Brevet FR2570918A1 — publié le 19860328

CIRCUIT POUR L'EXPLOITATION D'UNE LAMPE A DECHARGE La présente invention concerne un circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge, comprenant un ballast à transistor qui sert à alimenter la lampe à partir d'un réseau de tension alternative ou en service de secours, à partir d'une batterie rechargeable, et un transformateur à au moins trois enroulements, dont le premier peut recevoir une injection de courant alternatif à haute fréquence produit par le ballast à transistor et dont le deuxième est branché sur la lampe à décharge. Un tel circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge est connu grâce au livre technique BBC de C.H. Sturm : "Vorschaltgeràte und Schaltungen für Niederspannungs Entladungslampen", Girardet-Verlag, Essen, 1974, page 336. Dans le cas connu, un convertisseur continualternatif à deux transistors travaillant en push-pull sert de ballast. Le transformateur est constitué comme transformateur à fuite, dont le troisième enroulement sert à l'alimentation en tension du circuit de commande du convertisseur continu-alternatif. Ce montage connu présente l'avantage que ledit convertisseur peut servir, aussi bien en fonctionnement sur réseau que sur batterie, à-l'alimentation de la lampe fluorescente. Il présente cependant l'inconvénient que la tension de la batterie rechargeable doit être adaptée à celle du secteur alternatif. De plus, le convertisseur continu-alternatif est bloqué pendant la charge. Une autre configuration de circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge est connu par la demande de brevet DE NO 31 37 940. Dans ce cas, le ballast électronique présente un circuit oscillant série dont le condensateur est connecté en parallèle avec la lampe à décharge. L'arrivée de courant au circuit oscillant série se fait par l'intermédiaire d'une bobine avec commande par un unique élément électronique qui est ouvert ou verrouillé en fonction du courant du circuit oscillant. Dans cette configuration de circuit, il n'est cependant pas prévu d'alimenter, en service de secours, la lampe à décharge par une batterie. Il s T ensuit qu'il manque aussi toute indication sur la façon dont doit être chargée une telle batterie en service normal. D'après la demande de brevet DE nO 31 49.993 est connue, à ce propos, une configuration de circuit pour une lampe à décharge, dans laquelle la lampe, en service de secours, peut être alimentée, par l'intermédiaire d'un convertisseur continu-alternatif, à partir d'une batterie d'accumulateur. Ce convertisseur continu-alternatif n'est déclenché qu'en service de secours. La mise en oeuvre d'un ballast électronique ou d'un convertisseur continu-alternatif en service d'alimentation sur réseau n'a pas été prévue. Partant de là, la tache qui est à la base de l'invention, c' est d'indiquer une configuration de circuit pour l'utilisation d'une lampe à décharge du type mentionné au début, permettant un service de secours par l'alimentation de la lampe à partir d'une batterie, cette configuration devant permettre l'utilisation d'éléments aussi nombreux que possible du circuit aussi bien en service de secours qu'en service d'alimentation sur réseau, ainsi qu'une charge de la batterie pendant que la lampe est alimentée par le réseau, la tension de la batterie, en outre, ne devant pas dépendre de la tension alternative du réseau. Cette tâche est résolue par le fait que le troisième enroulement du transformateur est relié, par l'intermédiaire d'une diode, à la batterie rechargeable. Les avantages réalisables par l'invention consistent particulièrement dans le fait que les frais de composants se trouvent considérablement réduits du fait de l'utilisation de certains composants à la fois tant en service réseau qu'en service de secours. Grâce à l'utilisation du transformateur à trois enroulements au minimum, on n'est pas obligé d'employer d'autres dispositifs limiteurs de courant tels qu'inductances ou résistances à forte perte. La puissance totale dissipée dans le luminaire, qui se compose des différentes puissances dissipées dans la lampe à décharge même, dans le ballast et dans le chargeur de batterie s'élève, pour la configuration de circuit proposée à seulement la moitié environ de la puissance dissipée dans des circuits comportant des ballasts (à bobine d'induc- tion) traditionnels, et seulement à 2/3 environ de la puissance dissipée dans des circuits à convertisseur continu-alternatif. Par ailleurs, la configuration de circuit proposée peut être adaptée simplement à n'importe quelle tension de batterie. Des avantages supplémentaires de l'invention peuvent être relevés dans la description qui suit. Suivant-une autre caractéristique de l'inventiona une prise divisant le premier enroulement en deux enroule- ments partiels est reliée à la batterie. De préférence, la première borne du premier enroulement peut recevoir la tension de réseau redressée par l'intermédiaire d'un premier contact de relais ferme en service d'alimentation par réseau et la prise peut recevoir la tension de batterie par l'intermédiaire