Brevet FR2528655A1 — publié le 19831216

La présente invention concerne des ballasts capa- citifs pour des lampes à incandescence et, plus particuliè- rement, des moyens pour retirer la combinaison condensa- teur-résistance du circuit de manière à empêcher l'appari- tion de la tension du condensateur sur les contacts externes de la lampe. Avec certaines lampes à incandescence, en particu- lier les lampes à incandescence basse tension, on recommande l'utilisation d'un condensateur série comme ballast pour faire chuter la tension de ligne appliquée à la lampe Ces condensateurs de ballastage sont branchés en série avec le filament de la lampe Ces lampes sont de préférence montées suivant une configuration à incandescence standard, le con- densateur de ballastage étant monté à l'extérieur de l'am- poule sous vide de la lampe Ces lampes utilisent habituel- lement un culot Edison à vis classique destiné à s'insérer dans une douille correspondante Bien que la présente inven- tion ne soit pas limitée à ces culots Edison, on comprendra mieux le fondement et les aspects essentiels de l'invention en référence à une telle configuration de lampe En particu- lier, une lampe à incandescence basse tension ayant un bal- lastage de ce type aurait de préférence un côté du condensa- teur de ballastage relié au contact central externe du cu- -2- lot, et son autre relié en série avec le filament de la lam- pe L'autre côté du filament serait relié au contact élec- trique externe, latéral, en pas de vis Ceci n'empêche ce- pendant pas une connexion inversée, dans laquelle un côté du condensateur de ballastage est relié au contact externe la- téral, plutôt que central Cependant, chacun de ces modèles de lampe présente un inconvénient en ce sens que le conden- sateur peut rester chargé à une tension relativement élevée. De plus, lorsqu'on retire la lampe de la douille, la tension du condensateur de ballastage peut apparaître sur les con- tacts externes de la lampe Ceci n'est pas souhaitable. Afin de dissiper rapidement la tension aux bornes du condensateur de ballastage, il est possible de disposer une résistance de shuntage aux bornes du condensateur pour dissiper toute charge présente sur le condensateur Comme il serait souhaitable de supprimer la charge du condensateur aussi rapidement que possible, il serait nécessasire d'uti- liser une résistance ayant une valeur relativement faible pour diminuer la constante de temps de *dissipation Cepen- dant, une telle faible valeur de résistance entraînerait une dissipation substantielle de chaleur et réduirait le rende- ment du ballast à moins que la résistance ne soit débranchée chaque fois que la lampe fonctionne Cependant, il apparait difficile de débrancher la résistance juste au moment o on insère la lampe dans une douille Si un tel mécanisme ne fonctionnait pas proprement, il pourrait en résulter un fort passage de courant, même si ce n'est que momentané et par conséquent il pourrait y avoir une surchauffe destructrice du filament de la lampe à incandescence Par conséquent, on souhaite une solution plus simple et plus fiable à ce pro- blème. Selon une réalisation recommandée de la présente invention, un ballast pour une lampe à incandescence basse tension comprend une combinaison d'une résistance et d'un condensateur montés en parallèle avec un noyau pour relier -3- de manière interruptive la résistance et le condensateur à un circuit série comportant le filament de la lampe et les contacts externes, l'interruption s'effectuant lorsqu'on re- tire la lampe d'une douille correspondante Selon une réa- lisation recommandée de l'invention, le moyen d'interruption comprend une rondelle comportant un plot conducteur disposé à travers elle de sorte que lors de l'enlèvement de la lampe de la douille la rondelle reprend sa forme première afin de rompre le contact électrique entre le plot et la combinaison résistance-condensateur De plus, on peut prévoir un moyen supplémentaire pour aider à la rondelle à retrouver sa forme première Une autre réalisation de la présente invention comprend le ballast ci-dessus en combinaison série avec un filament de lampe à incandescence classique disposé dans une ampoule sous vide, transmettant la lumière. En conséquence, la présente invention a pour but de fournir un ballast pour une lampe à incandescence basse tension. L'invention a encore pour but de fournir une lampe à incandescence à ballastage capacitif que l'on puisse enle- ver à tout moment de sa douille sans que la tension du con- densateur de ballastage apparaisse sur les contacts externes de la lampe. