Brevet FR2578708A1 — publié le 19860912

Aff. Nicolas 2 Dispositif d'éclairage, notamment pour caisson indi:-- cateur d'aéroport. L'invention se situe dans les domaines de l'éclairage public ou destiné au public. On connait déjà des installations d'éclairage compre- nant un circuit d'alimentation de puissance en cou- rant alternatif, du genre boucle de courant régulé. Une telle boucle de courant régulé, qui opère en géné- ral en moyenne tension alternative, parcourt en série les enroulements primaires de transformateurs moyenne tension/basse tension. Par leurs secondaires, ces transformateurs alimentent à leur tour chacun une plu - ralité de dispositifs d'éclairage, montés électrique- ment en série, et appartenant à des caissons indica- teurs respectifs. De tels caissons indicateurs sont souvent utilisés, en particulier dans les aéroports. Leur face avant est munie d'une indication destinée aux utilisateurs, par exemple une flèche ou une lettre. Jusqu'à présent ces caissons indicateurs sont la plupart du temps équipés de lampes à filaments aux iodures métalliques, sembla- bles à celles que l'on utilise pour les feux de bali-- sage. On donnera plus loin un exemple détaillé de la structure d'un tel caisson connu. Ces installations connues présentent différents incon- vénients, dont les principaux sont d'une part le fait que le rendement lumineux des lampes à filaments aux iodures métalliques n'est pas très élevé, et d'autre part le fait que la durée de vie de ces mêmes lampes est relativement faible. La présente invention a essentiellement pour but d'amé- liorer ce genre d'installation. Pour cela, l'invention propose un dispositif d'éclai- rage propre à faire partie d'une installation d'éclai- rage du type défini plus haut. Selon un premier aspect de l'invention, chaque dispo- sitif d'éclairage comprend un transformateur de cou- rant dont le secondaire alimente au moins une lampe fluorescente, avec ses organes d'amorçage/régulation; les primaires des transformateurs de courant des dif- férents dispositifs d'éclairage sont destinés à être montés en série dans le circuit secondaire du trans-- formateur moyenne tension/basse tension, dont on rap- pelle que le circuit primaire est alimenté par la bou-- cle de courant régulé; enfin, le secondaire de chaque transformateur de courant est muni en parallèle d'or- ganes d'écrêtage propres à consommer, lorsque la lampe associée est défaillante, une fraction substantielle de l'énergie nominale demandée par celle-ci. Ceci pré- serve le passage du courant nominal vers les enroule- ments primaires des autres transformateurs de courant, assurant ainsi le bon fonctionnement du reste de l'ins- tallation. Dans un mode de réalisation, les organes d'écrêtage sont constitués de deux diodes d'écrêtage haute ten- sion, montées en série tête bêche. Selon un autre aspect de l'invention, il est:prévu, en parallèle sur le secondaire du transformateur de courant du dispositif, un organe d'accord propre à fournir une caractéristique de surtension par ré- sonnance. Avantageusement, cette caractéristique de surtension par résonnance est ajustée de sorte que la tension al- ternative secondaire fournie décroisse très rpidement dès que la charge du secondaire augmente, ce qui. accé- lère l'amorçage de la lampe fluorescente, et que le courant traversant les organes d'écrêtage soit très réduit dès que la tension secondaire atteint la valeur d'écrêtage. Un tel organe d'accord peut comprendre un condensateur. Selon un autre aspect encore de l'invention, chaque dispositif d'éclairage comprend deux lampes reliées en alternat par un inverseur au secondaire du trans- formateur de courant, et des moyens de commutation, qui réagissent au nombre d'éclairements d'une première lampe pendant un temps supérieur à son temps d'amor- çage en actionnant l'inverseur pour mettre la seconde lampe en service. Au plan mécanique, un tel dispositif peut comporter une plaque de base munie d'ouvertures de fixation en haricot, et qui supporte un'bloc de matière synthéti- que surmoulée, possédant uti niveau intermédiaire o sont montées la ou les lampes, et un niveau supérieur d'o émergent les bornes du primaire