d'un second contact de relais fermé en service de secours, la deuxième borne du premier enroulement étant reliée au ballast à transistor. Les bornes de l'enroulement de commande du relais actionnant les contacts de relais sont avantageusement sur les bornes de tension continue du redresseur. Le ballast à transistor peut être relié au redresseur par l'intermédiaire d'une résistance non linéaire variable en fonction de la tension. Suivant une variante,le transformateur comporte un quatrième enroulement pouvant recevoir, en mode d'alimentation par le réseau, le courant alternatif à haute fréquence produit par un deuxième ballast à transistor relié à la batterie. De préférence, le deuxième ballast à transistor est relié, par l'intermédiaire d'un transistor, à la batterie. La connexion de commande du transistor peut être reliée à un diviseur de tension disposé entre les bornes de la batterie, ce diviseur étant branché, à travers une résistance, sur la résistance limitratrice d'intensité. La batterie peut être reliée, par une résistance limitratrice dtintensité, au troisième enroulement. Le redresseur peut être relié, par une diode, au premier enroulement. L'invention est expliquée ci-après avec l'aide des formes d'exécution représentées aux dessins; sur ces derniers: la figure 1 montre une première variante de configuration de circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge avec un transformateur à quatre enroulements; la figure 2 montre une deuxième variante de configuration de circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge avec un transformateur à trois enroulements. Dans la figure 1 est représentée une première variante de circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge. Les bornes de raccordement du circuit au réseau, reliées à un filtre 1, sont désignées par L et N. Un redresseur à double alternance 2 est branché, par ses deux bornes de tension alternative, à la sortie du filtre 1. La borne positive du redresseur 2 est reliée, par l'intermédiaire d'une diode 3, à la première borne du premier enroulement 4 d'un transformateur 5. La deuxième borne de cet enroulement 4 est raccordée, par l'intermédiaire du circuit collecteurémetteur d'un transistor 6, à la borne négative du redresseur 2. La base du transistor 6 est raccordée à un premier générateur d'impulsions 7 dont les bornes de raccordement à la tension continue sont connectées aux deux bornes de tension continue du redresseur 2. Entre ces bornes de tension continue se trouve en outre un condensateur de filtrage 8. Le transformateur 5 possède un second enroulement 9 dont la première borne est, par l'intermédiaire d'un condensateur 10, reliée à la première électrode 11 d'une lampe à décharge 12. La deuxième électrode 13 de la lampe 12 est branchée à la deuxième borne de l'enroulement 9. Entre les deux électrodes 11 et 13 est placé un condensateur 14. Le transformateur 5 présente un troisième enroulement 15, dont la première borne est reliée, par une diode 16 et un condensateur 17, à la deuxième borne 18 du même enroulement. A la borne 18 sont en outre connectés l'émetteur d'un transistor 19, la borne de tension continue négative d'un second générateur d'impulsions 20, la première résistance 21 d'un diviseur de tension, ainsi que la borne négative d'une batterie d'accumulateur 22. La première borne 23 d'un quatrième enroulement 24 du transformateur 5 est reliée à la borne positive de la batterie 22, à une résistance limitratrice d'intensité 25, à la seconde résistance 26 du diviseur de tension et à l'émetteur d'un transistor 27. Le collecteur de ce dernier est connecté à la borne de tension continue positive dusecond générateur d'impulsions 20. La base du transistor 27 est raccordée au point commun de liaison des deux résistances 21 et 26 du diviseur de tension. A ce point de liaison est également connectée une résistance 28 qui, par ailleurs, est reliée à la résistance 25 limitratrice d'intensité, à la diode 16 et au condensateur 17. Les quatre enroulements 4, 9, 15 et 24 du transformateur 5 possèdent un noyau de fer commun. On va redécrire ci-après le mode de fonctionnement de la configuration de circuit selon la figure 1. En alimentation par le réseau, la tension alternative de ce dernier, qui se trouve aux bornes de raccordement L et N du réseau, est redressée par le redresseur 2. La tension de réseau redressée, soutenue par le condensateur de filtrage 8 et apparaissant à la sortie du redresseur est appliquée au générateur d'impulsions 7 qui attaque périodiquement le transistor 6 en mode impulsionnel. Ceci provoque un courant alternatif primaire à haute fréquence passant par le redresseur 2, la diode 3, le premier enroulement 4 et le transistor 6. L'énergie amenée à l'enroulement 4 est, par l'effet de transformateur, transmise aux enroulements 9 et 15. Il en résulte un courant alternatif secondaire à travers le second enroulement 9, le condensateur 10 et la lampe à décharge 12. Le condensateur 14 sert au préchauffage des électrodes 11 et 13 au démarrage de la lampe 12. Il en résulte de plus un courant secondaire continu dans