Brevet FR2466934A1 — publié le 19810410

La présente invention est relative, de façon générale à l'éclairage par lampe fluorescente et concerne plus particulièrement un circuit électrique pour lampe fluorescente d'éclairage et une lampe perfectionnée destinée à être utilisée avec ce circuit. L'éclairage par lampes fluorescentes est bien connu et amplement utilisé dans les habitations, les bureaux et lieux publics pour la fourniture-d'un éclairage économique. L'allumage d'une lampe fluorescente est de façon habituelle obtenu par une surtension qui est suffisante pour amorcer une décharge à l'intérieur de la lampe fluorescente. La lampe fluorescente est un tube à décharge de gaz qui est rempli d'un gaz approprié, par exemple de vapeur de mercure à faible pression. Une surface interne de la lampe fluorescente est revêtue d'une substance émettrice de lumière, par exemple un sel métallique fluorescent ou phosphorescent tel que le tungstate de calcium, le sulfure de zinc ou le silicate de zinc. Une cathode chaude est réalisée à chaque extrémité de la lampe fluorescente, des électrons étant éjectés des électrodes chaudes ou incandescentes. Les électrons entrent en collision avec les atomes de gaz pour ainsi produire un rayonnement. De façon type, ce rayonnement consiste en rayons ultraviolets. Les rayons ultraviolets qui sont invisibles à l'oeil humain réagissent avec le revêtement fluorescent qui se trouve à l'intérieur du tube pour fournir de la lumière visible. Dans un circuit conventionnel pour faire fonctionner une lampe fluorescente, on prévoit une électrode d'amorçage et une lampe auxiliaire à incandescence. L'électrode d'amorçage est connectée en série avec les cathodes chaudes de la lampe, la lampe à incandescence étant également en série avec à la fois les cathodes chaudes et l'électrode d'amorçage. Un contact bimétallique est souvent prévu à l'intérieur de la lampe à incandescence en parallèle avec les électrodes de la lampe à incandescence pour faciliter l'allumage de la lampe fluorescente. Lorsqu'un courant alternatif alimente le circuit, la lampe à incandescence chauffe le contact bimétallique pour fermer le contact bimétallique.La fermeture du contact bimétallique court-circuite la lampe à incandescence et la 3U rteLlsion allume la lampe fluorescente qui maintient la Fermeture des contact d interrupteur, de sorte que les cathodes c .nuc----. de la lampe fluorescente reçoivent la tota lité de courant du circuit. La décharge électrique entre les cathodes chaudes continue à exciter les atomes de mercure à l'in térieur de la lampe pour produire la lumière ultraviolette. La lumière ultraviolette agit alors sur le revêtement fluorescent pour produire de la lumière visible. Malheureusement, divers problèmes sont associés au circuit électrique pour allumer une lampe fluorescente et à la lampe fluorescente elle-même. La lampe à incandescence et l'interrupteur ou-contact bimétallique ont de façon générale une durée de vie assez courte et doivent être fréquemment remplacés. Le remplacement de la lampe à incandescence et du contact bimétallique peut être à la fois fastidieux et économiquement peu souhaitable. De plus, la cathode chaude de chaque extrémité du tube fluorescent peut subir une. surchauffe amenant une dispersion du matériau fluorescent sur l'intérieur du tube. Une telle dispersion réduit la capacité des cathodes chaudes à émettre des électrons ce qui nécessite le remplacement prématuré du tube fluorescent. Du fait que le tube fluorescent est alimenté en courant alternatif, de façon générale à une fréquence de cinquante cycles par seconde, le tube fluorescent clignote, ce qui se produit à un rythme de 100 cycles par seconde. En d'autres termes, le tube fluorescent émet de la lumière uniquement pendant une partie de chaque moitié du cycle du courant alternatif. Par conséquent, le tube fluorescent fonctionne et s'arrête effectivement à 100 cycles par seconde (en supposant une fréquence d'alimentation de 50 cycles par seconde). Un clignotement aussi rapide de la lumière de la lampe fluorescente risque de fatiguer la vue et peut produire un bruit ou une interférence dans les récepteurs de radio et de télévision. Un autre inconvénient de la lampe