du transforma- teur de courant; les circuits électroniques et ce transformateur sont noyés dans ledit bloc. Les moyens de commutation vont alors comprendre de préférence un photodétecteur logé dans une colonne montée amovible sur ce bloc, et propre à amener le photodétecteur sensiblement au contact de la partie éclairante de la première lampe. - D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront à l'examen de la description dé- taillée ci-après, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre une installation d'éclairage de la technique antérieure; - la figure 2 illustre une installation d'éclairage selon l'invention; - les figures 3. et 3B sont deux vues correspondantes, respectivement de dessus et de gauche,d'un dispositif élémentaire selon l'invention; et - la figure 4 est le schéma électrique détaillé d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention La figure 1 fait apparaître un circuit de moyenne tension MT, agencé en boucle de courant régulé BDCR, et comportant n fois un transformateur moyenne tension/basse tension. Celui- ci possède donc à chaque fois un primaire moyenne tension PMT, et un secondaire basse tension SBT. En ne considérant maintenant qu'un seul transformateur moyenne tension/basse tension, le circuit basse ten- sion de celui-ci alimente en série plusieurs caissons indicateurs CI1 à CI4. Selon l'art antérieur, chaque caisson indicateur com- prend par exemple deux lampes à filaments aux iodures métalliques, telles que les lampes LF11 et LF12 pour le caisson CI1. Le plus souvent, ces deux lampes sont disposées l'une en partie haute et l'autre en partie basse du caisson. L'homme de l'art comprendra que la défaillance d'une seule lampe interrompt le circuit secondaire BT, qui pourrait par là empêcher tous les caissons indica- teurs de fonctionner. Pour remédier à cela, il est usuel de prévoir en pa- rallèle sur chaque lampe un court-circuit commandé. Le principe en est le suivant: lorsqu'une lampe ne fonctionne pas, ceci est détecté par tout moyen connu, et un triac en parallèle sur la lampe est alors dé- clenché, ce qui court-circuite la lampe défaillante et permet alors aux autres lampes de fonctionner. Typiquement, chaque caisson utilise deux lampes de watts montées électriquement en série. Tous les caissons sont branches eux-mêmes en série aux bornes basse tension d'un transformateur d'isolement dont le primaire est alimenté par une boucle à courant cons- tant compris entre 5,5 et 6,6 Ampères. La puissance électrique consommée est donc d'au moins watts par caisson. Elle-est en fait un peu supé- rieurç,si l'on considère les pertes de courant réac- tif ainsi-que dans les transformateurs. Il est maintenant fait référence à la figure 2, qui définit le schéma de principe d'une installation se- lon l'invention, comparativement à la figure 1. La structure est la même jusqu'au circuit basse ten- sion. Maintenant, celui-ci, qui passe toujours par les caissons indicateurs CI1 à CI4, rencontre dans chaque caisson un dispositif D1 à D4, respectivement. Chacun de ces dispositifs est monté sensiblement au centre du caisson. Comme on le verra plus loin, il comporte deux lampes susceptibles de fonctionner en alternat, c'est-à-dire que l'une peut suppléer aux carences de l'autre. On remarquera qu'indépendamment des problèmes qu'il a eus à résoudre, le Demandeur a pu observer que des lampes fluorescentes utilisées selon l'invention, et même avec une puissance nettement plus faible que cel- le de la technique antérieure, permettaient néanmoins d'obtenir un éclairage tout à fait satisfaisant dans un caisson. Les figures 3A et 3B montrent que, mécaniquement, un dispositif D (l'un des dispositifs D1 à D4) comporte une plaque de base 1, sur laquelle est monté un bloc de forme générale pyramidale, réalisé en une matière syn- thétique comme par exemple la colle polymérisante à deux composants dite araldite (Marque déposée). La pyramide est doublement tronquée. D'un côté, elle est tronquée à unniveau intermédiaire 21, o sont prévus des orifices propres'à recevoir les culots de lam- pes L1 et L2, qui sont alors montés perpendiculairement à la face plane 1. En haut, la pyramide