Brevet FR2520575A1 — publié le 19830729

CIRCUIT D'ALIMENTATION D'UN TUBE LUMINESCENT. L'invention est relative à un circuit d'alimentation de tube luminescent. Les tubes luminescents sont reliés par l'intermédiaire d'une inductance à la tension d'alimentation. La valeur de cette inductance est fonction de l'amplitude et de la fréquence de la tension d'entrée ainsi que du courant nécessaire pour la lampe. Pour l'amor çage d'un tube luminescent, on utilise d'une manière connue des starters, qui se composent d'un contacteur d'interruption placé dans un tube rempli de néon. L'enclenchement d'un tube luminescent s'effectue en trois étapes successives. Initialement, les enroulements chauffants sont préchauffés, puis la colonne de substance luminescente est amorcée et ensuite la condition normale de fonctionnement est établie. Lorsque le starter est froid, celui-ci constitue un interrupteur ouvert. Le néon remplissant le dispositif d'amorçage est amorcé par l'intermédiaire des cathodes du tube luminescent. L'échauffement du dispositif d'amorçage provoque la fermeture de son interrupteur, de sorte qu'il passe un plus grand courant de préchauffage dans le tube luminescent. Le dispositif d'amorçage se refroidit et, au bout d'une période déterminée, son interrupteur s'ouvre. Par cette interruption, il s'établit dans l'inductance une surtension qui amorce la colonne de substance luminescente et qui fait passer un courant dans la lampe. La tension d'amorçage nécessaire est fonction de l'échauffement des cathodes, de leur degré d'émission ainsi que de la phase de la tension alternative d'entrée par rapport à l'instant d'ouverture du contacteur de starter. La combinaison de ces conditions rend le processus d'amorçage aléatoire, et il est nécessaire que le stater entre plusieurs fois en fonction avant qu'un amorçage puisse se produire. Il en résulte une usure prématurée des cathodes du tube luminescent et, également, le dispositif d'amorçage est soumis à une usure. Pour cette raison, on a cherché des solutions permettant d'améliorer sensiblement le fonctionnement des tubes luminescents. Le rendement des tubes luminescents peut être amélioré de 20 % en les alimentant avec un courant de plus haute fréquence, d'un ordre de grandeur de 20 KHz. Le dimensionnement de l'inductance peut être considérablement réduit lorsqu'on utilise un noyau en ferrite. Pour produire le courant de haute fréquence, on convertit initiale ment la tension alternative du secteur à basse fréquence en une tension continue qui est ensuite découpée à l'aide d'un circuit vibreur ou hacheur avec une fréquence de, par exemple, 20 KHz. A cet effet, on exploite d'une manière connue, les différentes possibilités d'un convertisseur de tension. On peut utiliser un circuit de puissance comportant un transistor ou bien deux interrupteurs branchés en série et en push-pull. Un condensateur relié en série avec l'inductance constitue avec celle-ci un circuit de résonance qui produit la tension nécessaire pour l'amorçage. Le courant passant dans le condensateur augmente également le courant passant dans l'inductance en fonctionnement normal du tube luminescent.Dans les circuits connus, l'échauffement est assuré à l'aide de circuits dont l'énergie est transmise par l'intermédiaire d'un transformateur ou par l'intermédiaire d'une inductance. On a constaté que ces solutions créent le grave inconvénient qu'unie grande tension de chauffage est produite pendant la phase d'échauffement, ce qui se traduit pas des pertes supplémentaires. Des circuits d'échauffement considérablement plus compliqués nécessitent des composants ad ditionnels qui augmentent le coût du circuit. La présente invention a en conséquence pour but d'améliorer le circuit servant à faire fonctionner un tube luminescent du type décrit ci-dessus de manière que, pendant la phase d'échauffement, dont la durée est réglable par une fréquence correspondante et de façon programmable entre quelques millisecondes et plusieurs secondes, aucun tension importante n'est appliquée entre les cathodes du tube luminescent alors que, pendant le processus d'amorçage, une tensIon superieure d'environ dix fois la tension d'alimentation est appliquée.Dans une réalisation le circuit comporte un dispositif de commande de la fréquence du circuit de hachage qui permet d'engendrer trois fréquences distinctes, la première pour l'échauffement, la seconde pour l'amorçage et la troisième pour le fonctionnement, et le dispositif de démarrage d'amorçage se compose d'une impédance qui : pendant la période d'échauffement du tube luminescent présente une très faible valeur, la durée de la période d'échauffement, par un choix correspondant de fréquence, étant réglable par exemple entre quelques millisecondes et plusieurs secondes; pendant l'amorçage présente un facteur Q élevé, le facteur Q et la fréquence étant alors choisis de manière que, dans le cas d'une alimentation en tension insuffisante, la condition d'amor çage du tube luminescent soit conservée; et, pour le fonctionnement permanent; a une très haute valeur afin que le tube luminescent fonctionne avec un courant minimal de chauffage. On va décrire dans la suite en référence à un exemple de réalisation et à l'aide du dessin annexé l'idée essentielle de