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent, respectivement: Figure 1, une vue de côté partielle en coupe re- présentant une lampe selon la présente invention; Figure 2, une vue de côté partielle en coupe d'une lampe semblable à celle de la figure 1 mais montrant un moyen mécanique de contrainte supplémentaire pour l'inter- ruption; et Figure 3, une vue de côté d'une lampe utilisant le ballast et le moyen d'interruption de la présente invention - La figure 1 représente une lampe selon la présente invention A l'intérieur d'un boîtier de ballast 41 se trou- -4- ve un condensateur de ballastage 22 ayant une capacité c. Une résistance 24 de valeur R est branchée aux bornes du condensateur 22 Le produit RC définit une constante de temps de décharge par dissipation La combinaison condensa- teur-résistance, 22 et 24, est branchée en série avec le fi- lament 44 de la lampe 44 (sur la figure 3) par un conducteur 29 L'autre côté du filament 44 de la lampe est relié par un conducteur 28 au contact externe 40 du culot de la lampe qui est de préférence un culot à vis Edison classique L'autre côté de la combinaison résistance-condensateur, 22 et 24, est relié par un conducteur 27 à des contacts conducteurs disposés sur un séparateur isolant fixe 12 En fonctionne- ment normal, le contact 14 est en liaison électrique avec un contact 16 qui est relié par un plot conducteur 20 au con- tact externe central 18 de la lampe Le plot 20 est disposé dans une rondelle souple 10 On a représenté la lampe à la figure 1 partiellement enlevée de sa douille, de sorte que la rondelle 10 apparaît dans son état non déformé ou forme première La rondelle 10 est maintenue en position dans une ouverture du culot métallique 40 et sert à isoler le culot du contact externe 18 Le culot métallique 40, avec le contact 18, forme les connexions électriques externes de la lampe et du ballast C'est sur ces contacts métalliques qu'il n'est pas souhaitable d'avoir la tension du condensa- teur de ballastage ce qu'empêche la présente invention. La figure 1 montre encore la lampe de la présente invention dans une position d'insertion partielle, dans une douille pour culot Edison classique Cette douille comprend généralement une partie externe conductrice 30 qui est nor- malement en contact électrique avec le culot de la lampe 40 pendant le fonctionnement de la lampe La douille classique représentée comporte également une base isolante 31 à la- quelle est fixé un plot de contact central 32 pour le con- tact final avec le contact externe lb de la lampe Des con- ducteurs 33 et 34 relient la partie extérieure 30 de la -5- douille et le plot de contact central 32, respectivement à la ligne de courant alternatif Cependant, il faut noter que la douille elle-même ne fait pas partie de l'invention De plus, bien qu'on décrive la présente invention en liaison avec une douille pour culot Edison classique, la présente invention ne s'y limite pas, mais au contraire est applica- ble à tout culot de lampe dans lequel on peut exercer une force de déformation et la maintenir lors de l'insertion de la lampe dans la douille De plus, il est également possible de relier le conducteur 28 au contact 14 et le conducteur 27 au contact externe latéral 40 du culot de la lampe. Pendant un fonctionnement normalement, on insère à fond la lampe dans la douille, auquel cas, le contact 32 s'appuie contre le contact externe 18 de la lampe déformant ainsi la rondelle 10 de sorte que le contact 16 se déplace pour venir buter contre le contact 14 fermant ainsi un cir- cuit électrique En conséquence, dans la présente invention, il est souhaitable que la lampe soit insérée à fond dans la douille pour assurer un fonctionnement approprié. Si on retire la lampe de la douille, même allumée, la force de déformation appliquée à la rondelle 10 par le contact 32 se trouve ainsi supprimée, ce qui permet à la rondelle 10 de retrouver sa forme première dans laquelle les contacts 16 et 14 sont séparés Ainsi retirée, la lampe de la douille débranche le condensateur 22 de telle manière qu'il n'est pas permis à toute tension présente sur ce con- densateur 22 existant au moment de l'enlèvement de la lampe d'être présente de quelque manière sur les contacts externes 18 et 40 de la lampe. La rondelle 10 se compose de préférence d'un ma- tériau élastomérique isolant, résistant à haute température, tel qu'une silicone Les parties métalliques de la lampe (autres que le filament, bien sûr) se composent de préféren- ce d'un matériau bon conducteur tel que le cuivre Cepen- dant, on peut aussi utiliser quand cela convient, d'autres -6- matériaux comme l'aluminium ou le laiton Le ballast com- prend aussi de préférence un dispositif de protection contre les surtensions 26 tel qu'une varistance branchée en paral- lèle avec le filament de la lampe Ainsi, pendant des condi- tions de surtension, le dispositif 26 agit pour shunter le courant du condensateur 22 loin du filament 44 De cette manière, le circuit de ballastage protège le filament de la lampe contre de fortes pointes de tension appliquée, parti- culièrement si le condensateur n'a pas été totalement déchargé avant de réallumer la lampe La valeur R de la ré- sistance 24 est prise élevée afin qu'elle dissipe peu de puissance pendant le fonctionnement normal de la lampe Par exemple pour un condensateur de ballastage 22 ayant une ca- pacité C de 50 microfarads, une résistance R de 0,1 mégohms est efficace pour totalement décharger le condensateur en environ 5 constantes de temps soit 25 secondes A une fré- quence de 60 Hz, la puissance dissipée dans la résistance 24 pendant le fonctionnement normal de la lampe est d'environ millivatts seulement C'est une valeur