Brevet FR2500251A1 — publié le 19820820

Dispositif d'alimentation de secours d'un luminaire fluorescent L'invention concerne un dispositif d'alimentation de secours d'un luminaire fluorescent, permettant d'alimenter le luminaire sous puissance réduite à partir d'une batterie d'accumulateurs. Un luminaire fluorescent est constitué par un tube fluorescent équipé d'un ballast et d'un starter; il peut être compensé par un condensateur en parallèle sur son alimentation. Avec une alimentation de secours à puissance réduite, par rap- port à la puissance nominale du luminaire, le problème principal réside dans l'amorçage du tube fluorescent. On connait deux solutions classiques d'onduleurs pour ali- menter un luminaire à puissance réduite; dans une première solution on alimente le luminaire à la fréquence de 50 Hz, mais sous tension réduite; dans une deuxième solution on alimente le luminaire sous tension nominale mais à une fréquence de 100 Hz. Ces deux solutions permettant l'alimentation du luminaire mais non l'amorçage du tube fluorescent du fait de l'insuffisance du courant de chauffage des filaments du tube fluorescent. Afin de contourner cette impossibilité il est nécessaire d'alimenter d'abord le tube fluorescent à pleine puissance afin d'en assurer l'amorçage puis de réduire la puissance soit par modification de la fréquence soit par modification de la tension de l'onduleur. Bien évidemment la commutation entre l'alimentation à la pleine puissance et le régime d'alimentation à puissance réduite ne peut avoir lieu qu'après amorçage du tube fluorescent; pour cela on peut effectuer la commutation soit après un temps déterminé suffisant pour que l'amorçage ait eu lieu, soit par détectio.n de l'amorçage du tube fluorescent. Dans le cas o la commutation est effectuée après un temps déterminé ce temps doit être suffisant pour assurer l'amorçage dans tous les cas; en cas de désamorçage accidentel du tube fluores- cent le dispositif d'alimentation de secours ne peut le réamorcer. Ces deux solutions sont assez complexes; d'autre part un onduleur à Hz est un dispositif coûteux et volumineux, et la compensation en puissance du luminaire ne sera possible que pour un onduleur assu- rant l'amorçage et l'alimentation à la fréquence de 50 Hz. -2 - L'invention a pour but de fournir un dispositif d'alimentation de secours d'un luminaire fluorescent ne présentant pas les inconvé- nients des dispositifs connus. L'invention a pour objet un dispositif d'alimentation de secours d'un luminaire fluorescent à partir d'une batterie, caracté- risé par le fait qu'il eomporte un convertisseur continu-continu délivrant un courant de sortie variant en fonction inverse de la tension. L'invention sera mieux cem-rise à l'aide d'un exemple de réa- lisation illustrée par la figure anrnexée. Dans cette figure un luminaire fluorescent 1 est alimenté par le secteur alternatif à travers des contacts D2 et D3 d'un détecteur D qui détecte les coupures du secteur alternatif normal; un autre contact D1 du déteeteur permet l'alimentation en secours du lumi- naire, par fermeture du circuit d'une batterie B; un fil F1 est alors relié au pôle prsitif de la batterie par le contact DI, un fil F2 étant relié direetement au paie négatif de la batterie. Un dispo- sitif de commande 2, qui est par exemple un circuit intégré du type 555 a une borne 8 reliée au fil F1 et une borne I reliée au fil F2. Deux résistances 3 et 4 et un eondonsateur 5 en série sont connectés entre]es fils F1 et F2; un point ecommun aux résistances 3 et 4 est relié à une borne 7 du dispositif de commande, dont des bornes 2 et 6 sont reliées un point eommin à la résistance 4 et au condensateur 5. Deux bornes 4 et 5 du dispositif de commande sont reliées au fil F2 par un eondensateur 6 et 7, respectivement. Un condensateur 8 de forte capacité, est connecté entre les fils F1 et F2. Une borne 3 du dispositif de commande est reliée à chacune des bases de deux transistors T1 et T27 le transistor T1 ayant son col- lecteur au fil F1 et son émetteur relié