fluorescente et du circuit électrique conventionnels est la détérioration du revêtement fluorescent sur l'intérieur de la lampe à chaque extrémité de celle-ci. La lampe fluorescente peut être remplie (par exemple) d'argon qui est excité lors d'une décharge électrique entre les cathodes chaudes de la lampe fluorescente. Comme on l'a expliqué brièvement ci-dessus, le chauffage des cathodes chaudes exige une dissipation de puissance inutile et cela a pour résultat de détériorer le matériau fluorescent. La chaleur excessive engendrée par les cathodes chaudes amène le matériau fluorescent à prendre une couleur rougeâtre ce qui diminue l'intensité d'éclairage de la lampe fluorescente et également réduit la durée de vie de la lampe fluorescente elle-même. Un autre inconvénient encore s'attachant à la lampe fluorescente et au circuit électrique conventionnels est la nécessité de prévoir une paire de contacts à broc-he, externes, à chaque extrémité d tube de la lampe fluorescente, ce qui implique des efforts et des coûts de fabrication excessifs. Le rendement dans la fabrication des lampes fluorescentes est de ce fait diminué, le coût unitaire de la lampe fluorescente se trouvant accru de façon correspondante. La présente invention se propose d'éviter ces problèmes ainsi que d'autres soulevés par l'éclairage fluorescent et les circuits électriques pour allumer les lampes fluorescentes. Ainsi, la présente invention se propose en particulier de réaliser une lampe fluorescente et un circuit électrique qui ne nécessite pas de lampe à incandescence et de contact bimetallique pour allumer la lampe fluorescente. Un autre objet de l'invention est de réaliser une lampe fluorescente et un circuit pour faire marcher celle-ci en appliquant un courant continu entre ses bornes de contact. La présente invention a encore pour objet de réaliser un éclairage fluorescent sensiblement stable, ne variant pas et qui ne clignote pas à un rythme très rapide. La présente invention a, de plus, encore pour objet de realiser une lampe fluorescente perfectionnée destinée à être utilisée avec le circuit électrique de la présente invention, la lampe n'ayant qu'un seul contact à chaque extrémité de la lampe. Le circuit électrique selon la presente invention comprend un multiplicateur de tension conventionnel possédant un redresseur à deux alternances ou deux redresseurs à une alternance disposés en parallèle. Une source de courant alternatif est con nectée au multiplicateur de tension afin de produire une tension multipliée à une amplitude prédéterminée entre les bornes de sortie du multiplicateur de tension. De préférence le multiplicateur de tension est un doubleur de tension la source de courant alternatif fournissant du courant alternatif de 110 Volts. Le multiplicateur de tension produit une tension suffi sa-Amment élevée entre les bornes de sortie pour allumer la lampe fluorescente. Le courant continu fourni par le multiplicateur de tension aux bornes mairn.tient l'éclairement de la lampe fluores cente. Une seule électrode est nécessaire à chaque extrémité de la lampe du fait qu'il n'est pas nécessaire que les électrodes soient chauffées par chauffage incandescent. Des modes de realisation préférés de l'invention vont maintenant être décrits en detail en se référant au dessin annexe dans lequel les mêmes liements portent des chiffres de référence identiques, et dans lequel la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit électrique pour lampe fluorescente selon la présente invention, la figure 2 est une représentation schématique d'un autre circuit électrique pour lampe fluorescente selon la présente invention, la figure 3 est une représentation schématique d'une lampe fluorescente conventionnelle, la figure 3a est une vue selon 3a-3a de la figure 3, la figure 4 est une représentation schématique d'une lampe fluorescente selon l'invention présentant une section transversale circulaire, la figure 4a est une vue selon 4a-4a de la figure 4, la figure 5 est une représentation schématique d'une lampe fluorescente selon la présente invention possédant une configuration tubulaire aplatie, la figure 5a est une vue selon 5a-5a de la figure 5, la figure 6 est une représentation