Brevet FR2515469A1 — publié le 19830429

La présente invention concerne les circuits de préchauffage de cathode destinés à amorcer des lampes fluorescentes multiples du type à préchauffage de cathode. Ces lampes sont associées à un circuit qui fournit, pendant quelques secondes, un courant de chauffage aux cathodes jusqu'à ce qu'elles soient suffisamment chaudes pour émettre des électrons, sans endommagement du matériau émissif d'électrons qu'elles comportent, le courant de préchauffage étant alors arrêté pendant que s'amorce une décharge gazeuse entre les électrodes. Un circuit classique de lampe fluorescente à cathode préchauffée comporte un ballast monté en série avec la lampe, la combinaison série ainsi formée étant reliée à deux bornes d'entrée d'alimentation électrique Classique- ment, une extrémité de l'une des cathodes de la lampe est reliée à l'une des bornes d'entrée, et une extrémité de l'autre cathode est reliée à l'autre borne d'entrée par l'intermédiaire du ballast Le ballast peut être constitué par un circuit réactif (telqu'une inductance et/ou conden- sateur) ou une résistance Un commutateur d'amorçage, tel que le commutateur connu sous le nom de starter à lueur, est relié entre les autres extrémités des cathodes Le commutateur d'amorçage se ferme lorsque de l'énergie élec- trique est fournie aux bornes d'entrée, ce qui établit la circulation d'un courant dans les cathodes qui s'échauffent à la température d'émission des électrons Le commutateur d'amorçage s'ouvre alors, et une décharge s'établit entre les cathodes de sorte que la lampe émet de la lumière et fonctionne en mode normal. Un grand nombre de systèmes d'éclairage fluorescent utilisent deux lampes fluorescentes, avec deux commutateurs d'amorçage respectivement associés aux deux lampes, comme il est décrit dans le brevet E U A 4 241 386, en se repor- tant à la figure 4 Chaque commutateur d'amorçage a pour fonction le préchauffage des cathodes et l'amorçage de la lampe à laquelle il est associé En raison de différences normales de fabrication, en dimensions et autres, les commutateurs d'amorçage ont plusieurs secondes de différence de durée du temps o ils sont fermés avant de s'ouvrir pour amorcer les lampes Il se peut donc que, dans un système à deux lampes, l'une de ces lampes soit amorcée plusieurs secondes après l'autre, entraînant ainsi un effet de papil- lottement désagréable qui donne l'impression de lampes ou d'un circuit défectueux. L'invention a pour objectif la réalisation d'un circuit amélioré pour système d'éclairage fluorescent à deux ou plusieurs lampes, et celle d'un circuit d'amorçage amé- lioré permettant un amorçage simultané de toutes les lampes. Brièvement et dans une réalisation recommandée, un système d'éclairage fluorescent comporte plusieurs lampes fluorescentes montées électriquement en série, avec une cathode de chaque lampe interconnectée en parallèle ou en série avec celle d'une autre lampe -Une extrémité de chacune des cathodes restantes de la combinaison de lampes est res- pectivement raccordée à l'une des deux bornes d'entrée d'alimentation électrique, l'une des connexions ainsi réa- lisées étant faite par l'intermédiaire d'une inductance de ballast Un commutateur d'amorçage est monté entre les autres extrémités des cathodes restantes et un ou plusieurs enroulements secondaires associés à l'inductance de ballast sont respectivement reliés aux cathodes interconnectées Ce circuit permet un amorçage simultané des lampes, à l'aide d'un seul commutateur d'amorçage. La suite de la description se réfère à la figure unique annexée qui représente le schéma d'une réalisation recommandée de l'invention. Sur le dessin, les lampes fluorescentes 11, 12 sont montées en série, une cathode 13 de la lampe 11 étant interconnectée, en parallèle, avec une cathode 14 de la lampe 12 En variante, les cathodes 13, 14 peuvent être interconnectées, en série Une extrémité de la cathode-res- tante 16 de la lampe 12 est reliée à l'une des bornes 17 de deux bornes d'entrée d'alimentation électrique 17, 18, et une extrémité de la cathode restante 19 de la lampe 11 est reliée à la borne d'entrée 18 par l'intermédiaire d'un ballast constitué par une inductance 21 et un condensateur 22 Ainsi qu'il est connu, on monte le condensateur 22 lorsqu'il s'agit d'un circuit avec avance de phase, et on le supprime lorsqu'il s'agit d'un circuit avec retard de phase, l'inductance 21 étant, dans ce dernier cas directe- ment montée entre la cathode 19 et la borne 18 Dans le cas du circuit d'avance de phase le courant est en avance de phase sur la tension; il est en retard de phase sur la tension dans le cas du deuxième circuit. Un commutateur d'amorçage 23 est monté entre les autres extrémités des cathodes 19 et 16, et un enroulement secondaire 24 monté sur l'inductance de ballast 21 est raccordé en parallèle sur les cathodes interconnectées 13, 14 Un condensateur d'amorçage classique 26 est monté aux bornes de la lampe 12, pour faciliter l'amorçage de l'autre lampe il; lorsque cette dernière est amorcée, la lampe 12 s'amorce immédiatement. Le commutateur d'amorçage 23 peut-être de tout type classique approprié, tel qu'un starter à lueur de type connu, comme on l'a représenté sur la figure, lequel se compose d'une enveloppe contenant un gaz ionisable tel que l'argon ou le néon, avec deux contacts normalement ouverts dont l'un est un bilame qui se déforme pour fermer les contacts sous l'effet d'un échauffement par une décharge luminescente du gaz. Le circuit fonctionne comme suit Quand on applique la tension alternative appropriée aux bornes d'entrée 17, 18,cette tension est appliquée aux contacts du commutateur d'amorçage 23, par l'intermédiaire de l'inductance 21 et des cathodes 16, 19, ce qui établit une décharge lumines- cente dans le gaz