. On obtient ainsi une demi-alternance positive (figure 2b) qui correspond au courant IL passant dans la bobine L de la borne + au condensateur C. La demi-alternance négative est obtenue quand le courant dans la bobine L passe en sens inverse du sens précédent à travers la diode 6 de la borne - vers le condensateur C qui se décharge. La période de l'alternance complète correspond a la fréquence d'oscillation du circuit oscillant L-C. Sur la figure 2c on voit que les maximums de tension VC aux bornes du condensateur C correspondent aux minimums de courant dans la bobine L et vice-versa. A la durée sans courant IL précédant l'allumage du thyristor correspond une décharge exponentielle du condensateur C. On obtient finalement une tension alternative dont la période obéit sensiblement à la période des impulsions de gâchette et qui alimente le transformateur 3. Au secondaire de ce dernier on a une tension de même'fréquence et d'amplitude 220 volts environ. Cette tension peut alimenter le tube fluorescent 5. il est à remarquer que la diode 6 permet de renvoyer lténergie vers la source au cas où le condensateur C ne peut se décharger dans le primaire du transforma- teur 3 celui-ci présentant une impédance infinie par suite de la marche à vide. Par ailleurs, le rôle de la résistance 7 et du condensateur 8 est de limiter la vitesse de montée de la tension aux bornes du thyristor 2. Le dispositif pour alimentation de tubes fluorescents peut être utilisé toutes les fois qu on a besoin de réguler la tension d'alimentation de ces tubes à partir d'une tension continue variable, tout en étant fiable même lors d'une détérioration du tube. Les applications particulièrement intéressantes concernent le domaine de l'éclairage des voitures de chemin de fer ou métro. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour alimentation de tubes fluorescents à partir d'une tension continue comportant un circuit oscillant à bobine d'induction et condensateur, un transformateur dont le primaire est branché aux bornes dudit condensateur et dont le secondaire comporte un ballast et le tube fluorescent, et des moyens disposés en série avec ledit circuit oscillant sur les bornes de ladite source continue permettant un passage unidirectionnel dans un premier sens du courant en provenance de ladite source, caractérisé par le fait que ces moyens sont constitués par un thyristor (2) muni d'organes annexes et qu'ils comportent en outre un organe supplémentaire permettant le passage du courant dans un sens opposé audit premier sens. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit organe supplémentaire est une diode (6) montée tete-beche par rapport audit thyristor. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits organes annexes du thyristor sont constitués par un circuit R-C en parallèle avec ledit thyristor (2) et par une électronique de commande (I) de la gâchette dudit thyristor (2). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la période des impulsions en provenance de ladite électronique de commande est supérieure à la période d'oscillation dudit circuit oscillant.