Brevet FR2542559A1 — publié le 19840914

La présente invention se rapporte à un circuit de commande de commutation de charge,pour effectuer la commutation de nouveaux groupes de lampes dans des systè- mes de réglage d'éclairage utilisant une commande d'atté- nuation; elle vise, plus particulièrement, un dispositif de commande qui permet de commuter de nouveaux groupes de lampes dans l'ensemble d'éclairage, sans entraîner d'ef- fets gênants pour les personnes travaillant dans les zones éclairées par des lampes atténuées,alimentées à partir du même dispositif de commande. Il est bien connu qu'un grand nombre de groupes de lampes à décharge de gaz, par exemple des lampes fluo- rescentes, peuvent être alimentés à partir d'une source d'énergie commune et que leur émission de lumière peut être réglée par un circuit commun de commande d'atténuation. Toutefois, dans de tels dispositifs, si un nouveau groupe de lampes doit être ajouté aux groupes alimentés existants, il faut prévoir/des moyens d'application d'une tension suf- fisamment élevée au nouveau groupe, pour assurerson amor- gage adéquat. Le brevet des Etats-Unis no 4 350 935, du 21 Sep- tembre 1982, intitulé "Commande de lampes à décharge de gaz" aunom de Joel S Spira et autres, attribué à la présente de- manderesse, décrit des circuits d'application d'une énergie supplémentaire aux nouveaux groupes de lampes qui doivent être raccordés en parallèle avec d'autres groupes de lampes déjà excitéesmais réduites à une tension relativement fai- bleafin d'atténuer leur émission de lumière L'énergie sup- plémentaire est prélevée sur divers moyens de stockage d'é- nergie et la mise en oeuvre nécessite des circuits addition- nels assez compliqués. On connaît d'autres dispositifs dans lesquels, lorsque des groupes supplémentaires doivent être ajoutés à des groupes de lampes précédemment atténuées, on commute l'ensemble du circuit à la tension de pleine émission, ce qui provoque l'augmentation immédiate des lampes atténuées, de leur niveau d'éclairage atténué à leur niveau maximal, mais assure un amorçage adéquat des nouvelles lampes Tou- tefois, le clignotement dû à la variation immédiate de l'intensité lumineuse, de la valeur atténuée à la pleine valeur,est gênant pour les occupants de la zone dans la- quelle l'éclairage a été atténué Après un court laps de temps, 90 secondes par exemple, les lampes sont ramenées au réglage atténué. Suivant la présente invention, on obtient une nouvelle séquence d'alimentation d'un nouveau groupe de lampes en parallèle avec un groupe existant de lampes qui fonctionnent à un niveau atténué quelconque, la séquence ne pouvant sensiblement pas être remarquée par les occu- pants des zones contenant les lampes alimentées, tandis que l'amorçage des nouvelles lampes est assuré. Le dispositif suivant l'invention est applicable à tout type désiré de lampes à décharge de gaz y compris, mais non limitativement, tous les types de lampes fluores- centes et de lampes à décharge à forte intensité. On a constaté que, lorsque des lampes sont pous- sées d'une condition atténuée à une émission suffisamment élevée, par exemple une émission d'éclairage à 100 %, pen- dant une durée de l'ordre de 1 à 3 secondes, puis mainte- nues à 100 % pendant plus de 30 secondes environ, puis à nouveau réduites lentement au réglage d'atténuation initia- le en 30 secondes environ, l'ensemble de l'opération de commutation n'est pratiquement pas remarqué par les person- nes qui travaillent dans la zone commandée et l'amorçage des nouvelles lampes ou du nouveau groupe de lampes est as- suré Il faut noter que, lorsqu'on se réfère dans ce qui suit à une émission d'éclairage à 100 % ou à une pleine ca- pacité d'éclairage, cela désigne tout niveau d'éclairage suffisant pour un amorçage sûr de la lampe. Bien que la montée progressive à un éclairage de %, s'étendant sur une durée de l'ordre de 3 secondes, demande un peu plus longtemps pour amorcer les lampes qui sont mises en circuit que s'il y avait unsaut immédiat à %, les essais ont montré que le temps d'amorçage plus long n'entraînait pas de diminution notable de la durée de vie de la lampe. L'invention procure des avantages économiques substantiels Ainsi, elle supprime la nécessité de moyens séparés de commutation et d'alimentation en énergie sup- plémentaire pour chaque groupe de lampes commandé indivi- duellement et elle est acceptable par les utilisateurs En outre, avec la présente invention, le dispositif de comman- de peut être ajouté directement aux circuits