schématique d'une lampe fluorescente selon la présente invention possédant une configuration en forme de la figure 6a est une vue selon 6a-6a de la figure 6, et la figure 7 représente une lampe fluorescente selon la présente invention, une partie de ladite lampe ayant été enlevée. En se référant à la figure 1, on voit un circuit électrique selon la présente invention qui comprend un circuit conventionnel doubleur de tension, comportant deux diodes 10, 12 et deux condensateurs 14j 16. Le circuit doubleur de tension est en lui-même bien connu et est décrit par exemple dans "Electronic Fundamentals and Applications" par Prentice-Hall, Inc. aux pages 106, 107. Les diodes 10, 12 sont connectées en parallèle l'une à l'autre, les polarités des diodes étant inversées. Les condensateurs 14, 16 sont de façon similaire connectés en parallèle l'un à l'autre, chacun des condensateurs étant connecté à l'une des diodes 10, 12. Une source de courant alternatif, ayant de préférence une tension de 110 Volts et une fréquence de 50 cycles par seconde est désignée par le chiffre de référence 21. La source de courant alternatif est appliquée entre une paire de bornes 18 et 20. La borne 18 est connectée à la cathode d'une des diodes et à l'anode de l'autre diode. La borne 20 est connectée à un côté de chacun des condensateurs 14, 16. De cette manière, les diodes 10, 12 et les condensateurs 14, 16 fournissent un doubleur de tension possédant entre une paire de bornes 22, 24 une tension double de celle de la source de courant alternatif 21. La borne 22 est réalisée entre la diode 10 et le condensateur 14, la borne 24 étant réalisée entre la diode 12 et le condensateur 16. Une résistance 26 est connectéé en série avec une lampe fluorescente conventionnelle 28 entre les bornes 22, 24. Les diodes 10, 12 sont de préférence des diodes au silicium, la résistance 26 fonctionnant comme un stabilisateur de la tension conventionnel aux bornes de la lampe fluorescente. La résistance 26 maintient une tension constante prédéterminée aux bornes de la lampe fluorescente 28 à la tension de régime de la lampe. Par exemple, en supposant que la source de courant alternatif 21 fournisse une tension efficace de 110 Volts à une fréquence de 50 cycles par seconde, la tension de courant continu instantanée aux bornes de la lampe fluorescente 28 peut atteindre 300 Volts. La tension accrue résulte du circuit doubleur de tension conventionnel.Une telle tension pouvant atteindre 300 Volts est équivalente à la tension de pointe qui est induite dans une lampe conventionnelle par l'électrode d'amorçage à l'instant où le contact bimétallique de la lampe à incandescence réalise un courtcircuit dans un circuit de lampe fluorescente conventionnel. De cette manière, une lampe fluorescente conventionnelle peut être mise en marche par le circuit doubleur de tension de la figure 1. Après l'allumage de la lampe, la chute de tension aux bornes d'un tube fluorescent conventionnel dans un circuit conventionnel est de préférence d'environ 45 Volts, la tension fournie à la bobine étant de 65 Volts (en supposant le courant alternatif à 110 Volts). Dans le circuit de la figure 1, la résistance 26 maintient une chute de tension de 175 Volts, ce qui permet une ;~ourniture cona,ante de 45 Volts 3 la lampe fluorescente 28. De cette manière, la lampe fluorescente 28 peut être allumée par le circuit doubleur de tension instantanément, et procure un éclairage constant exempt de clignotement, en conséquence du courant continu qui lui est appliqué. Les valeurs particulières des diodes 10, 12, des condensateurs 14, 16 et de la résistance 26 dépendent du courant alternatif particulier appliqué au circuit et de la tension souhaitée entre les bornes 22, 24. La détermination des valeurs appropriées pour les diodes, condensateurs et résistance dans un doubleur de tension est bien connue par l'homme de l'art et ressort clairement de la description du circuit de la figure 1. En se référant maintenant à la figure 2, on voit un autre circuit doubleur de tension qui peut comprendre des diodes et condensateurs supplémentaires pour former un redresseur à deux alternances. Une troisième diode 30 peut être prévue de façon à shunter le premier