à l'émetteur du transistor T2 dont le eollecteur est relié au fil F2. Les émetteurs des transistors T1 et T2 sont relies par une résistance g à la base d'un transistor T3; un condensabeur 10 est connecté ern parallèle sur la résistance 9. La base du transistor T3 est relié par une résis- tance 1! au fil F2. Un transformateur 12 a un enroulement primaire El relie d'une part au fil FI et d'autre part au collecteur e0251 -3- du transistor T3 dont l''émetteur est relié au fil F2; un enroule- ment secondaire E2 a une extrémité reliée par une diode 13 à une borne a et une autre extrémité reliée directement à une borne b; un condensateur 14 est connecté entre les bornes a et b qui sont reliées au luminaire fluorescent 1 par les contacts D2 et D3 en cas de défaut du secteur alternatif. Le dispositif de commande 2, les transistors Tl, T2, T3, le transformateur 12, la diode 13 et le condensateur 14 constituent un convertisseur continu-continu, alimenté par la batterie B, et déli- vrant un courant Is sous une tension Vs. Un dispositif de blocage 15 comprend un transistor T4 ayant sa base reliée d'une part au collecteur du transistor T3 par une résis- tance 16 et un condensateur 17 en série et d'autre part au fil F2 par une résistance 18, son émetteur relié au fil F2 et son collecteur relié d'une part au fil Fl par une résistance 19 et d'autre part directement à la borne 4 du dispositif de commande 2. Un circuit de protection contre les surtensions 20 comporte un transistor T5 dont le collecteur est relié au collecteur du tran- sistor T4, l'émetteur est relié au fil F2 et la base est reliée d'une part au fil F2 par une résistance 21 et d'autre part au collecteur du transistor T3 par une diode zener 22 en série avec une diode 23; un condensateur 24 est connecté en parallèle sur la diode zéner 22 et la résistance 21. Le luminaire fluorescent est normalement alimenté par le sec- teur alternatif par les contacts D2 et D3, le contact Dl étant ouvert. Lorsque le secteur alternatif est en défaut, le détecteur D détecte l'absence de tension alternative et ferme le contact Dl et bascule les contacts D2 et D3 sur les bornes a et b. Le dispositif de commande 2 qui est essentiellement un circuit multivibrateur délivre sur sa borne 3 un signal en forme de créneau qui rend le transistor Tl passant, ce transistor commandant à son tour le tran- sistor T3. Le signal délivré par le dispositif de commande 2 a une durée tl définie par les résistances 3 et 4 et le condensateur 5. Pendant le temps tl de conduction du transistor T3, un courant tra- verse l'enroulement primaire El qui accumule une certaine énergie; lorsque le signal délivré par le dispositif de commande 2 disparaît - 2500251 - 4 - au bout du temps tl, la borne 3 du dispositif de commande prend le potentiel 0, ce qui bloque le transistor Tl et rend le transistor T2 passant, qui assure ainsi le blocage du transistor T3. L'énergie emmagasinée par l'enroulement primaire est récupérée par l'enroule- ment secondaire E2 pendant un temps de récupération T2; ce temps de récupération t2 est inversement proportionnel à la tension Vs sous laquelle cette énergie est utilisée, Vs étant la tension aux bornes a et b, donc aux bornes du luminaire, on a n2 V t2 -. ti ni Vs en désignant par nl et n2 le nombre de spires des enroulements primaire et secondaire, et par V la tension de la batterie B. Le courant moyen fourni par le dispositif d'alimentation de secours est égal à: t2 n2 V Is = Io Io (1) tl+t2 n2 V + ni Vs Lorsque le starter du luminaire est en court-circuit la ten- sion de sortie V2 du dispositif d'alimentation de secours est faible et le courant est élevé; on a pratiquement Is = Io, ce courant assurant le chauffage des filaments du tube du luminaire. Lorsque le starter s'ouvre, le courant qui était élevé passe à une valeur plus faible, ce qui provoque une surtension nécessaire à l'amorçage du tube. Pratiquement lorsque la tension Vs est égale n2/nl V le tube est amorcé et le courant Is prend la valeur Io/2; lorsque la ten- sion Vs prend la