de commande d'énergie des lampes, sans effort d'installation supplé- mentaire ou de considérations techniques de la part du client. Le dispositif suivant l'invention nécessite des moyens pour déterminer le moment o des lampes supplémen- taires ont été mises en service,indépendamment du réglage d'atténuation des lampes Cela peut être effectué par câ- blage de retour de chaque interrupteur de groupe de lampes à l'unité de commande Toutefois, le câblage nécessaire pour cet agencement peut être supprimé par utilisation d'un transformateur de courant détectant le courant total de charge du circuit de commande Ainsi, la commutation a lieu, dans la nouvelle séquence de commutation de charge,chaque fois qu'on mesure une augmentation de courant supérieure à une valeur prédéterminée,qui serait due à la mise en ser- vice de groupes supplémentaires de charge Cette détection de courant peut être effectuée entièrement dans les limites de l'unité de commande, ce qui évite un câblage supplémen- taire. L'invention procure un nouveau circuit qui est sensible à l'intensité efficace de charge et utilisé deux temporisations, à savoir une temporisation longue et une temporisation courte, introduites aux bornes positive et négative d'un comparateur Si l'intensité efficace de charge varie d'une quantité prédéterminée et si la varia- tion subsiste plus longtemps qu'une durée liée au régime transitoire de ligne qui ne doit pas déclencher une nou- velle séquence d'amorçage de lampe, le comparateur est dé- clenché pour commencer la séquence d'amorçage de lampe. Le nouveau circuit de commutation de charge peut être utilisé pour la commande de toute séquence de commutation de charge, pour tout dispositif de commande d'éclairage, mais il s'applique particulièrement au dispo- sitif décrit dans la demande de brevet N O (M-9586), citée plus haut. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limitative, représentée sur les dessins annexés dans lesquels v Fig 1 est un schéma de principe du dispositif de commande conforme à la présente invention; Fig 2 illustre schématiquement, en fonction du temps, la séquence de commande suivant l'invention; Fig 3 est un schéma de principe du circuit, con- forme à la présente invention, qui permet le démarrage de la séquence d'amorçage d'une nouvelle lampe; et Fig 4 est un schéma de détail du circuit de la figure 3. On se reporte d'abord à la figure 1 qui est un schéma de principe d'un dispositif dans lequel une source de courant alternatif fournit l'énergie à un circuit commun de commande 11 qui peut être du type décrit dans la demande de brevet précité N O (M-9586) et engendre une ten- sion de sortie ayant la configuration à encoche ou coupure représentée à droite du circuit 11 Toutefois, on peut éga- lement utiliser la caractéristique de tension de sortie d'autres circuits,par exemple celui du brevet US N 04350935. Il faut noter également que la source 10 de courant alterna- tif pourrait être une source de courant continu ou une source de tout autre type désiré. La tension de sortie du circuit commun de comman- de est appliquée à une pluralité de combinaisons de lampes et de ballasts 12,13, etc, qui sont respectivement connec- tées à la sortie du circuit de commande 11 par des inter- rupteurs muraux appropriés 14, 15 ou d'autres moyens Un grand nombre de combinaisons de lampes et de ballasts peu- vent être prévues, avec des interrupteurs muraux respec- tifs. Si l'interrupteur 14 est fermé et la combinaison 12 de lampes et ballasts est alimentée, il est probable que le niveau d'éclairage des lampes sera diminué par une coupure de largeur donnée dans la tension d'entrée à la combinaison 12 de lampes et ballasts Si on désire mainte- nant allumer également les lampes 13 par fermeture de l'in- terrupteur 15, la tension disponible à la sortie du circuit commun de commande 11 peut être trop faible pour provoquer l'amorçage des lampes à décharge de gaz dans la combinaison 13. En conséquence, et conformément à l'invention, le circuit commun de commande 11 augmente assez progressi- vement la tension appliquée aux lampes et ballasts,jusqu'à ce quela pleine tension soit appliquée à la combinaison 13 de lampes et ballasts, pour obtenir un amorçage adéquat. En même temps, l'émission de lumière des lampes de la com- binaison 12 augmente relativement graduellement, de façon à ne pas gêner les occupants de la zone éclairée par ces lampes. La figure 2 illustre une séquence de commande de niveau d'éclairage, capable d'assurer le confort des utilisateurs