Brevet FR2577743A1 — publié le 19860822

La présente invention se rapporte à un disposi- tif de limitation des surintensités qui peuvent se pro- duire dans une lampe à incandescence alimentée en courant continu; elle vise, plus particulièrement, un dispositif de limitation d'un courant de décharge d'arc qui peut cir- culer dans une lampe à incandescence alimentée en courant continu lors d'un claquage du filament, ainsi que de li- mitation d'une surintensité à travers le filament de lampe. Lorsqu'on alimente une lampe à incandescence par un courant continu afin d'obtenir un éclairage sans cli- gnotement et de brillance élevée, le claquage du filament engendre instantanément un.arc qui produit un courant de décharge relativement élevé à travers le gaz de remplis- sage. L'arc a lieu presque dans une situation de court- circuit car la résistance du circuit pendant la décharge est extrêmement faible. Des mesures réelles-ont montré que le courant de décharge atteint 200 ampères lors du claquage du filament d'une lampe à incandescence de 60 watts pendant l'éclairage en courant continu de 130 volts. Le courant de décharge d'arc détériore instantanément les composants du circuit. La présente invention a pour objet un dispositif qui évite les inconvénients ci-dessus et qui limite le courant de décharge d'arc dans une lampe à incandescence alimentée en courant continu. La présente invention a également pour objet un dispositif qui effectue automatiquement une telle limi- tation de courant. Suivant la présente invention, les objectifs ci-dessus sont atteints par un dispositif comprenant une résistance faible (première résistance); une autre ré- sistance (deuxième résistance); un redresseur à diode dont la borne d'entrée est reliée en série à une source de courant alternatif à travers la première résistance et la borne de sortie est reliée en série à une lampe à incan- descence à travers la deuxième résistance; une diode de régulation de tension reliée en parallèle au redresseur à diode; un condensateur (premier condensateur) relié en parallèle aux bornes d'entrée du redresseur à diode; un autre condensateur (deuxième condensateur) relié en pa- rallèle aux bornes de sortie du redresseur à diode; un dispositif de commutation relié à la deuxième résistance; et un circuit de constante de temps relié au dispositif de commutation de sorte que celui-ci courtcircuite la deuxième résistance après un laps de temps déterminé à partir du branchement de la source de courant alternatif. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses modes de réalisation, non limi- tatifs, représentés sur les dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est le circuit de base utilisé dans l'ap- pareil suivant l'invention; Fig. 2 est la courbe d'une surintensité qui cir- cule dans le filament de lampe; Fig. 3 est la courbe d'un courant de décharge d'arc qui peut se produire dans une lampe à incandescence lors du claquage du filament; et Fig. 4 est un schéma d'un circuit dans lequel chaque redresseur à diode comporte un circuit de protec- tion contre une impulsion de tension. Sur toutes les figures annexées, le repère C désigne un condensateur; D, une diode; L, une lampe à incandescence; R, une résistance; Z, une diode de régu- lation de tension; AC, une source de courant continu; et SCR, un thyristor à triode à blocage inverse. Dans le circuit représenté sur la figure 1, une source de courant alternatif AC alimente une diode de régu- lation de tension Z, un condensateur C1 (utilisé pour ab- sorber les impulsions de tension) et un redresseur à diode D, à travers une faible résistance R1 qui sert à limiter les pointes de courant dans le condensateur de lissage. La tension de sortie de la diode D est lissée en courant continu par un condensateur C2 de valeur élevée. La diode de régulation de tension Z absorbe les tension anormales qui peuvent se produire dans le circuit d'alimentation, tandis que le condensateur C1 absorbe les tensions d'impul- sion élevées afin de protéger le redresseur à diode D. La tension du condensateur C2 est appliquée aux bornes d'une lampe à incandescence L et d'une résistance R4 reliée en série à la lampe à incandescence L pour limiter les sur- intensités à travers le filament de lampe. Comme la résistance du filament de lampe est généralement de l'ordre de 10 ohms lorsque le filament de lampe est froid, l'alimentation du filament en courant con- tinu à 130 volts engendre un appel de courant qui peut at- teindre 13 ampères, ce qui peut faire claquer le filament. Si on suppose que la résistance R4 est choisie à 100 ohms, la résistance combinée devient 100 ohms + 10 ohms = 110ohms. L'alimentation de la résistance combinée en courant continu à 130 volts provoque un courant de filament initial de 1,2 ampères seulement. Ainsi, le filament de lampe est chauffé sans risque de claquage. La tension aux bornes de la résistance R4 alimen- te simultanément un