est tronquée en un niveau supérieur 22, o apparaissent des bornes B1 et B2 que l'on retrouvera plus loin. Entre les deux lampes LI et L2,par exemple sur le ni- veau intermédiaire 21, vient se monter une colonne 3, embrochable électriquement et mécaniquement par des plots tels que 31 et 32 sur le bloc 2. Du côté de la lampe LI, cette colonne 3 loge un photodétecteur 30, qui est amené au contact de la partie éclairante de cette lampe. Le montage est de préférence réalisé de sorte que ce détecteur soit très peu sensible aux au- tres sources de lumière ambiante qui peuvent se pré- senter. Enfin, la plaque de base 1 comporte, par exemple en angle, des orifices de fixation en forme de haricot tels que 11, 12, 13 et 1,4. On notera au passage que le remplacement d'un dispo- sitif complet dans un caisson indicateur est rendu particulièrement simple, puisqu'il suffit de le décro- cher des tétons qui coopèrent avec ces orifices 11 à 14, après avoir défait l'alimentation des bornes B1 et B2. Les lampes L1 et L2 sont par exemple des lampes fluo- rescentes du type à ballast et régulateur incorporé, telles que les lampes connues en France sous la déno- mination "Fée". Il s'est avéré qu'une seule lampe de puissance 9 watts pouvait suffire pour l'éclairage d'un caisson standardisé d'aéroport On peut passer à des lampes de 18 watts si nécessaire, en modifiant le transformateur de courant. La figure 4 montre le schéma électrique d'un disposi-i tif D selon l'invention. Les bornes B1 et B2 sont des bornes aboutissant à l'enroulement primaire P d'un transformateur de cou- rant TC, avec son circuit magnétique CM. Celui-ci reçoit un enroulement secondaire principal S, qui va servir à l'alimentation de l'éclairage. Cet en- roulement primaire S reçoit tout d'abord en parallèle un condensateur 50. Celui-ci est suivi en parallèle de deux diodes écrêteuses haute tension montées tête bê- che, 51 et 52. Après cela, on rencontre un inverseur I. Dans sa position de repos, cet inverseur I ferme le circuit sur une lampe L1. Dans sa position de travail, il le ferme sur la lampe L2. La lampe L1 reçoit en parallèle une résistance R10 de forte valeur. Et elle est couplée au photodétecteur 30 déjà cité. Un enroulement secondaire auxiliaire SA, muni en paral- lèle d'un para-surtenseur 70, alimente un pont redres- seur 80, dont les sorties sont munies en parallèle d'un filtrage réalisé par condensateur 91 et résistan- ce 92. La sortie de cela sert à alimenter un montage électro- nique de commande, dont l'entrée est définie par le photodétecteur 30. osCelui-ci, qui est ici un phototransistor, a son col- lecteur relié à la borne positive par une résistance 101, tandis que son émetteur rejoint la base d'un tran- sistor 102 dont l'émetteur est à la masse et dont le collecteur rejoint la ligne positive par une résistan- ce 103. Une première constante de temps est définie sur la sortie du transistor 102 par la résistance 104 et le condensateur 107. En parallèle sur la résistance 104 sont montées en série une diode 105 et une résistance 106, la cathode de la diode étant du côté du collecteur du transistor 102. La résistance 104 est de valeur nettement plus forte que la résistance 106. Ceci permet que, lorsque le phototransistor 30 constate que la lampe L1 ne s'allu- me pas, cette information soit inhibée pendant un temps correspondant à'un temps au moins égal à la durée no- minale d'amorçage de la lampe. En pratique, le temps d'amorçage d'une lampe de ce genre étant d'environ 2 secondes, la constante de temps appliquée à la détec- tion est de l'ordre de 10 secondes par exemple. Bien entendu, dn sens inverse, la constante de temps est beaucoup plus faible. Ainsi, lorsque la lampe L1 a cessé d'éclairer ou n'a pas éclairé pendant 10 secondes, la tension disponi- ble aux bornes du condensateur 107 monte, pour être transmise à travers un dispositif de seuil 108 consti- tué par exemple d'une diode Zener à un étage de puis- sance Darlington 110. Celui-ci actionne par l'inter- médiaire d'une résistance 111 un relais 120, qui reçoit en parallèle un condensateur 112. Le relais 120 1 0 fait changer l'état de l'interrupteur I, en même temps qu'il ferme un contact 121, lequel assure l'auto- entretien du relais.