Brevet FR2546356A1 — publié le 19841123

La présente invention se rapporte à un disposi- tif d'alimentation en énergie électrique; elle vise, plus particulièrement, une alimentation pour l'allumage d'une lampe à incandescence à haute luminosité. Dans une-lampe à incandescence comportant un fi- lament, par exemple un filament de tungstène, la résistan- ce d'un filament non allumé est beaucoup plus faible, en général de l'ordre du dixième, que celle du filament à l'é- tat incandescent Par exemple, la résistance d'une lampe à incandescence de 100 watts est de l'ordre de 100 ohms lorsqu'elle est allumée, tandis que sa résistance est infé- rieure à 1 Q ohms lorsqu'elle est éteinte Comme la tension maximale d'alimentation d'une lampe pour courant alterna- tif de 100 volts monte jusqu'à 141 volts, la lampe à incan- descence reçoit inévitablement un courant d'appel à l'allu- mage de 14 ampères,lorsqu'elle est branchée sur des conduc- teurs à la tension de pointe En conséquence, ce fort cou- rant d'appel est une cause importante de claquage du fila- ment. La présente invention a pour objet de diminuer le niveau du courant d'appel à l'allumage dans une lampe à incandescence Suivant l'invention, une impédance est reliée en série avec la lampe à incandescence, de sorte que la lampe à incandescence reçoit un courant alternatif à travers l'impédance, lorsqu'on allume la lampe et jus- qu'à ce que son filament soit suffisamment chaud, l'impé- dance étant ensuite mise hors circuit. La présente invention est décrite ci-après avec référence à des dispositifs utilisant une alimentation en courant alternatif à 100 volts mais elle peut être mise en oeuvre de diverses façons, avec d'autres distributions d'é- clairage, indépendamment de la fréquence ou de la tension. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitati- ves, représentées sur les dessins annexés dans lesquels: Fig 1 représente un circuit dans lequel une ré- sistance en série est court-circuitée par un thyristor bi- directionnel à triode qui est commandé par une alimentation au moyen d'un transformateur, Fig 2 est un schéma d'un circuit dans lequel un thyristor bidirectionnel à triode est commandé par un cou- rant obtenu au moyen d'un redresseur alimenté par une sour- ce de courant alternatif, Fig 3 représente un circuit qui utilise un con- densateur à la place de la résistance en série, Fig 4 représente un circuit dans lequel un re- lais est utilisé pour court-circuiter une résistance en sé- rie, Fig 5 est un schéma d'un circuit dans lequel une source de courant alternatif est redressée par un pont à diodes pour obtenir un courant continu qui alimente l'en- semble d'un circuit comprenant un dispositif de constante de temps et une lampe à incandescence, et Fig 6 est une courbe de la tension en fonction du temps, pour les circuits représentés sur les figures 1, 2, 3, 4 ou 5. Sur les figures 1 à 5, S désigne un interrupteur ou un contact de relais; R, une résistance; C, un conden- sateur; T, un transformateur; DCR, un thyristor bidirec- tionnel à triode; D, une diode ou un pont à diodes; L, un relais; et Z, une lampe à incandescence. Dans le dispositif représenté sur la figure 1, lorsqu'on ferme l'interrupteur d'alimentation 51, un cou- rant alternatif circule dans le circuit de retour, à travers une résistance R, un pont à diodes D et une lampe à incan- descence Z, de façon à charger un condensateur C 2 et égale- ment à allumer la lampe à incandescence Z Simultanément, le courant alternatif engendré à l'enroulement secondaire d'un transformateur T charge un condensateur C 1 i à travers un pont à diodes D 1 Après un laps de temps prédéterminé, un signal en courant continu est envoyé à la gâchette du thyristor bidirectionnel à triode DCR, à travers une ré- sistance R 1, et le thyristor DCR devient conducteur, ce qui court-circuite la résistance en série R Ainsi, la lam- pe à incandescence Z reçoit la pleine puissance du pont à diodes D. On suppose qu'une lampe à incandescence Z de watts est branchée sur une alimentation en courant al- ternatif Puisque sa résistance à l'état éteint est de l'ordre de 10 ohms, la lampe à incandescence reçoit donc un courant d'appel à l'allumage de 14 ampères, lorsque l'a- limentation en courant alternatif est envoyée à sa tension de pointe à la lampe à incandescence Si on fixe la valeur de la résistance R à 60 ohms et si on relie cette résistan- ce en série avec la lampe à incandescence, l'intensité du courant alternatif qui circule est de 2 