Brevet FR2516335A1 — publié le 19830513

La présente invention a trait à un dispositif: de commande de l'intensité lumineuse d'un tube fluorescent alimenté sur une tension continue, comme par exemple un tube d'éclairage fluorescent d'un aéronef, d'une automobile ou encore d'une lampe portable sur batterie. On sait que,pour l'alimentation de tube fl uores- cents à partir d'un réseau continu, on utilise des convertisseurs qui sont alimentés par le réseau et qui comprennent en général un oscillateur de puissance débitant dans le primaire d'un transformateur dont le secondaire est relié au tube Les con- traintes imposées par le fonctionnement du tube fluorescent interdisent,dans la pratique, de contr 8 ler l'intensité lumi- neuse du tube par une modification des conditions d'alimen- tation Or, il est hautement désirable de pouvoir contrôler et modifier l'intensité lumineuse d'un tube d'éclairage fluo-. rescent alimenté à partir d'un réseau continu et ceci dans de nombreuses applications. La présente invention se propose donc de four- nir un dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'un tube fluorescent alimenté sur une tension continue, qui puis- se s'adapter à tous les besoins de l'utilisateur et à de nombreuses configurations différentes de convertisseur. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui puisse utiliser des moyens de commande simples, facilesà élaborer, peu sensiblesaux parasites et non perturbants. Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un tel dispositif qui,tout en étant susceptible de s'adapter à de nombreux types de convertisseurs,con serve un rendement acceptable même à régime réduit, c'est-à-dire pour les faibles valeurs de l'intensité lumineuse. Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un tel dispositif qui soit de construction simple et économique. L'invention a pour objet un dispositif de com- mande de l'intensité lumineuse d'un tube fluorescent alimenté sur une tension continue par l'intermédiaire d'un convertis- seur, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de commande et des moyens pour générer un signal haché avec un taux de découpage déterminé par ledit organe de commande, ledit si- gnal haché étant adresàé à un élément sensible du conver- tisseur pour bloquer temporairement et de façon répétitive ledit convertisseur au rythme dudit signal haché, De façon avantageuse, le blocage à rapport cyclique variable du convertisseur ainsi réalisé est effectué à basse fréquence, ce qui facilite l'adaptation à de nombreux types de convertisseurs et permet de conserver un rendement acceptable même à régime réduit. Le blocage répétitif du convertisseur entraîne un blocage correspondant du tube fluorescent de façon brève et répétitive, la variation d'intensité lumineuse se faisant ainsi sans gêne visuelle, sans clignotement et sans effet strobos- copiq-ue. Dans une forme de réalisation préférée, l'or- gane de commande est un organe permettant l'établissement d'une tension de commande continue, par exemple un potentio- mètre variable Ce potentiomètre peut être alimenté par exem- ple à partir de la tension continue d'alimentation du réseau et présente au moins deux position 4,à savoir une position permettant le fonctionnement à pleine puissance du tube flu- orescent et une position n'autorisant qu'un fonctionnement à puissance réduite. Le dispositif comporte alors de façon avanta- geuse un générateur de rampe et un modulateur comprenant prin- cipalement un comparateur dont l'une des entrées reçoit le si- gnal du générateur de rampe alors que l'on affiche sur son autre entrée ladite tension continue de commande de façon à générer un signal haché de potentiel constant mais dont le taux de découpage varie en fonction de la valeur du potentiel de commande affiché, le taux de découpage étant nul lorsque ce potentiel est égal au potentiel de crête du générateur de rampe et devenant d'autant plus grand que ce potentiel est diminué Le signal haché sortant du modulateur est avantageu- sement adressé à un circuit de blocage de convertisseur Ce dernier peut avantageusement comporter un transistor dont la base reçoit le signal haché et qui permet, lorsqu'il est ainsi rendu conducteur, de mettre à la masse un transistor de puis- sance du convertisseur, par exemple un transistor d'un oscil- lateur de puissance du convertisseur. De préférence, le dispositif comporte un circuit d'alimentation stabiliséealimenté par le réseau continu pour permettre un fonctionnement stable de l'ensemble sur une grande plage de variation de la tension d'alimentation du réseau. Selon un perfectionnement de l'invention, l'or- gane de commande peut être conçu de façon à ne pas adresser une tension inférieure à un certain seuil de façon à ne pas bloquer le convertisseur au-delà de la limite permettant un fonctionnement stable du tube fluorescent. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au des- sin annexé dans lequel La figure 1 représente un schéma selon un dis- positif selon l'invention. La figure 2 représente un graphique du disposi- tif selon l'invention. La ligne d'alimentation l du réseau continu, à la tension + Vcc, par exemple de 25 Volts, alimente un convertisseur de tube fluorescent comprenant un oscillateur de puissance usuel 2, par exemple construit autour d'un unique transistor dont le collecteur est chargé par le primaire accordé d'un transformateur à fuites 3, le secondaire du trans- formateur comprenant les enroulements haute tension et chauffage du tube fluorescent 4, la self de l'enroulement haute tension faisant office de ballast de régulateur de courant dans le tube. L'oscillateur est par exemple conçu pour avoir une fréquence de fonctionnement de l'ordre de 80 k Hz afin de téduire la tail- le descomposantsvolumineux tels que condensateurs et trans- formateurs. Le dispositif de commande selon l'invention comprend tout d'abord un circuit d'alimentation stabilisé 5, par exemple à 15 volts avec une résistance 6, une diode Zener volts 7 et un transistor 8 dont l'émetteur délivre la tension stabiliséede 15 volts Celle-ci alimente un générateur de rampe désigné dans son ensemble par 9 et un modulateur désigné dans son ensemble par 10 Le générateur