Brevet FR2495877A1 — publié le 19820611

La présente invention est relative aux tubes d'éclairage à décharge dans un gaz nécessitant pour leur démarrage un transformateur élévateur de tension à forte réactance série incorporée. De tels tubes d'éclairage sont utilisés en particulier pour des enseignes lumineuses. A l'heure actuelle, les enseignes lumineuses ont généralement une brillance qui est constante au cours du fonctionnement diurne ou nocturne de l'enseigne. Or, on conçoit qu'en fait la brillance durant la nuit n'a pas à être aussi grande que celle engendrée pendant le fonctionnement diurne. On sait par ailleurs, contrairement aux lampes à incandescence, qu'il est possible de diminuer la brillance des tubes fluorescents sans altérer ni leur couleur, ni leur rendement lumineux. L'invention a donc pour objet un circuit d'alimentation d'au moins un tube d'éclairage à décharge dans un gaz, notamment pour enseigne lumineuse, dans lequel chaque tube ou groupe de tubes est connecté à un transformateur élévateur à forte réactance série incorporée au moyen duquel le tube ou le groupe de tubes est connecté à une source de tension d'alimentation, ce circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour abaisser le courant circulant dans chaque tube ou groupe de tubes pendant une période prédéterminée de son fonctionnement, et des moyens de commande pour activer ou désactiver sélectivement les moyens d'abaissement de courant. Grâce à ces caractéristiques, le circuit suivant l'invention permet d'obtenir une économie d'énergie con sidérable en faisant intervenir sélectivement les moyens de commande par exemple en fonction de l'heure ou en fonction de la luminosité ambiante, cette économie pouvant aller jusqu'à 30% de l'énergie électrique consommée. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l est un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation du circuit d'alimentation suivant l'invention; - les Fig.2 et 3 montrent deux autres modes de réalisation de ce circuit; - la Fig.4 est un schéma simplifié d'un circuit d'alimentation construit selon un mode de réalisation préferé de l'invention; - les Fig.5 et 6 sont des diagrammes de la tension en fonction du courant, illustrant le fonctionne des circuits représentés sur les Fig.l à 4. La Fig.l représente un premier mode de réalisation du circuit d'alimentation suivant 11 Invention, ce circuit alimentant un groupe 1 de deux tubes d'éclairage 2 et 3 montés en série aux bornes du secondaire d'un transformateur élévateur 4. Un autre tube d'éclairage 5 est ali menté par l'intermediaire d'un tranformateur élévateur 6. Les primaires d dus transformateus 4 et 6 sont raccor- dés en parallèle sur deux lignes 7 et 8, la ligne 7 étant connectée à une borne 9 destinée à être reliée à une source d'alimentation telle que le secteur, par exemple. La ligne 8 est reliée par l'intermédiaire d'un inverseur 10 à une seconde borne 11 de cette source d'alimentation. L'inverseur 10 comporte un contact mobile îOa qui est relié mécaniquement à un dispositif de commande 12, son premier contact fixe lob étant relié à la borne 11 tandis que son second contact fixe 10c est relié à la prise intermédiaire 13 de l'enroulement d'un auto-transformateur 14, les bornes d'extrémité de cet enroulement étant reliées respectivement aux bornes 9 et 11 du circuit. Bien entendu, le circuit que l'on vient de décrire peut alimenter plusieurs groupes de tubes ou plusieurs tubes individuels par l'intermédiaire de transformateurs élévateurs analogues aux transformateurs 4 et 6 repré sentés sur la Fig. Chacun de ces transformateurs présente , de fa çon connue en soi, une forte réactance série dont l'effet est représenté par les courbes de la Fig.5. En se référant particulièrement à cette dernière Fig., on voit représenté une première courbe C1 qui est la caractéristique externe Ut = f (It) d'un transformateur élévateur pour des tubes du type indiqué ci-dessus. Cette courbe présente sensiblement la forme d'un ellipse . Une autre courbe T représente la caractéristique d'un groupe de tubes d'éclairage, cette courbe présentant à peu près la forme d'une droite à tension constante. Le point d'intersection M1 des courbes C1 et T représente la valeur du courant nominal I1 dans les tubes. Si on abaisse la tension d'alimentation du transformateur, on obtient une nouvelle courbe C2 qui est la caractéristique externe du transformateur et qui est homothétique à la courbe C1 dans le rapport des tensions.Les tubes fonctionnent alors à un point de fonctionnement M2 à l'intersection de la courbe caractéristique T et de la nouvelle courbe C2. Ce point de fonctionnement correspond à un courant 12 inférieur au courant nominal Iî Si l'on appelle Up, la tension primaire et a # Up p p la variation de cette tension, et si par ailleurs on appelle I le courant secondaire du transformateur et A I la varia tion de ce courant, il existe une relation entre A I et # Up . Up Pour un transformateur du type courant utilisable dans le circuit d'alimentation suivant l'invention #I # 2 #U I U I1 s'en suit donc que pour maintenir une diminution de 30% du courant secondaire, on peut se contenter de diminuer la tension d'entrée d'environ 15%. Dans le mode de réalisation de la Fig.l, cet abaissement de la tension est obtenu grâce à l'auto-transformateur 14 qui, en fonction de la position du contact mobile 10a de l'inverseur 10, lui-même commandé par le dispositif 12 peut appliquer une tension réduite au montage formé par les transformateurs 4 et 6 et les tubes 2, 3 et 5. Le dispositif de commande 12 peut être une horloge réglée de manière à brancher au matin le contact 10b à la ligne 8 et inversant l'inverseur 10 à la tombée de la nuit de manière à connecter le point intermédiaire 13 de l'auto-transformateur 14 à la ligne 8. Toutefois, le dispositif de commande 12 peut être formé par un dispositif photosensible réagissant à la lumiere extérieure ambiante pour provoquer un fonctionnement analogue. La puissance de dimensionnement de l'auto-transformateur 14 peut être inférieure à 15% à la puissance nominale de l'installation complète alimentée par le circuit. Dans ce cas de la Fig.l, un seul auto-transformateur alimente plusieurs transformateurs et leurs tubes associés, mais il est bien entendu que chaque transformateur 4,6, etc, peut être equipé d'un auto-transformateur individuel branché sélectivement sur la borne 11 par l'intermédiaire d'inverseurs commandés de concert par le dispositif de commande 12. Dans le circuit que l'on vient de décrire, lorsque les tubes sont branchés sur la prise intermédiaire 13 de l'auto-transformateur 14, il est évident que si la source d'alimentation vient à être coupée du montage, et ensuite rebranchée, les tubes sont amorcés par une tension inferieure à la normale. Si les tubes 2,3 et 5 sont du type à remplissage d'argon ou de mercure, il n'y a pas de difficulté d'allumage par-une telle diminution de la tension. Toutefois, il n'en n'est pas de même si ces tubes sont remplis de néon , car dans ce cas, la limite de stabilité de fonctionnement des tubes peut être franchie et on peut craindre un sautillement. Le mode de réalisation des Fig.2 et 3 sont plus spécialement destiné à éviter ces inconvénients tout en permettant d'obtenir la réduction de courant visé par l'invention. En se référarF tout d'abord a la Pig.2, on voit qu'une des extrémités de chaque primaire des transformateurs 4 et 6 est cons ctée directement à la ligne 7 tandis que les extrémités opposées sont reliées d'une part à une ligne de commutation 15 et d'autre part par l'intermédiaire d'une inductance série 16,17 en une seconde liqne de commutation 18. Les lignes 15 et 18 sont reliées aux contacts fixes 10b et 10c de l'inverseur 10 dont le contact mobile îOa est relié à la borne 11. La solution que l'on vient de décrire consiste donc à augmenter l'inductance série de chaque circuit de transformateur par adjonction des self-inductances 16 et 17 dans les circuits primaires des transformateurs de démarrage 4 et 6, de telle sorte que l'on ne modifie pas de façon importante la tension secondaire à vide qui est nécessaire à l'amorçage des tubes 1, 2 et 5. Ce fonctionnement est il lustré par les courbes représentées sur la Fig.6. Dans ce cas, la courbe C3 représente la caractéristique nominale externe de chaque transformateur 4 ou 6, tandis que la courbe C4 représente la caractéristique de ces transformateurs obtenue après insertion de l'inductance 16 ou 17 dans les montages.Par l'inversion de la position du contact mobile 10a on obtient donc une réduction du courant par le tube,passant de la valeur I1 à la valeur 12. Par contre, la tension d'amorçage reste la même c'est-à-dire celle de la source d'alimentation, ;nê9ne si les inductances 16 et 17 sont en circuit. Si L bb est la réactance de chaque transformateur vu du primaire, on peut écrire L (A > fi cc étant le cc courant de court-circuit du transformateur. Pour obtenir une réduction du courant dans le tube de 30%, il faut donc que la réactance serin augmente de 40% d'où il résulte L # + 1# = 1,4,1 étant la valeur des inductances 16 et 17. I1 s'en suit que 1 Alors que dans la Fig.2; on a placé une inductan c devant chaque transformateur pour assurer l'indepen- dance d'aroorçage des divers tubes ou groupes de tubes, il est possible également de n'utiliser qu'une seule inductance pour plusieurs tubes ou groupes de tubes. C'est ce qui est représenté sur la Fig.3 dans laquelle on voit un circuit d'alimentation dont la ligne 8 est reliée par l'intermédiaire de l'inverseur 10 soit d- rectement à la borne 11, soit par l'intermédiaire d'une inductance série 18, l'inverseur étant commandé comme dans les précédents modes de réalisation par un dispositif de commande 12 pouvant être une horloge ou un dispositif photosensible, par exemple. Dans le cas de la Fig.3, on calcule la réactance équivalent L'# e l'ensemble des transformateurs en faisant la Somme de tous les courants de court-circuits et on calcule ensuite 18C^) (valeur de l'inductance 185 de manière qu'elle soit égale à 0,4 L'C) La Fig.4 représente un circuit