> Le basculement de l'inverseur I a pour effet de mettre en oeuvre la lampe L2, en lieu et place de la lampe L1. L'homme de l'art comprendra que, lorsque le relais 120 est en fonctionnement, la consommation du;.montage électrique-de commande aura augmenté. Pour que, vue des bornes B1 et B2, la consommation soit la même dans les deux cas, il est prévu de mettre en parallèle sur la lampe L1 une résistance R10 de forte valeur, propre à consommer une énergie qui correspond sensi- blement à la surconsommation du montage électrique de commande lorsque c'est la lampe L2 qui est en service. Lorsq'il est nécessaire de rétablir le fonctionnement de la lampe L1, on peut intervenir par tout moyen con- nu de l'homme de l'art pour remettre le relais 120 dans son état de repos (interruption d'alimentation notamment). Dans un mode de réalisation particulier, les bornes B1 et B2 du transformateur de courant sont alimentées par un courant efficace de 6,6 Ampères. Le secondaire S fournit le courant nominal de la lampe utilisée (9 watts ou 18 watts dans les exemples visés) sous une tension de 220 volts environ. Ceci correspond à un transformateur de courant possédant un rapport de transformation élevé, de l'ordre de 70 environ, remar- que étant fait que si l'on fait varier la valeur du courant primaire efficace, cette valeur pouvant être modifiée d'environ 20%, ce rapport de transformation variera. De son côté, la puissance du transformateur est comprise entre 10 et 100 VA, de préférence entre et 50 VA. Ainsi, de façon assez inattendue, il s'est avéré pos- sible d'utiliser des lampes-comprenant un tube fluo- rescent et ses organes d'alimentation, intégrés dans la même verrine, en conservant un fonctionnement satisfaisant. Le Demandeur estime actuellement que ceci tient tout d'abord à l'utilisation des diodes d'écrêtage 51 et 52, qui sont par exemple du type ESM.111.330 En effet, lorsque les deux lampes viennent à défaillir, ces diodes assurent néanmoins, par leurs caractéristi- ques, la consommation d'une énergie comparable à celle que consommait l'une de ces lampes en fonctionnement. On préserve ainsi le bon fonctionnement des disposi- tifs intégrés aux autres caissons. Les choses sont semble-t-il encore améliorées lorsque l'on place le condensateur 50 en parallèle sur les diodes 51 et 52. Cette capacité peut alors être déter- minée de façon que l'on obtienne une caractéristique de surtension par résonnance, sur la partie montante de la courbe de résonnance à 50 Hertz du montage (ou à toute autre fréquence de réseau utilisée). En effet, la tension fournie au secondaire décroît alors très rapidement dès que la charge du secondaire augmente, ce qui a pour effet d'accélérer l'amorçage du tube fluorescent. De plus, en circuit ouvert, c'est-à-dire lorsque les deux lampes sont défaillantes, le courant dans les semi-conducteurs d'écrêtage est minimum, lorsque la tension secondaire atteint la tension d'écrêtage. On assure ainsi que les diodes 51 et 52 pourront simuler la présence des lampes L1 et L2, sans qu'il soit besoin de leur donner des caractéristiques de dissipation de courant excessives. L'invention permet ainsi d'améliorer la fiabilité de l'allumage des caissons lumrneux, tout en réduisant leur consommation électrique pour un éclairage équi- valent (on passe de deux fois 45 VA à 20 VA). Un avantage sedondaire est la réduction de la puis- sance du groupe de secours nécessaire à l'alimenta- tion de tous les caissons d'un aéroport, lorsque le réseau électrique public vient à ne pas fonctionner. En ce qui concerne la maintenance, on a remarqué plus haut que l'échange d'un dispositif selon l'in- vention est particulièrement simple. Il s'est avéré par ailleurs qu'un simple examen vi- suel permet, pour des techniciens à l'oeil exercé, de détecter si un caisson indicateur fonctionne sur sa lampe normale ou sur sa lampe de secours. Cette détection peut être encore facilitée si l'on colore légèrement le verre de la lampe de secours, par exem- ple par apposition sur celui-ci d'un auto-collant coloré. On retournera maintenant à la figure 2. Les caissons CI1 à CT4 équipés des dispositifs selon l'invention sont prévus en nombre convenable pour correspondre à la tension de fonctionnement du secondaire basse ten- sion SBT du transformateur moyenne tension/basse ten- sion. Vu de l'extérieur, le dispositif selon l'invention fonctionne donc comme ceux de la technique antérieure, ce qui est un autre avantage. Revendications. 