le troisième enroulement 15, la diode 16, la résistance limitatrice d'intensité 25 et la batterie 22, cette dernière étant aussi en même temps chargée pendant le fonctionnement de la lampe à décharge 12. Le condensateur 17 sert à filtrer le courant de charge. Etant donné que, grâce à la résistance 28, le potentiel au diviseur de tension, constitué des résistances 21 et 26, de la base du transistor 27 est déplacé vers les valeurs positives, ce transistor reste bloqué en présence de la tension du réseau. Par conséquent, il n'est pas délivré de tension de commande au générateur d'impulsions 20 et le transistor 19 reste lui aussi bloqué. Lors d'une coupure de la tension du réseau, la tension de la batterie 22 est présente au diviseur de tension 21, 26. Le transistor 27 se met à conduire et met ainsi le générateur d'impSilsions 20 à la tension de la batterie 22. Il s'ensuit qu'en service de secours le générateur d'impulsions 20 attaque le transistor 19 en régime impulsionnel périodique, d'où production d'un courant primaire alternatif de la batterie 22 par le quatrième enroulement 24 et le transistor 19. L'énergie amenée à l'enroulement 24 est transmise par effet de transformateur à l'enroulement 9. Il s'ensuit un courant secondaire alternatif dans l'enroulement 9, le condensateur 10 et la lampe à décharge 12, ce qui signifie que cette dernière est alimentée en service de secours par la batterie en cas de coupure de la tension du réseau. Le rapport de transformation - ou le sens d'enroulement - des enroulements 15 et 24 est calculé de telle façon que, lorsque le générateur d'impulsions ZO est en service, aucun courant ne passe par la diode 16. L'attaque du générateur d'impulsions 7 est, pendant le fonctionnement du générateur dtimpul- sions 20, empêchée par la diode 3, et le transistor 6 reste donc bloqué. Sur la figure 2 est représentée une seconde variante de configuration d'un circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge. On a prévu ici aussi le filtre 1 avec les bornes L et N de raccordement au réseau, ainsi que le redresseur 2 branché sur ledit filtre. Entre les bornes positives du redresseur 2 et de la diode 3 se trouve un premier contact 29 d'un relais 30. Les bornes de l'enroule- ment de commande du relais 30 sont reliées aux bornes de tension continue du redresseur 2. La diode 3 est connectée à la première borne du premier enroulement 31 d'un transformateur 32. La deuxième borne de l'enroulement 31 est reliée, par l'intermédiaire du circuit collecteur-émetteur du transistor 6, à la borne négative du redresseur 2. A la borne négative du redresseur 2 sont également connectés la borne négative de la batterie 22, le condensateur 8 et la borne négative de tension continue du générateur d'impulsions 7. L'enroulement 31 comporte une prise 33 qui le divise en deux enroulements partiels 31a et 31b et qui est reliée, par l'intermédiaire d'un second contact 34 du relais 30, à la borne positive de la batterie 22 et à une résistance 35 de limitation du courant. Cette résistance 35 est, par ailleurs, connectée à une résistance non linéaire 36 variant en fonction de la tension, à la cathode d'une diode 37 et à la borne positive de tension continue dugéné- rateur d'impulsions 7. La résistance non linéaire 36 et la condensateur 8 sont, par ailleurs, reliésùau point commun de connexion de la diode 3 et du premier contact de relais 29. La base du transistor 6 est, ici aussi, reliée au générateur d'impulsions 7. Le transformateur 32 possède un deuxième enroulement 38 et un troisièmesenroulement 39, les enroulements 31 et 38 d'une part, ainsi que 31 et 39 d'autre part, possédant pour chaque paire un noyau de fer commun. La première borne du troisième enroulement 39 est reliée à l'anode de la diode 37, tandis que la deuxième borne de ce même enroulement est connectée à la borne négative de la batterie 22. Le deuxième enroulement 38 du transformateur 32 est, comme le décrit la figure 1, branché sur le condensateur 10, la lampe à décharge 12 et le condensateur 14. Le mode de fonctionnement de la configuration de circuit selon la figure 2 est décrit ci-après. En mode d'alimentation par le réseau, la tension alternative existant aux bornes L et N de celui-ci est redressée par le redresseur 2. L'enroulement de commande du relais 30 se trouve sous tension et est excité. Ceci provoque la fermeture du contact de relais 29 et l'ouverture du contact de relais 34. A la suite de cela, le générateur d'impulsions 7 est mis sous tension par l'intermédiaire de la résistance 36 et attaque périodiquement le transistor 6 en régime impulsionnel, la résistance 36 servant au démarrage du convertisseur 6, 7, 32 lorsque la batterie 22 est profondément déchargée. Il en résulte un courant alternatif primaire à haute fréquence passant par le redresseur 2, le contact de relais 29, la diode 3, l'enrou- lement 31 et le transistor 6. L'énergie amenée à l'enroulement 31 est, par l'effet de transformateur, transmise aux enroulements 38 et 39. Il s'ensuit un courant alternatif secondaire passant par l'enroulement 38, le condensateur 10 et la lampe