d'alimentation suivant l' irention qui combi-e dans un seul montage les principes de fonctionnement des circuits représentés respectivement sur la Fig.l et les Fig.2 et 3 Dans ce cas, on utilise un auto-transformateur 19 dont une-prise intermédia5- r 20 est raccordée à la ligne 8 alimentant les transformateurs 4 e-t 6. L'une des extrémités de 11 enroulement de l'auto-transformateur 19 est raccordée à une interrupteur 20 branché par ailleurs à ld borne 11 destinée à être connectée à la source d'alimentation. L'extrémité opposée de l'enroulement 19 est connectée au contact mobile 10a de l'inverseur 10 dont l'un des contacts fixes est raccordé directement à la ligne 7 et dont l'autre contact fixe lOc est relié à la prise intermédiaire 21 de l'auto- transfor mateur.Le dispositif de commande est relié mécaniquement à la fois au contact mobile 10a et à l'interrupteur 20 pour permettre le fonctionnement sélectif en fonction -de la luminosité ou du temps. Le fonctionnement de ce montage est le suivant. Une partie de l'enroulement de l'auto-transformateur 19 est branchée dans la ligne 8 alimentant les transformateurs 4 et 6. Lorsque la tension est appliquée au circuit, le contact mobile îOa est placé sur le contact fixe 10c. I1 en résulte donc un court-circuit de la plus grande partie de 1' auto-transformateur 19 et les tubes 2,3 et 5 s'amorcent dans les conditions habituelles puisque les transformateurs 4 et 6 sont alimentés à la tension nominale de la source d'alimentation branchée sur les bornes 9 et 11. Dans un second temps , le contact 10a est placé dans une position intermédiaire entre les contacts lOb et vioc. I1 en résulte donc que l'auto-transformateur 19 fonctionne comme une self raccordée en série dans la ligne d'alimentation de transformateurs 4 et 6, ce qui réduit le courant débité auxtubes 2,3 et 5. Dans un troisième temps, le contact mobile îOa est placé sur le contact fixe 10b, de sorte que l'auto-transformateur fonctionne en tant qu'abaisseur de tension ce qui fixe le régime de fonctionnement des tubes à la valeur de courant inférieure souhaitée. I1 est à noter que le basculement du contact mobile îOa ne provoque pas de coupure de l'alimentation des tubes qui ne peuvent ainsi pas se désamorcer. Il est souhaitable que le circuit magnétique de l'auto-transformateur 19 comprenne un entrefer calculé pour que la réactance de l'enroulement partiel mis en série avec les transformateurs 4 et 6 soit adaptée à la charge formée par ces transformateurs. Le dispositif de commande 12 peut provoquer sélectivement le fonctionnement de l'inverseur 10 et de l'interrupteur 20. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation d'au moins un tube d'éclairage à décharge dans un gaz, notamment pour enseigne lumineuse, dans lequel chaque tube ou groupe de tubes est connecté à un transformateur élévateur de démarrage à forte réactance série incorporée au moyen duquel le tube ou le groupe de tubes est connecté à une source de tension d'alimentation, ce circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (13,14;16,17;18,19) pour abaisser le courant circulant dans chaque tube ou groupe de tubes pendant une période prédéterminée de son fonctionnement, et des moyens de commande (12) pour activer ou désactiver sélectivement les moyens d'abaissement de courant. 2. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour abaisser le courant dans chaque tube ou groupe de tubes comprend un auto-transformateur (14) ayant un enroulement à prise intermédiaire (13) et branché entre le ou les transformateurs de démarrage et la source de tension d'alimentation (9,11), ladite prise intermédiaire (13) pouvant être connectée sélectivement au(x)dit (s) transformateur(s) (4,6) par lesdits moyens de commande (12). 3. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour abaisser le courant dans chaque tube ou groupe de tubes comprend au moins une inductance (16,17;18) pouvant être sélectivement branchée en série avec le ou les transformateurs de démarrage (4, 6) sur ladite source de tension d'alimentation (9,11). 4. Circuit suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'une inductance commune (18) est prévue pour tous les transformateurs (4,6). 5. Circuit suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'une inductance (16,17) est prévue pour chaque transformateur (4,6). 6. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour abaisser le courant dans chaque tube ou groupes de tubes comprend un auto-transformateur (19) dont l'enroulement comprend une prise intermédiaire (21), une partie de cet enroulement étant montée en série entre l'une es bornes (11) de la source d'alimentation et le ou les transformateur(s) de démarrage (4, 6) tandis que l'autre partie peut être sélectivement courtcircuitée et branchée à l'autre borne (9) de la source d'alimentation. 7. Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (12) comportent une horloge ou un dispositif sensible à la luminosité ambiante agissant sur un inverseur (10) capable de commander lesdits moyens d'abaissement de courant.