condensateur 14. La troisième diode 30 peut être connectée entre la borne 22 et une borne 20' qui est à la même tension que la borne 20. La troisième diode 30 aura une polarité opposée à celle de la première diode 10. Une quatrième diode 32 de façon similaire shuntera le condensateur 16, la qua trième diode étant connectée entre la borne 24 et la borne 20'. Un troisième condensateur 34 peut être prévu pour shunter la résistance 26 et la lampe fluorescente 28. Le condensateur 34 a pour fonction de filtrer les fluctuations ou pulsations dans le courant continu fourni entre les bornes 22, 24 par le circuit doubleur de tension. Un interrupteur 36 peut être prévu entre la source de courant alternatif 22 et la borne 18. L'interrupteur permet un allumage sélectif de la lampe 28'. Le doubleur de tension peut être réalisé en une seule unité sur un élément de base 38 (figuré en traits interrompus). Un élément de base 40, comportant des supports conventionnels pour recevoir une ampoule de lampe fluorescente possédant une forme tubulaire peut également être prévu. La-base 40 est représentée sous forme schématique et peut assumer une configuration parmi d'autres selon l'emplacement voulu pour la lampe fluorescente. Une lampe fluorescente conventionnelle, si l'on se réfère maintenant à la figure 3, possède deux cathodes chaudes 42, 44, comprenant une paire de conducteurs à broche réalisés à chacune des extrémités de la lampe. Dans l'agencement de la présente invention, le courant est fourni aux deux conducteurs à broche à chaque extrémité de la lampe, de sorte que la cathode ne soit pas soumise au chauffage incandescent. En regardant la figure 3a, on voit que l'on a donné au tube fluorescent conventionnel une section de forme circulaire, la cathode 44 étant disposée de façon linéaire à l'extrémité du tube. Une lampe fluorescente 28' selon la présente invention que l'on voit représentée à la figure 4 comprend seulement un conducteur unique 46, 48 à chaque extrémité de la lampe fluorescente. Le conducteur unique possède une partie de borne qui traverse l'extrémité de'la lampe fluorescente vers l'extérieur. La borne possède également une partie intérieure qui est de préférence agencée sous la forme d'une boucle (voir également la figure 7). La lampe fluorescente peut avoir diverses formes telles que celle d'un tube aplati, comme l'illustrent les figures 5 et 5a ou la forme d'un tube en U comme représentée dans la figure 6. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 5, on trouve deux bornes 46, 48 similaires aux bornes 46, 48 du tube fluorescent de la figure 5, la partie intérieure de chaque borne étant de configuration sensiblement ovale. Si on se réfère à la figure 6, les deux bornes 46-", 48" qui y sont représentées sont disposées très près l'une de l'autre aux extrémités du tube fluorescent en forme de U, chacune des bornes 46", 48" possédant une forme sensiblement circulaire,similaire à celle des bornes 46, 48 de la figure 4. La figure 7 représente l'ampoule fluorescente de la figure 4, avec une partie partiellement arrachée et comprend deux parties d'extrémité 50, 52. Seulement une borne unique 54, 56 est réalisée à chacune des extrémités de la lampe fluorescente, la partie intérieure de chaque borne possédant une configuration sensiblement circulaire. Chacune des bornes comporte une partie d'axe 58, disposée de façon concentrique et une partie plane de forme sensiblement circulaire 60. La partie plane 60 est disposée de façon perpendiculaire à la partie d'axe 58. En fonctionnement, la lampe fluorescente est connectée aux bornes d'un doubleur de tension. Une source de courant alternatif est appliquée entre une autre paire de bornes du doubleur de tension. De cette manière, on produit à travers les extrémités de la lampe luorescente une tension suffisamment élevée pour allumer 1a lampe. Ensuite ux'c :-esisLance possédant une valeur appropriée réalise une chute de tension prédéterminée aux bornes de la lampe fluorescente. Le doubleur de tension peut être un autre multiplicateur de tension par exemple un tripleur de tension ou un quadrupleur de tension, si on le souhaite. Les fluctuations dans la valeur de tension continue appliquée aux bornes de l'ampoule