d'amorçage entre électrodes, qui chauffe le bilame provoquant sa déformation et la fermeture des contacts du commutateur Quand le commutateur d'amorçage est fermé, une circulation de courant s'établit dans l'inductance 21 et les cathodes 16, 19 Ce courant, de l'ordre de 0,65 A, préchauffe les cathodes 16, 19, les amenant à la température d'émission d'électrons dans un court laps de temps de l'ordre de 1 s Simultanément, le courant induit dans l'enroulement secondaire 24 de l'induc- tance 21 préchauffe les cathodes 13, 14, les amenant à la température d'émission d'électrons dans un court laps de temps de l'ordre de 1 s Lorsque les contacts du commutateur d'amorçage 23 sont en position de fermeture, il ne peut y avoir de décharge luminescente et le bilame se refroidit et revient normalement à sa position ouverte ouvrant ainsi les contacts du commutateur, de sorte que la tension alternative du réseau se retrouve aux bornes de la combinaison série formée par les lampes 11, 12 Comme on l'a dit précédemment, le condensateur d'amorçage 26, en parallèle sur la lampe 12, maintient, aux bornes de la lampe il tout ou majeure partie de la tension du réseau, entraînant l'établissement d'un courant de décharge entre ses cathodes 13, 19 et la lampe s'allume de manière normale Dès que la décharge s'établit dans la lampe 11, la tension à ses bornes diminue, et la lampe 12 s'amorce immédiatement de manière connue Les deux lampes semblent donc s'allumer simultanément avec un effet plus agréable si l'on compare au circuit à lampes multiples à deux starters décrit ci-dessus qui peut faire s'amorcer des lampes à des moments différents provoquant un papillote- ment désagréable et donnant une impression de lampes ou de circuit défectueux Lorsque les lampes 11, 12 fonctionnent, leur courant, et le courant dans l'inducteur de ballast 21 est relativement plus faible (environ 66 %) que le courant de préchauffage de cathode et seulement une faible tension est induite dans l'enroulement secondaire 24 de sorte que l'enroulement ne fournit qu'une quantité insignifiante de courant aux cathodes 13 et 14 Le rendement du système est donc amélioré, puisque l'alimentation en courant de chauffa- ge des cathodes est faible lorsque la lampe fonctionne. On peut monter plus de deux lampes en série dans un circuit conforme à l'invention, avec un seul starter 23 monté entre les cathodes des extrémités et avec des enroule- ments supplémentaires 24 destinés à préchauffer les paires supplémentaires de cathodes montées en parallèle Des con- densateurs d'amorçage supplémentaires 26 seront également prévus pour les lampes supplémentaires, et montés de manière connue. Les caractéristiques de tension des lampes et la ten- sion alternative d'entrée sur les bornes 17, 18 seront choi- sies pour que le système fonctionne correctement Les lampes 11, 12 peuvent, par exemple, être des lampes de faible con- sommation de 34 W pour une tension d'entrée sur les bornes 17, 18 d'une valeur classique de 220 V ou de 277 V Pour les tensions de réseau mentionnées, ce n'est qu'avec ces lampes de 122 cms de faible consamnation qu'un amorçage de deux lampes satisfaisant peut être obtenu Par ailleurs, pour que l'amor- çage soit fiable, le rapport tension de lampe sur tension en circuit ouvert ne doit pas excéder 0,8 Pour des tensions d'entrée relativement plus faibles sur les bornes 17, 18, on doit utiliser des lampes à consommation relativement plus faibles, telles que des lampes de 20 W. On a remarqué que l'invention atteint les objectifs souhaités, à savoir un amorçage simultané des lampes fluo- rescentes d'un système à lampes multiples, supprimant tout effet désagréable de papillottement et l'impression résultan- te de lampes ou d'un circuit défectueux, au moyen d'un cir- cuit simple, peu onéreux, n'ayant qu'un seul commutateur d'amorçage, et un ou plusieurs enroulements secondaires sur le ballast inductif pour fournir un courant de préchauffage aux cathodes des lampes montées en parallèle. R E V E N D I C A T I O N S 1 Système d'éclairage fluorescent du type à pré- chauffage de cathode caractérisé en ce qu'il comporte plu- sieurs lampes fluorescentes ( 11, 12) montées de manière à former une combinaison série avec une cathode de chaque lampe reliée à une cathode d'une autre lampe, deux bornes d'entrée de courant électrique ( 18, 17), des moyens pour relier une extrémité de chaque cathode restante ( 16, 19) respectivement aux bornes d'entrée, l'un de ces moyens de connexion comprenant une inductance de ballast ( 21), un commutateur d'amorçage ( 23) relié aux autres extrémités des cathodes restantes ( 16, 19), et un ou plusieurs enrou- lements secondaires ( 24) reliés à l'inductance de charge ( 21) et respectivement raccordés aux cathodes interconnec- tées ( 13, 14), le commutateur d'amorçage ( 23) et les enroulements secondaires ayant pour fonction de fournir un courant de préchauffage aux cathodes avant l'amorçage des lampes. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur d'amorçage ( 23) est du type à décharge luminescente. 3 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le (s) enroulement (s) secondaire (s) ( 24) fournis- sent aux cathodes interconnectées ( 13, 14) un courant qui, lorsque les lampes fonctionnent, est sensiblement plus faible que le courant de préchauffage. 4 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur d'amorçage ( 26) monté aux bornes de l'une des lampes ( 12). 5 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur ( 22) monté en série avec l'inductance de ballast ( 21). 6 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cathodes interconnectées ( 13, 14) sont montées électriquement en parallèle. 7 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cathodes interconnectées sont montées électri- quement en série.