thyristor à triode à blocage inverse SCR, une résistance R3 et un condensateur C3. Une résistan- ce R2 fournit une tension de déclenchement à la gâchette du thyristor à triode à blocage inverse SCR, en fonction de la constante de temps déterminée par la résistance R3 et le condensateur C3. Le thyristor SCR déclenché court- circuite la résistance R4 et la pleine tension de sortie du condensateur C2 est donc appliquée à la lampe à incan- descence L. De cette façon, la lampe à incandescence L s'allume en courant continu. La figure 2 représente la pointe de courant à travers le filament de lampe. Lorsqu'on ferme l'interrup- teur d'alimentation à l'instant to, le courant initial de filament atteint 13 ampères, comme indiqué en pointillé, car la résistance du filament est encore relativement fai- ble. Le courant initial de filament peut être réduit à un niveau de sécurité de 1,2 ampères par insertion de la résistance R4 (100 ohms). Bien que le courant de décharge d'arc dans la lampe à incandescence L puisse atteindre instantanément ampères lors du claquage du filament, l'insertion de la résistance R1 (2 ohms) ramène le courant de décharge à 50 ampères, c'est-à-dire 100 volts/2 ohms. Ainsi, on peut utiliser des diodes et des thyristors usuels ayant un courant de pointe admissible de 50 ampères, sans risque de destruction. D'autre part, la chute de tension dans la ré- sistance R1 arrête automatiquement l'arc, de manière à éviter le courant de décharge résultant de l'arc. Après cette interruption, l'arc ne se rétablit jamais même lors- que l'interrupteur d'alimentation est fermé car le fila- ment de lampe serait suffisamment endommagé. Si l'arc se rétablit, il élargit l'intervalle d'étincelle au filament et il est ensuite arrêté par la résistance R1. Ainsi, l'arc est très rapidement supprimé. Puisque le dispositif suivant l'invention limite instantanément et automatiquement de cette façon le cou- rant de décharge d'arc, les éléments de circuit tels que le thyristor et les diodes sont protégés de la détériora- tion ou de la destruction. La figure 3 représente le courant de décharge d'arc. La ligne en pointillé correspond au cas usuel et le trait plein correspond au cas de l'utilisation du dis- positif conforme à l'invention. La figure 4 illustre un circuit pour la protec- tion des redresseurs à diode contre les tensions d'impul- sion élevées qui peuvent se produire dans le circuit d'a- limentation. Des condensateurs C4, C5, C6 et C7 sont branchés en parallèle aux diodes D1, D2, D3 et D4 respec- tivement, pour absorber les tensions d'impulsion. Comme décrit ci-dessus, le dispositif suivant l'invention prolonge beaucoup la durée de vie de la lampe car il limite effectivement la pointe de courant qui se produit à la fermeture de l'interrupteur d'alimentation. En outre, le dispositif suivant l'invention évite une destruction inutile de composants coûteux du circuit autres que la lampe à incandescence, par exemple diode, thyristor, ligne de distribution et fusibles, puis- que le dispositif limite instantanément et automatiquement le courant de décharge d'arc. De plus, puisque le dispositif est simple mais très efficace pour limiter les pointes de courant, il peut être avantageusement utilisé dans des appareils d'éclaira- ge dans lesquels une lampe à incandescence est alimentée en courant continu pour obtenir un éclairage de brillance élevée, ainsi que dans des appareils d'éclairage tels que ceux qui sont prévus pour un véhicule, un microscope et pour la photographie. 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. RevendicatiQns 1. Dispositif de limitation des surintensités dans une lampe à incandescence alimentée en courant conti- nu, caractérisé en ce qu'il comprend: une résistance fai- ble(R1) ou première résistance; une autre résistance(R4) ou deuxième résistance; un redresseur à diode (D) dont la borne d'entrée est reliée en série à une source de courant alternatif à travers la première résistance et dont la borne de sortie est reliée en série à une lampe à incandes- cence (L) à travers la deuxième résistance; une diode de régulation de tension (Z) reliée en parallèle au redres- seur à diode; un condensateur(C1)ou premier condensateur, relié en parallèle aux bornes d'entrée du redresseur à diode; un autre condensateur (C2) ou deuxième condensateur branché en parallèle aux bornes de sortie du redresseur à diode; un dispositif de commutation (SCR) relié à la deu- xième résistance; et un circuit de constante de temps re- lié au dispositif de commutation de sorte que ce dernier court-circuite la deuxième résistance après un laps de temps déterminé à partir du branchement de la source de courant alternatif. 2. Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le circuit de constante de temps est un circuit de type résistif-capacitif (R3,C3). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de commutation est un thyristor à triode à blocage inverse.