de rampe, d'un type usuel, comprenant notamment un circuit intégré par exemple du type SemiConducteur 555, vendu par National/, et réglé à 200 Hz, est relié à l'entrée ( 2) d'un comparateur 12 faisant partie du modulateur L'autre entrée ( 3) du comparateur reçoit un conducteur 13 sur lequel on peut afficher une tension continue variable Uc grâce à un organe de commande approprié (non représenté), par exemple un système à trois positions, arrêt, marche à 100 Z et marche à 25 % L'entrée ( 3) du comparateur 12 est filtrée par un circuit RC et protégéepar deux diodes 14, 15. La sortie 16 du comparateur est adressée à une interface de blocage de l'oscillateur 17, comprenant notamment un trans- sistor 18 dont le collecteur est relié à la base du transistor de puissance (non représenté) de l'oscillateur 2 de sorte que, lorsque la tension requise est appliquée à la base du transis- tor 18, celui-ci débite et met le transistor de l'oscillateur 2 à la masse De façon avantageuse, le circuit de blocage 17 peut être relié au réseau d'alimentation 1 par une résistance 19 et comprendre également un moyen de filtrage RC. Le fonctionnement est alors le suivant Lorsque la tension Uc appliquée par l'organe de commande est inférieure au potentiel initial de la rampe ( 3,5 V), c'est-à-dire si Uc est constamment excitée et le transistor 18 est rendu et main- tenu conducteur L'oscillateur de puissance ne peut donc pas fonctionner et le tube fluorescent reste éteint Si ensuite, grâce à l'organe de commande, on applique une tension Uc -supérieure à 91,5-V,potentiel final de rampe, par exemple 10 V ou plus, la sortie 16 du comparateur ne génère aucun signal. Le taux de découpage est nul, l'oscillateur de puissance fonc- tionne en permanence et le tube fluorescent est alimenté à 100 Z. Si ensuite on affiche une tension Uc intermé- diaire,par exemple 25 Z ( 5 V),le comparateur 12 émettra un signal haché dont le taux de découpage, c'est-à-dire le rapport de la durée de potentiel nul du signal à la durée totale du signal, c'est-à-dire la période de la rampe, sera de 1/4. Ce signal adressé par le conducteur 16 au transistor 18 vient donc bloquer le convertisseur à une fréquence de 200 Hz pen- dant chaque fois les 3/4 de la période correspondant à cette fréquence Il en résulte que l'intensité lumineuse dans le tube fluorescent sera d 'environ 1/4 de l'intensité maximale. Bien entendu,l'invention est susceptible de nombreuses variantes Tout d'abord, l'organe de commande des- tiné à adresser un potentiel de commande de Uc peut être pi- loté manuellement, ou au contraire asservi à un système quel- conque Il peut être constitué, de façon très simple, par un commutateur à trois positions permettant d'afficher par exem- ple un potentiel nul, un potentiel supérieur à 100 % du sommet de rampe et un potentiel intermédiaire, par exemple à 25 %. Il peut également être constitué par un potentiomètre à commande mécanique réglable sur des valeurs discrètes ou au contraire variable de façon continue Il peut également être constitué par un circuit électronique permettant d'adresser,en fonction d'une instruction manuelle ou automatique, un potentiel déter- miné Uc. Les autres moyens électroniques représentés peuvent également être remplacés par des moyens équivalents accessibles à l'homme de l'art L'interface 17 sera structurée en fonction de la nature et des caractéristiques du convertis- seur qu'elledoit piloter, l'interface 17 pouvant avantageusement être constituéepar un module interchangeable ou réglable. Par ailleurs, il est intéressant, conformément à l'invention, d'empêcher l'illumination du tube fluorescent pour des taux de découpage élevés, par exemple supérieurs à o Z, c'est-à-dire pour des valeurslle fonctionnement stable du tube fluorescent ne peutplus être assuré Ceci peut être obtenu par exemple en ne rendant l'entrée ( 3) du comparateur 12 sensible qu'à un potentiel égal ou supérieur à 5 V de façon à obtenir une zone interdite représentée en hachures sur la figure 2. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande de l'intensité lumi- neuse d'un tube fluorescent alimenté sur une tension continue par l'intermédiaire d'un convertisseur, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de commande et des moyens ( 9, 10) pour géné- rer un signal haché avec un taux de découpage déterminé par ledit organe de commande, ledit signal haché étant adressé à un élément sensible ( 2) du convertisseur pour bloquer tempo- rairement et de façon répétitive ledit convertisseur au rythme dudit signal haché. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le blocage à rapport cyclique variable du con- vertisseur est effectué à basse fréquence, notamment de l'ordre de 200 Hz. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de commande est un organe permettant l'établissement d'une tension de commande continue 4 Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'organe de commande est un potentiomètre va- riable. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'organe de commande est alimenté à partir de la tension continue d'alimentation du réseau. 6 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de rampe ( 9) et un modulateur ( 10) dont l'une des entrées reçoit le signal de rampe dudit générateur et l'autre ladite tension continue (Uc). 7 Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé en ce que le modulateur comporte un comparateur ( 12) dont le signal de sortie présente un taux de découpage varia- ble en fonction de la valeur du potentiel (Uc) par rapport au potentiel de rampe. 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications l à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de blocage ( 17) formant interface pour le convertisseur. 9 Dispositif selon la revendication 8, carac- térisé en ce que ledit circuit de blocage ( 17) comporte un transistor relié d'une part à la massed'autre part au conver- tisseur de puissance, la base du transistor recevant le signal haché. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'interdiction empêchant la génération dudit signal tant que son taux de découpage possède une valeur élevée incompatible avec un fonctionnement stable du tube fluorescent.