ampères,puisque la résistance totale du circuit est de 70 ohms Le passage d'un courant alternatif de 2 ampères porte la lampe à incan- descence à l'état de chauffage au rouge A ce moment, le thyristor DCR devient conducteur et court-circuite la résis- tance en série, ce qui permet l'éclairage à pleine puissan- ce de la lampe à incandescence La variation du courant dans le circuit,en fonction du temps, est illustrée par la figure 6, sur laquelle le chiffre " 1 " indique l'instant de fermeture de l'interrupteur d'alimentation 51 et le chiffre " 2 " indique l'instant o la résistance en série R est court- circuitée L'intervalle de temps entre " 1 " et " 2 " peut être réduit ou augmenté à volonté, par modification des constan- tes de circuit du dispositif de constante de temps compre- nant le condensateur C 1 et la résistance R 1 En général, cet intervalle est de 5 à 10 cycles, pour la fréquence d'une source d'alimentation en courant alternatif à 60 Hz Dans le circuit représenté sur la figure 1, l'introduction d'un condensateur C 2 de forte capacité et d'une résistance de charge R 3 entre les branches du pont à diodes a pour but d'éviter la production d'une étincelle électrique résul- tant de l'envoi d'un courant excessif, qui pourrait être engendrée lors de la manoeuvre de l'interrupteur 52. La figure 2 représente un autre mode de réalisa- tion de l'invention, dans lequel le transformateur T est supprimé Dans ce circuit, un courant alternatif à travers une résistance R 1 est redressé par une diode D 1 et la dé- charge du condensateur C 1 du circuit de constante de temps est envoyée à la gâchette du thyristor DCR. La figure 3 illustre un autre mode de réalisa- tion de l'invention, dans lequel un condensateur non po- laire C est utilisé à la place de la résistance en série. Le condensateur non polaire C donne une impédance sensible- ment égale à celle qui est calculée par l'équation R = 1/21 f C, o f est la fréquence de l'alimentation en courant alternatif. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de l'invention, qui utilise un contact S d'un relais L à la place du thyristor bidirectionnel à triode DCR des figu- res 1, 2 ou 3 Dans ce circuit, un courant sortant d'une résistance R 1 est redressé par une diode D 1 et charge un condensateur Cl Après un laps de temps prédéterminé, le courant de décharge du condensateur C 1 est envoyé dans la bobine du relais L pour court-circuiter la résistance en série R Cette dernière peut être remplacée par un conden- sateur, de la même façon que dans le circuit représenté sur la figure 3. La figure 5 illustre un autre mode de réalisation dans lequel une source de courant alternatif est d'abord redressée par un pont à diodes D, de manière à obtenir un courant continu qui commande ensuite le thyristor bidirec- tionnel à triode DCR pour court-circuiter la résistance en série R Dans ce circuit, une tension continue est appli- quée à la gâchette du thyristor DCR, à travers une résis- tance R 2, pour déclencher le thyristor après un laps-de temps déterminé par le circuit de constante de temps com- prenant la résistance R 1 et le condensateur C, afin de court-circuiter la résistance en série R. Comme il apparaît à la description ci-dessus, le dispositif d'alimentation conforme à l'invention évite ef- fectivement le passage d'un fort courant d'appel dans une lampe à incandescence, lors de l'allumage Puisque les constantes de circuit du présent dispositif d'alimentation peuvent être modifiées de façon appropriée, pour correspon- dre à la tension et à la fréquence d'une distribution d'é- clairage à utiliser, ainsi qu'aux caractéristiques nomina- les d'une lampe à incandescence, toute lampe à incandescen- ce peut fonctionner avec utilisation du présent dispositif d'alimentation, pourvu que la lampe à incandescence compor- te un filament Ainsi, en plus des lampes à incandescence à filament de tungstène, d'autres lampes à incandescence destinées à des applications particulières peuvent être com- mandées au moyen du présent dispositif Comme exemple de telles lampes à incandescence, on peut citer des lampes pour éclairage de rues, de portes d'entrée, de salons, de microscopes, de véhicules, de publicité et de signalisation. En outre, le présent dispositif d'alimentation fournit une énergie en courant continu et une source de lumière pour une caméra à grande vitesse peut également être alimentée par ce dispositif. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1 Dispositif d'alimentation électrique pour l'alluma- ge d'une lampe à incandescence à haute luminosité, caracté- risé en ce qu'il comprend un circuit de constante de temps (C 1, R 1), un-redresseur (D) et un dispositif de commuta- tion (DCR) raccordés de sorte que la sortie du redresseur est envoyée à une lampe à incandescence (Z), à travers l'impédance pendant un certain temps déterminé par le cir- cuit de constante de temps, et de sorte que le dispositif de commutation devient conducteur et court-circuite l'im- pédance (R) à la fin de ce laps de temps, pour permettre à la lampe à incandescence de recevoir la pleine puissance du redresseur du fait de la mise hors circuit de l'impé- dance. 2 Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1, qui comprend un interrupteur d'alimentation ( 51), une impédance (R), un premier redresseur (D 1), un circuit de constante de temps (R 1, C 1), un deuxième redresseur (D) et un dispositif de commutation (DCR) comportant une électrode de conduction et une électrode de commande, caractérisé en ce que ces composants sont raccordés comme suit: (a) la sortie du premier redresseur (D 1) est reliée à l'électrode de commande du dispositif de commutation (DCR) à travers le circuit de constante de temps (R 1, C 1); (b) l'impédance (R), l'interrupteur d'alimentation ( 51) et le deuxième redresseur (D) sont reliés en série; (c) l'électrode de conduction du dispositif de commuta- tion (DCR) est raccordée en parallèle avec l'impédance (R); et (d) l'interrupteur d'alimentation (S) est raccordé de façon à ce que sa manoeuvre commande l'envoi d'énergie élec- trique à l'ensemble du circuit. 3 Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de commutation est un thyristor bidirectionnel à triode (DCR) ou un relais (L). 4 Dispositif d'alimentation suivant l'une des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que l'impédance est une résistance (R), une capacité (C) ou une inductance, et en ce que le circuit de constante de temps est de préférence constitué essentiellement d'un condensateur (C 1) et d'une résistance (R 1). Dispositif d'alimentation suivant dications 2 à 4, caractérisé en ce que le seur (D 1) reçoit un courant alternatif, à formateur (T). 6 Dispositif d'alimentation suivant dications 2 à 4, caractérisé en ce que le seur (D 1) reçoit un courant alternatif, à sistance (R 1). 7 Dispositif d'alimentation suivant l'une des reven- premier redres- travers un trans- l'une des reven- premier redres- travers une ré- l'une des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que l'impédance (R) est déterminée pour compenser la différence de résistance du filament de la lampe à incandescence à température ambian- te et à l'état incandescent. 8 Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur d'ali- mentation, un premier redresseur, un circuit de constante de temps, une impédance, un deuxième redresseur et un dis- positif de commutation comportant une électrode de conduc- tion et une électrode de commande, raccordés de sorte qu'une lampe à incandescence (Z) reçoit une énergie élec- trique à travers l'impédance (R) et le deuxième redresseur (D) pendant un temps déterminé par le circuit de constante de temps (R 1, C 1), après fermeture de l'interrupteur d'ali- mentation ( 51), et de sorte que le dispositif de commuta- tion (DCR, L) devient conducteur et court-circuite l'impé- dance à la fin du dit temps, pour permettre à la lampe à incandescence de recevoir une énergie électrique à travers le deuxième redresseur. 9 Dispositif d'alimentation suivant l'une des revendi- cations 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit de constan- te de temps est déterminé de manière à court-circuiter l'impédance à la fin de 5 à 10 cycles de courant alternatif après fermeture de l'interrupteur d'alimentation. 10 Dispositif d'alimentation suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur d'alimentation, un redresseur, un circuit de constante de temps, une impédance et un dispositif de commutation com- portant une électrode de conduction et une électrode de commande, raccordés de sorte qu'une sortie en courant con- tinu du redresseur est envoyée à une lampe à incandescence, à travers l'impédance, pendant un temps déterminé par le circuit de constante de temps, après fermeture de linter- rupteur d'alimentation, et de sorte que le dispositif de commutation devient conducteur et court-circuite l'impédan- ce à la fin du dit temps, de manière à envoyer directement la sortie du redresseur à la lampe à incandescence.