entièrement accep- table Ainsi, la résistance 24 agit pour supprimer toute charge du condensateur 22 pour un stockage de la lampe en tout sécurité De plus, ceci est obtenu avec une perte mini- mum du rendement global de la lampe dûu-aux pertes par effet Joule (I R) dans la résistance 24. De plus, les contacts 14 et 16 peuvent aussi être en matériau élastique bistable pour minimiser l'apparition d'étincelles lors de l'ouverture et de la fermeture de ces contacts La figure 2 montre la présence d'un moyen mécani- que de contrainte supplémentaire 50 agissant pour assurer la séparation des contacts 14 et 16 pendant l'enlèvement de la lampe de la douille. La figure 3 illustre une lampe selon la présente invention dans laquelle le ballast contenu dans un boitier 41 est assemblé avec une ampoule sous vide transmettant la lumière 42 dans laquelle est disposé le filament à incandes- -7- cence 44 Selon une technique bien connue pour les lampes, l'ampoule 42 peut aussi renfermer un gaz inerte Dans tous les cas, dans la présente demande, on résume ces états in- ternes de l'ampoule par la désignation que l'ampoule con- tient une 'atmosphère artificielle" même dans le cas o cette atmosphère est un vide partiel Le filament 44 est supporté par des conducteurs filaires traversant un support de verre 43 De plus, l'ampoule 42 peut avoir disposé sur sa surface interne un revêtement réfléchissant les infra- rouges -Un tel revêtement assure un échauffement électrique plus efficace du filament 44. De ce qui précède, on notera que la présente in- vention fournit un moyen fiable non seulement pour ballaster capacitivement des lampes à incandescence, en particulier 1-5 -des; lampes basse tension, mais aussi un moyen fiable pour débrancher leou les élément(s) capacitif(s) de ce ballast des contacts externes de la lampe De cette manière, même après l'immédiat enlèvement de la lampe de sa douille, on peut manipuler et expédier cette lampe en toute sécurité sans problèmes associés à l'apparition de tensions capaci- tives sur les contacts De plus, on voit que le ballast de la présente invention agit pour protéger le filament lui- même contre des surtensions. -8- REVENDICAIIONS 1 Ballast pour lampe à incandescence à filament ayant des contacts électriques externes ( 18,40) qui s'ap- puient contre des contacts d'alimentation en courant élec- trique ( 30,32) lors de l'insertion de la lampe dans une douille, caractérisé en ce qu'il comprend: une combinaison d'une résistance et d'un con- densateur ( 22,24) branchés en parallèle; un moyen ( 29) pour relier un premier côté de la combinaison résistance-condensateur en parallèle à un pre- mier côté du filament ( 44) de la lampe à incandescence pour ainsi former avec celui-ci un circuit série; un moyen ( 28) pour relier le second côté de ce filament à l'un des contacts externes ( 40); et un moyen pour connecter de manière interruptive le second côté de la combinaison résistance-conducteur au second contact externe ( 18) de la lampe, l'interruption étant provoquée par l'enlèvement de la lampe de la douille. 2 Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de protection contre les surtensions ( 26) relié en parallèle avec le fi- lament. 3 Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts externes de la lampe constituent un culot Edison. 4 Ballast selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de connexion débranchable comprend une rondelle ( 10) ayant un plot conducteur ( 16) la traversant de sorte que lors de l'enlèvement de cette lampe de la douille, cette rondelle reprend sa forme première (non déformée) afin de débrancherle plot du circuit électrique série incluant le filament. Ballast selon la revendication 4, caractérisé- en ce qu'il comprend en outre un moyen de contrainte ( 50) aidant à rompre le contact lors de l'enlèvement de la lampe -9- de la douille. 6 Lampe caractérisée en ce qu'elle comprend le ballast de la revendication 1 disposé dans un boîtier ayant sur lui des contacts externes pour la connexion à une source de courant par l'intermédiaire de la douille, et une ampoule transmettant la lumière dans laquelle se trouve une atmosphère inerte et le filament, cette am- poule étant fixée au boîtier du ballast, formant ainsi un ensemble monobloc. 7 Lampe à incandescence caractérisée en ce qu'elle comprend: une ampoule sous vide, transmettant la lumière et renfermant une atmosphère inerte un boîtier de ballast supportant l'ampoule un culot à vis à une extrémité du boîtier de ballast, ce culot ayant une paire de contacts électriques externes destinés à rentrer en contact avec une source de courant électrique lors de l'insertion de ce culot dans une douille correspondante; une combinaison d'une résistance et d'un con- densateur en parallèle reliée en série avec le filament à un de ses côtés, cette combinaison étant disposée dans l e boî- tier; un moyen pour relier électriquement l'autre côté du filament à un des contacts externes du culot à vis; et un moyen pour débrancher le côté de cette com- binaison résistance-condensateur non relié au filament, de l'autre des contacts externes lors de l'enlèvement-du culot de la douille.