l'invention. La tension alternative prise au secteur N est redressée à l'aide du redresseur Gl, de sorte qu'on obtient dans les condensateurs C3, C4 branchés en série la tension de service UA. Cette tension est convertie, à l'aide d'un circuit de découpage T1, T2 et d'un générateur G en une tension rectangulaire de haute fréquence qui alimente le tube luminescent L. Le convertisseur de tension est relié, par l'intermédiaire d'une inductance L1 au tube luminescent L. Conformément à l'invention il est prévu en série avec les cathodes K1, K2 du tube luminescent L une impédance Z5. Celle-ci se compose d'un premier condensateur C1 reliant les cathodes et, en parallèle à celui-ci, d'une inductance L2 et d'un second condensateur C2 qui sont branchés en série. Le circuit est fermé par l'intermédiaire d'un condensateur C4. L'impédance ZS présente, grâce à un dimensionnement correspondant, les propriétés suivantes: 1. Pour une première fréquence H' elle a une valeur approximativement 0, de sorte que la tension UB atteint un minimum par l'intermédiaire de l'impédance Z5. Le rapport de cette tension UB à la tension d'entrée U E est défini comme suit: UB ZS UE = ZS + j#L1 Lorsque la tension UB doit atteindre la valeur 0, il faut que ZS = 0.ZS se compose des éléments Cl, L2,et C2. Il en résulte que la fréquence intervenant dans le processus d'échauffement est définie par: # 2 1 H = L2C2 2. Pour une seconde fréquence #z, le processus d'amorçage du tube luminescent L doit se produire. A cet effet, la valeur de l'impédance Z5 placée en série avec l'impédance L1 doit se rap procher de 0. Un calcul à partir de L1, L2, et C2 donne une valeur pour la fréquence: #Z # 1,82 L1C1 A cet effet, le facteur Q du circuit de résonance constitué par les éléments L1, L2, C1 et c2 et la fréquence dans le processus d'amorçage sont choisies de telle sorte que, dans le cas d'une alimentation en tension insuffisante, la condition d'amorçage du tube luminescent soit conservée (par exemple, Q = 10). 3. Pour une troisième fréquence wBs le courant i5 doit avoir une valeur minimale, c'est-à-dire qu'il doit satisfaire à la condition ZS = " On obtient par le calcul une fréquence: #B = C1+C2 = C1+C2 #H. L2C2C1 En conclusion, cela signifie que la fréquence du générateur G, pour les différentes conditions de fonctionnement du tube luminescent L, est commutée par un dispositif de commutation de fréquence F, de manière que l'impédance Z5 entre, dans la phase d'échauffement, en résonance-série avec L2, C2, que dans la phase d'amorçage la totalité du circuit constituée par les composants L1, L2, C1 et C2 entre en résonance et qu'ensuite, au cours du fonctionnement du tube luminescent L, I'impédance Z5 fonctionne en résonance-parallèle avec l'inductance L2 branchée en parallèle sur les condensateurs C1 et C2 placés en série. Dans un exemple les composants du circuit ont les valeurs suivantes: L1 = 1,3 mH C1 = 33 nF L2 = 1,8 mH C2 = 68 nF et la fréquence f, les courants i T et i5 ainsi que les tensions UB et UE ont les valeurs suivantes: f iT iS UB UE (kHz) (Acc) (Acc) (Vcc) (Vcc) (1) Phase 15 3 3 160 300 d'échauffement (2) Phase 30 0,9 1 0,9 270 30 d'amorçage 30 1,6 0,9 250 300 (3) Fonctionnement 25 1,1 1,16 250 300 Acc = ampère crête à crête Vcc = volt crête à crête. REVENDICATIONS 1. Circuit pour alimenter un tube luminescent à l'aide d'une tension alternative redressée et d'un circuit de commande hachant la tension continue à une fréquence élevée ainsi que d'un dispositif de commande pour démarrer l'amorçage du tube luminescent, carac térisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande (F) de la fréquence du circuit de hachage (G, T1, T2) qui permet d'engendrer trois fréqueeces distinctes, la première pour l'échauffement, la seconde pour l'amorçage et la troisième pour le fonctionnement, et en ce que le dispositif de démarrage d'amorçage se compose d'une impédance(ZS) qui: pendant la période d'échauffement du tube luminescent (L) présente une très faible valeur, la durée de la période d'échauffement, par un choix correspondant de fréquence, étant de préférence réglable par exemple entre quelques milli secondes et plusieurs secondes; pendant l'amorçage présente un facteur Q élevé, le facteur Q et la fréquence étant alors choisis de manière que, dans le cas d'une alimentation en tension insuffisante, la condition d'amorçage du tube luminescent soit conservée; et, ensuite, pour le fonctionnement permanent, a une très haute valeur afin que le tube luminescent (L) fonctionne avec un courant minimal de chauffage. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première inductance (Ll) est en série avec le tube luminescent et en ce que l'impédance (ZS) du dispositif de démarrage entre les catho des (K1, K2) du tube luminescent comprend un condensateur (C1) en parallèle sur ensemble en série dune seconde inductance (L2) et Eun seconde condensateur (C2), l'impédance (ZS) étant en résonance série, avec (L2, C2), au cours de la phase d'échauffement, la totalité du circuit constitué par les composants (L1, Lr C1 et C2) étant en résonance lors de la phase d'amorçage et, au cours du fonction nement du tube, I'impédance (ZS) fonctionne en résonance parallèle avec l'inductance (L2) en parallèle sur les condensateurs (C1 et C2) en série.