fluorescente peuvent être diminuées ou filtrées par un condensateur supplémentaire. Des diodes supplémentaires peuvent être prévues pour shunter les condensateurs du multiplicateur de tension, si on le désire. Le multiplicateur de tension peut être muni d'une base appropriée pour recevoir une lampe fluorescente. La lampe fluorescente possède de préférence seulement une électrode unique à chaque extrémité de la lampe de sorte qu'aucune chaleur inutile n'est engendrée aux extrémités de la lampe. De cette manière, la durée de vie de la lampe est prolongée et une décomposition ou une détérioration du revêtement fluorescent de la lampe sont évitées. Des variantes et changements, pouvant être apportés sans sortir de l'esprit ni du cadre de la présente invention, la description ci-dessus de principes et de modes de réalisation préférés, n'est donnée qu'à titre d'illustration et n'a aucun caractère limitatif. REVENDICATIONS .1. Circuit électrique pour fournir un éclairage fluorescent caractérisé par le fait qu'il comprend un multiplicateur de tension pour fournir une tension de courant continu d'une valeur prédéterminée, entre deux bornes, le multiplicateur de tension étant susceptible d'être connecté aux bornes d'une source de courant alternatif, et une lampe fluorescente possédant deux electrodes conductrices sélectivement alimentées en tension de courant continu de valeur prédéterminée par les deux bornes du multiplicateur de tension. 2. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le multiplicateur de tension est un doubleur de tension qui double la tension du courant alternatif. 3. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tension de valeur prédéterminée est suffisante pour allumer la lampe fluorescente. 4. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tension de valeur prédéterminée est de 220 Volts. 5. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le multiplicateur de tension comprend deux redresseurs à une alternance connectés en parallèle aux bornes de la source de courant alternatif, les polarités des deux redresseurs à une alternance étant opposées l'une par rapport à l'autre. 6. Circuit électrique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que chacun des deux redresseurs à une alternance comprend une diode. 7. Circuit électrique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le multiplicateur de tension comprend en outre deux condensateurs connectés en parallèle aux bornes de la source de courant alternatif. 8. Circuit électrique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'une des bornes est réalisée entre la première diode et le premier condensateur et que l'autre borne est réalisée entre la seconde diode et le second condensateur. 9. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une résistance connectée en série avec la lampe fluorescente entre les bornes du multiplicateur de tension. 10. Circuit électrique selon la revendication 7, carac térisé par le fait qu'il comprend en outre une troisième diode shuntant le premier condensateur, la troisième diode possédant une polarité disposée de façon opposée par rapport à la première diode et une quatrième diode shuntant le second condensateur, la qua trième diode possédant une polarité disposée de façon opposée par rapport à-la seconde diode. 11. Circuit électrique selon la revendication 10, -carac- térisé par le fait qu'il comprend en outre un troisième condensateur shuntant la lampe fluorescente. 12. Circuit électrique selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une résistance connectée en série avec la lampe fluorescente entre les bornes du multiplicateur de tension, la résistance et la lampe fluorescente étant shuntées par le troisième condensateur. 13. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lampe fluorescente possède deux extrémités, chaque extrémité possédant une seule borne. 14. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ampoule de la lampe fluorescente est de forme sensiblement cylindrique et possède une section transversale circulaire. 15. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ampoule de la lampe fluorescente comprend un tube allongé possédant une section transversale sensiblement ovale. 16. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les électrodes conductrices possèdent chacune une première partie de borne réalisée à l'extérieur de la lampe et une seconde partie de borne réalisée à l'intérieur de la lampe. 18. Circuit électrique selon la revendication 17, caractérisé par le fait que la seconde partie de borne de chaque électrode est circulaire. 19. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un interrupteur pour connecter sélectivement le multiplicateur de tension aux bornes de la source de courant alternatif. 20. Circuit électrique pour réaliser un éclairage fluorescent, caractérisé par le fait qu'il comprend un multiplicateur de tension pour fournir une tension d'une valeur prédéterminée entre deux bornes, le multiplicateur de tension étant susceptible d'être connecté aux bornes d'une source de courant alternatif, des moyens de support pour recevoir une lampe fluorescente, les moyens de support connectant deux électrodes conductrices de la lampe fluorescente auxdites deux bornes lorsque la lampe est reçue par les moyens de support. 21. Circuit électrique selon la revendication 20, caractérisé par le fait que la lampe fluorescente possède deux extrémités, les moyens de support comprenant seulement une borne unique pour chaque extrémité de la lampe fluorescente. 22. Circuit électrique selon la revendication 20, caractérisé par le fait que le multiplicateur de tension est un doubleur de tension comprenant deux redresseurs à une alternance connectés en parallèle aux bornes de la source de courant alternatif, l'une des polarités de chacun des redresseurs à une alternance étant disposée de façon opposée par rapport à l'autre, le doubleur de tension comprenant en outre deux condensateurs connectés en parallèle aux bornes de la source de courant alternatif. 23. Ampoule de lampe fluorescente destinée à être utilisée dans un circuit électrique possédant un multiplicateur de tension, l'ampoule étant caractérisée par le fait qu'elle comprend un tube étanche rempli de gaz à pression faible, et possédant deux extrémités, comprenant chacune une seule électrode conductrice, chaque électrode possédant une première portion de -borne réalisée à l'extérieur de la lampe et une seconde partie de borne réalisée à l'intérieur de la lampe. 24. Ampoule de lampe fluorescente selon la revendication 23, caractérisee par le ait que la seconde partie de borne de chaque électrode est circulaire. 25. Procédé pour allumer une lampe fluorescente à l'aide d'un circuit électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à connecter un-multiplicateur de tension aux bornes d'une source de courant alternatif, appliquer une tension multipliée entre les deux extrémités d'une ampoule de lampe fluorescente, et allumer lBampoule fluorescente à l'aide de la tension multipliée. 26. Procedé selon la revendication 25, caractérisé par le fait que la tension est doublée par le multiplicateur de tension. 27 Procédé selon la revendication 25, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à filtrer la tension multipliée appliquée entre les extrémités de l'ampoule fluorescente pour réduire les variations dans la tension multipliée, en fonction du temps. 28. Circuit électriquepour réaliser un éclairage fluorescent, caractérisé par le fait qu'il comprend une paire de bornes d'entrée conçues pour être connectées à une source de courant alternatif, une paire de bornes de sortie, des moyens de connexion connectés auxdites bornes d'entrée et auxdites bornes de sortie pour fournir auxdites bornes de sortie une tension de courant continu multiple de la tension de la source de courant alternatif connectée auxdites bornes d'entrée, un élément d'impédance, et une lampe connectée en série avec ledit élément d'impédance-entre lesdites bornes de sortie, ladite lampe possédant une enveloppe allongée et une électrode chacune de ses extrémités opposées, ladite lampe ne pouvant fonctionner à la tension de la source de courant alternatif en l'absence de lampe à incandescence, la connexion à une source de courant alternatif des électrodes d'entrée fournissant une tension de courant continu suffisante pour allumer-ladite lampe sans l'utilisation de lampe à incandescence.