et l'amorçage des nouvelles lampes 13 qui doivent être mises en service Sur la figure 2, l'instant t O est l'instant de branchement d'un nouveau groupe de lam- pes A l'instant to, le réglage de niveau de lumière des lampes 12 est indiqué par les pointillés et il peut repré- senter 50 % de la pleine capacité de lumière disponible. Conformément à l'invention et comme décrit plus loin, lors de la détection de la fermeture de l'interrup- teur 14 ou de l'interrupteur de n'importe quel autre grou- pe de lampes, le circuit commun de commande 11 est action- né automatiquement pour augmenter l'émission de lumière à sa pleine intensité, en 1 à 3 secondes environ et de préférence 2 secondes environ Cette augmentation peut être conforme à toute caractéristique désirée d'augmenta- tion en fonction du temps et elle peut être exponentielle. On a constaté que les occupants de la zone éclairée par les lampes 12, à un réglage d'atténuation de 50 % par exem- ple, ne sont pas sensibles à cette variation d'intensité des lampes pendant l'intervalle de 2 secondes L'intervalle peut être réduit à 1 seconde,mais la variation se remarque alors davantage Un intervalle plus court est avantageux, puisqu'une durée réduite procure un amorçage plus sûr On a constaté que l'intervalle peut être augmenté à 3 secondes sans entraîner de détérioration permanente des lampes due à un amorçage plus lent des nouvelles lampes On a trouvé que 2 secondes sont un bon compromis entre le confort des utilisateurs et l'amorçage sûr. Une fois que la pleine tension de sortie est at- teinte, on voitsur la figure 2,que la sortie reste à cette valeur maximale pendant environ 30 secondes ou davantage, afin d'obtenir un amorçage et une stabilisation corrects des lampes Une durée plus longue peut être nécessaire pour des lampes à décharge à haute intensité. Ensuite, l'intensité d'émission de lumière de tous les groupes de lampes qui sont raccordés au circuit commun de commande 11 est réduite au niveau d'éclairage initial, indiqué en pointillé sur la figure 2, en 30 secon- des environ ou davantage Toute caractéristique désirée de décroissance en fonction du temps peut être utilisée et elle peut également être exponentielle Cette variation n'est pas sensible aux occupants des zones contenant les lampes Cette durée d'atténuation de 30 secondes facilite également la stabilisation des lampes,sans extinction. Il est souhaitable d'obtenir que la séquence d' amorçage de lampe, illustrée par la figure 2, ne soit pas déclenchée-du fait d'une impulsion passagère sur la ligne qui pourrait être prise par erreur pour une augmentation du courant de lampe résultant du branchement d'un nouveau groupe de lampes. La figure 3 représente, sous la forme d'un schéma de principe, un nouveau circuit pour empêcher le déclenche- ment intempestif de la séquence d'amorçage de lampe On voit, sur la figure 3, qu'un circuit approprié 20 est pré- vu pour mesurer l'intensité efficace totale de charge dé- bitée par la source de courant alternatif 10 Il faut noter que ce circuit est situé à gauche des interrupteurs 14,15, etc et qu'il est contenu dans le module d'alimentation principal ou le circuit de commande 11 Ainsi, un câblage extérieur ou des dispositifs de détection de commutation de charge ne sont pas nécessaires. Le signal représentatif de l'intensité efficace totale de charge est ensuite appliqué à un circuit compre- nant un dispositif 21 de temporisation longue et un dispo- sitif 22 de temporisation courte Le circuit de temporisa- tion longuet peut présenter un décalage de temps de 1,5 se- condes et le circuit de temporisation courte un décalage de temps de l'ordre de 0,2 seconde Le circuit 21 de tem- porisation longue est un circuit d'échantillonnage et de maintien qui s'ajuste aux nouveaux niveaux de charge lors- que ces niveaux varient, tels que mesurés par le circuit de lecture 20. Les sorties du circuit de temporisation sont en- suite reliées aux bornes positive et négative, respective- ment,d'un comparateur 23 qui peut être un comparateur du type LM 399 La sortie du comparateur 23 est ensuite raccor- dé à un circuit approprié 24 de déclenchement de séquence d'amorçage de lampe qui fournit une sortie appropriée à l'obtention de la caractéristique d'atténuation 'illustrée par la figure 2, par commande appropriée de la largeur de coupure du circuit commun de commande 11 représenté sur la figure 1. Le circuit de temporisation courte contrôle les variations de l'intensité efficace totale de charge et fournit une sortie