à décharge 12. Le condensateur 14 sert, ici encore, au préchauffage des électrodes 11 et 13 lors du démarrage de la lampe 12. Il en résulte en outre un courant secondaire redressé traversant l'enroulement 39, la diode 37, la résistance limitatrice d'intensité 35 et la batterie 22, grâce à quoi la batterie 22 est, en même temps, chargée pendant le fonctionnement de la lampe à décharge 12. Lors d'une coupure de la tension du réseau, le relais 30 retombe, provoquant l'ouverture du contact de relais 29 et la fermeture du contact de relais 34. Simultanément, la tension de la batterie 22 est présente à la résistance 35 et au générateur d'impulsions 7. A la suite de cela, le générateur d'impulsions 7 attaque le transistor 6 en régime impulsionnel périodique au cours du service de secours, ce qui provoque un courant alternatif primaire à haute fréquence de la batterie 22 par l'enroulement partiel 31b et le transistor 6.Ainsi, alors qu'en cours d'alimentation par le réseau c'est la totalité de l'enroulement 31 qui fonctionne comme enroulement primaire, en service de secours avec alimentation par la batterie de la lampe à décharge 12, pour l'adaptation à la tension de batterie, c'est seulement l'enroulement partiel 31b du transformateur 32 qui joue le rôle d'enroulement primaire du convertisseur. L'énergie amenée à l'enroulement partiel 31b est, par l'effet de transformateur, transmise à l'enroulement 38. Il s'ensuit un courant alternatif secondaire dans l'enrou- lement 38, le condensateur 10 et la lampe de décharge 12, ce qui signifie que cette dernière est alimentée par la batterie 22 en service de secours, quand la tension du réseau vient à manquer. Les deux circuits, selon la figure 1 et la fi figure 2, réduisent, particulièrement pour des luminaires de secours à lampes fluorescentes de faible puissance, la puissance dissipée dans le luminaire de secours, car la puissance dissipée des ballasts classiques est ici à peu près égale à la puissance nominale des lampes. Les ballasts électroniques ou- convertisseurs continu-alternatifs travaillent au contraire avec un rendement de 90 t environ. Grâce à la réduction de la puissance dissipée dans le luminaire de secours, la contrainte thermique des batteries et des composants électroniques, qui y sont sensibles, est considérablement réduite. REVENDICATIONS 1. Circuit pour l'exploitation d'une lampe à décharge, comprenant un ballast à transistor qui sert à alimenter la lampe à partir d'un réseau de tension alternative ou en service de secours à partir d'une batterie rechargeable, et un transformateur à au moins trois enroulements, dont le premier peut recevoir une injection de courant alternatif à haute fréquence produit par le ballast à transistor et dont le deuxième est branché sur la lampe à décharge, caractérisé par le fait que le troisième enroulement (15, 39) du transformateur (5, 32) est relié, par l'intermédiaire d'une diode (16, 37), à la batterie rechargeable (22). 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une prise (33) divisant le premier enroulement (31) en deux enroulements partiels (31a, 31b) est reliée à la batterie (22). 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première borne du premier enroulement (31) peut recevoir la tension de réseau redressée par l'intermédiaire d'un premier contact de relais (29) fermé en service d'alimentation par réseau et que la prise (33) peut recevoir la tension de batterie par l'intermédiaire d'un second contact de relais (34) fermé en service de secours, la deuxième borne du premier enroulement étant reliée au ballast à transistor (7, 6). 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les bornes de l'enroulement de commande du relais (30) actionnant les contacts de relais (29 et 34) sont branchées aux bornes de tension continue du redresseur (2). 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé par le fait que le ballast à transistor (7, 6) est relié, par l'intermédiaire d'une résistance non linéaire variable en fonction de la tension (36), au redresseur (2). 6. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transformateur (5) comporte un quatrième enroulement (24) pouvant recevoir, en mode d'alimentation par le réseau, le courant alternatif à haute fréquence produit par un deuxième ballast à transistor (20, 19) relié à la batterie (22). 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le deuxième ballast à transistor (20, 19) est relié, par l'intermédiaire d'un transistor (27), à la batterie (22). 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la connexion de commande du transistor (27) est reliée à un diviseur de tension (21, 26) disposé entre les bornes de la batterie (22), ce diviseur étant branché, à travers une résistance (28), sur la résistance limitatrice d'intensité (25). 9. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la batterie (22) est reliée, par une résistance limitatrice d'intensité (25, 35), au troisième enroulement (15, 39). 10. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le redresseur (2) est relié, par une diode (3), au premier enroulement (4, 31).