valeur 3 n2/nl V, le starter est ionisé et le cou- rant Is prend la valeur Io/4. L'équation (1) montre que le courant moyen Is délivré par le convertisseur continu-continu varie en fonction inverse de la ten- sion de sortie Vs. On peut également obtenir un fonctionnement similaire en gar- dant constante la fréquence du signal délivré par le dispositif de Q0251 5 - commande 2 et en modifiant le rapport tl:t2, ou encore en gardant le temps de récupération t2 constant et en faisant varier le temps tl du signal délivré par le dispositif de commande. Le dispositif de blocage 15 assure le blocage du dispositif de commande 2 pendant le transfert de l'énergie emmagasinée dans l'en- roulement primaire El, donc pendant le temps de récupération t2. En effet quand le transistor T3 cesse d'être conducteur au bout du temps tl, la tension aux bornes de l'enroulement primaire El s'inverse et le transistor T4 devient conducteur; son collecteur est porté au potentiel du fil F2, ce qui porte également la borne 4 du dispositif de commande au potentiel du fil F2 et bloque le multi- vibrateur du dispositif de commande. Quand le transistor T4 se bloque après la récupération dans l'enroulement secondaire E2 de l'énergie emmagasinée dans l'enroulement primaire El, le dispositif de commande 2 délivre à nouveau, par sa borne 3, un signal de durée tl. Le dispositif de protection contre les surtensions 20 assure la protection du luminaire contre les surtensions. Si la tension au collecteur du transistor T3 devient trop élevée, la diode zéner 22 devient conductrice et polarise le transistor T5 qui devient conduc- teur; son collecteur, donc la borne 4 du dispositif de commande 2, sont portés au potentiel du fil F2, ce qui bloque le dispositif de commande pendant la durée de la surtension. Le dispositif d'alimentation de secours d'un luminaire fluo- rescent de l'invention a donc une caractéristique courant/tension de sortie qui permet à la fois l'amorçage du tube et son alimentation à puissance réduite, le courant étant élevé et la tension de sortie faible lors du chauffage du filament, et le courant faible et la tension élevée lors de l'ionisation du tube. Le dispositif d'alimentation de secours de l'invention est donc essentiellement un convertisseur continu-continu; l'alimen- tation du luminaire fluorescent par ce dispositif est possible, sans polarisation du tube fluorescent, lorsque l'alimentation de secours n'est utilisée que pendant un temps relativement court, de l'ordre d'une heure par exemple. - 6 - REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'alimentation de secours d'un lumnaire fluorescent à partir d'une batterie (B), caractérisé par le fait qu'il comporte un convertisseur continu-continu (2, TI, T2, 3, 12, 13, 14' délivrant un eourant de sortie variant en fcnction inverse de la tension de sortie. 2/ Dispositif d'alimentation de secours d'un luminaire fluorescent selon la revendieation 1,, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de commande (2) délivrant des signiaux de d'urée déterminée à un transistor (T3) en série avec un enroulcment primaire (El) d'un transformateur (12) dont un enroulement seecondaire (E2) alimente à travers une diode (13) le luminaireun condensateur (14) étant bran- ché en parallèle sur l'enroulement. seeondaire à travers la diode (13), et un dispositif de blocage (15) commandé par une ten- sion eoilecteur dudit transi.stor fT3).t délivrant un signal de blo- cage au dispositif de zonade (2} pendant un temps de blocage nécessaire pour rScupérer dans i'enroulement secondaire l'énergie emmagasinée dans l'enroulezent primaire, ledit temps de blocage étant inversement proportionnel à la tension sous laquelle s'effec- tue la récupération. 3/ Dispositif d'alimentation de secours selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit de protection contre les surtensions (20) commandé par une surtension au collec- teur dudit transistor (T3) et dlivemrant un signal d'inhibition au dispositif de commande (2) pendant la durée de ladite surtension.