dv entre les entrées du comparateur 23 Lorsque la borne négative est à un potentiel suffisam- ment plus grand que celui de l'entrée positive, le compa- rateur bascule pour engendrer la séquence d'amorçage de lam- pe illustrée par la figure 2. Les valeurs particulières des temporisations des circuits 21 et 22 doivent être choisies soigneusement Le décalage de temps du circuit 22 de temporisation courte ne peut pas être trop petit,car il en résulterait de faux déclenchements dus à des perturbations se produisant norma- lement sur la ligne Toutefois, si cette temporisation est trop longue, la sortie A v ne devient pas assez grande pour actionner le circuit 24 de séquence d'amorçage de lam- pe La temporisation longue 21 ne peut pas être-trop longue, puisque le temps de réarmement du circuit serait alors trop grand Ainsi, si une autre commutation de charge a lieu pen- dant le temps de réarmement, le circuit 24 de séquence d'a- morçage de lampe ne peut pas répondre et les nouvelles lam- pes ne peuvent pas s'amorcer Le choix des temporisations est donc crucial pour un fonctionnement correct de la sé- quence d'amorçage à rampe. La figure 4 est un schéma du circuit de réalisa- tion du schéma de principe de la figure 3 On voit, sur la figure 4, quele courant total de lampe venant de la source en courant alternatif circule à-travers l'enroulement primaire 30 d'un transformateur de courant 31 L'enroulement secondaire 32 du transformateur de courant 31 est raccor- dé à un redresseur 33 monté en pont à onde complètecom- portant une résistance de charge 34 branchée entre ses bornes en courant continu La tension appliquée à la ré- sistance 34 est directement proportionnelle au courant de lampe circulant dans l'enroulement 30. Un circuit résistif-capacitif, composé d'une résistance 35 et d'un condensateur 36, constitue le cir- cuit 21 de temporisation longue La résistance 35-peut être une résistance de 220 K et le condensateur 36 peut ê- tre un condensateur de 22 microfarad. Le circuit 22 de temporisation courte est compo- sé d'une résistance 37 et d'un condensateur 38, la résis- tance 37 pouvant être de 15 K et le condensateur 38 de 22 microfarad. Les sorties des circuits de temporisation longue et de temporisation courte sont ensuite raccordées de part et d'autre de résistances 39 et 40, respectivement, et elles sont appliquées à travers un troisième filtre,compo- sé d'une résistance 41 et d'un condensateur 42, et des dio- des 43 et 44 montées en opposition qui sont branchées en- tre les bornes d'entrée positive et négative du compara- teur 23 La sortie du comparateur 23, comme représenté sur la figure-3, est ensuite reliée au circuit 24 de séquence d'amorçage de lampe. Il est entendu que le circuit 24 de séquence d'a- morçage de lampe peut être réalisé de toute manière désirée. Il peut,par exemple,comprendre une résistance et un conden- sateur disposés dans un circuit d'affaiblissement utilisé pour régler le taux de variation d'atténuation des lampes, comme décrit dans le brevet no 4 350 935. 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 cel- le-ci. Revendications 1 Dispositif d'allumage de lampes à décharge de gaz, qui comprend: une source d'alimentation principale ( 10); au moins une combinaison ( 12,13) de lampes à décharge de gaz et de ballasts; un circuit de commande ( 11), raccordé entre la source et la combinaison de lampes et ballasts et réglant l'énergie appliquée à cette combinaison par la source d'alimentation principale etdes moyens de commuta- tion ( 14,15) qui relient le circuit de commande à la com- binaison de lampes et de ballasts; caractérisé en ce qu'il comprend un premier circuit relié aux moyens de com- mutation pour détecter les périodes o ces moyens sont ac- tionnés pour fournir l'énergie du circuit de commande à la combinaison de lampes et ballasts; un deuxième circuit relié au premier circuit et déclenché par celui-ci pour pro- voquer l'augmentation de la sortie du circuit de commande, d'une valeur initiale à une pleine capacité,de façon régu- lière et-continue pendant un premier laps de temps prédé- terminé; un troisième circuit relié au premier circuit pour provoquer le maintien du circuit de commande à pleine capacité pendant un deuxième laps de temps prédéterminé qui commence immédiatement à la fin du premier laps de temps prédéterminé; et un quatrième circuit relié au pre- mier circuit pour provoquer la diminution de la sortie du circuit de commande, de la pleine capacité à ladite valeur initiale, de façon progressive et continue, pendant un troisième laps de temps prédéterminé qui commence immédiate- ment à la fin du deuxième laps de temps prédéterminé. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit comprend des moyens ( 20) de détection de courant, reliés à la sortie du circuit de com- mande ( 11) pour fournir un signal proportionnel au courant de sortie du circuit de commande; et un circuit logique relié aux moyens de détection de courant pour mettre en service le deuxième circuitlorsque le courant de sortie du circuit de commande augmente avec un taux de variation, en fonction du temps,supérieur à une valeur de seuil pré- déterminée. 3 Procédé de branchement d'une première pluralité de lampes à décharge de gaz en parallèle avec une deuxiè- me pluralité de lampes à décharge de gaz qui sont alimen- tées par une source d'énergie, une première tensiondinfé- rieure à sa pleine valeur nominale,étant appliquée à la deuxième pluralité de lampes pour atténuer l'émission de lumière de cette deuxième pluralité à une valeur inférieu- re à sa pleine capacité d'éclairage possible; le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à raccor- der la première pluralité de lampes en parallèle avec la deuxième pluralité de lampes; augmenter la tension ap- pliquée aux première et deuxième pluralités de lampes à une deuxième tension qui est supérieure à la première ten- sion et qui est assez élevée pour assurer l'amorçage de la deuxième pluralité de lampes, cette augmentation s'effec- tuant sur une durée assez longue pour éviter une variation instantanée du niveau d'éclairage du premier groupe de lam- pes; maintenir ensuite la deuxième tension,pendant une deu- xième période qui est au moins assez longue pour permettre à la deuxième pluralité de lampes d'atteindre un état d'al- lumage stable; et réduire ensuite la tension appliquée aux première et deuxième pluralités de lampes à la première ten- sion, pendant une troisième période qui est au moins assez longue pour que la diminution du niveau d'éclairage ne soit pas remarquée par des observateurs ordinaires. 4 Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la première période est de 1 à 30 secondes. Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractéri- sé en ce que les deuxième et troisième périodes sont supé- rieures à 30 secondes environ. 6 Procédé suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en que la deuxième tension est la pleine ten- sion nominale. 7 Procédé suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les première et deuxième plurali- tés de lampes sont des lampes fluorescentes. 8 Circuit de commande pour déclencher une opération de commande de commutation de charge en réponse au bran- chement d'une première pluralité de lampes à décharge de gaz en parallèle avec une deuxième pluralité de lampes, cette deuxième pluralité de lampes étant excitée à un é- tat inférieur à l'éclairage complet; ledit circuit de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend des mo- yens ( 20) de mesure du courant de charge, pour mesurer le courant total de charge vers les première et deuxième pluralités de lampes; un circuit ( 21) de temporisation longue et un circuit ( 22) de temporisation courte, reliés chacun aux moyens de mesure du courant de charge et four- nissant des sorties temporisées respectivesen réponse à une variation dans la sortie des moyens de mesure du cou- rant de charge; et un circuit comparateur ( 23) comportant une première et une-deuxième entrées,reliées aux sorties du circuit de temporisation longue et du circuit de tempo- risation courte respectivement, et comportant une sortie qui change d'état chaque fois que la sortie du circuit de temporisation courte atteint une valeur donnée par rapport à la sortie du circuit de temporisation longue; le change- ment d'état de cette sortie du comparateur provoquant une opération de commutation de charge telle que la tension appliquée aux première et deuxième pluralités de lampes augmente pour assurer l'amorçage de la première pluralité de lampes. 9 Circuit de commande suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de temporisation longue et le circuit de temporisation courte sont des circuits composés d'une résistance et d'une capacité ( 35,36; 37,38). Circuit de commande suivant la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le circuit de temporisation longue présente un décalage de temps de 1,5 seconde envi- ron et le circuit de temporisation courte présente un dé- calage de temps de 0,2 seconde environ.