1. Dispositif d'éclairage propre à faire partie d'une installation d'éclairage, comprenant un circuit d'ali- mentation de puissance en courant alternatif, du genre boucle de courant régulé (BDCR), en particulier en mo- yenne tension (MT), qui parcourt en série les enroule- ments primaires (PDT) de transformateurs moyenne ten- sion/basse tension, lesquels alimentent à leur tour chacun par leur secondaire (SBT), une pluralité de dis- positifs d'éclairage, montés électriquement en série, et appartenant à des caissons indicateurs respective- ment (CI1 à 'CI4), en particulier pour aéroports, caractérisé en ce que chaque dispositif d'éclairage (D) comprend un transformateur de courant (TC) do t le secondaire (S) alimente au moins une lampe fluorescente (L1, L2), avec ses organes d'amorçage/régulation, les primaires (P) des transformateurs de courant des dispo- sitifs d'éclairage étant destines à être montés en sé- rie dans le circuit secondaire (BT) du transformateur moyenne tension/basse tension, et en ce que le secondaire (S) de chaque transformateur de courant est muni en parallèle d'organes d'écrêtage (51, 52) propres à consommer, lorsque la lampe associée est défaillante, une fraction substantielle de l'énergie nominale demandée par celle-ci, ce qui préserve alors le passage du courant nominal vers les enroulements primaires des autres transformateurs de courant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'écrêtage sont constitués de deux diodes d'écrêtage haute tension (51, 52), montées en série tête-bêche. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, en parallèle sur le secondaire du transformateur de courant, un organe d'accord (50) propre à fournir une caractéristique de surtension par résonnance. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite caractéristique de surtension par réson- nance (50) est ajustée de sorte que la tension alter- native secondaire fournie décroisse très rapidement dès que la charge du secondaire augmente, ce qui accé- lère l'amorçage de la lampe fluorescente, et que le cou- rant traversant les organes d'écrêtage soit très réduit dès que la tension secondaire atteint la valeur d'écrê- tage. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit organe d'accord (50) com- prend un condensateur. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à, 5, caractérisé en ce que chaque dispositif d'éclairage comprend deux lampes (L1, L2) reliées en alternat par un inverseur (I) au secondaire (S) du transformateur de courant, et des moyens de commutateur (101, 120) qui réagissent au non-éclairement (30) d'une première lam- pe (L1) pendant un temps supérieur à son temps d'amor- çage en actionnant l'inverseur (I) pour mettre la se- conde lampe (L2) en service. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de base (1) munie d'ouvertures de fixation en haricot (11-14), et qui supporte un bloc (2) de matière synthétique surmoulée possédant un niveau intermédiaire (21) o sont montées la ou les lampes, et un niveau supérieur (22) o émergent les bornes (B1, B2) du primaire du transformateur de courant, les circuits électroniques et ce transformateur étant noyés dans ledit bloc (2). 8. Dispositif selon la revendication 7, prise en com- binaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un photodétec- teur (30) logé dans une colonne (3) montée amovible sur ledit bloc et propre à amener le photodétecteur sensiblement au contact de la partie éclairante de la première lampe. 9. Dispositif selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que la ou les lampes (L1, L2) sont du type à ballast et amorceur incorporés. 10. Dispositif selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que le transformateur de courant (TC) possède une puissance comprise entre 10 et 100 VA, de préférence entre 20 et 50 VA.