Brevet FR2578709A1 — publié le 19860912

La présente invention a pour objet un circuit d'excitation d'un tube d'éclairage fluorescent. Elle trouve une application dans la réalisation de sources d'éclairage pour les intérieurs, les campings, les vitrines, les magasins, les terrasses, etc... La plupart des tubes d'éclairage dits fluorescents sont alimentés par des circuits qui fonctionnent à 50 périodes (qui est la fréquence du secteur en Europe) à travers une self que l'on appelle généralement ballast, dont le rôle est de stabiliser la décharge électrique. Pour 11 amorçage du tube, on utilise une impulsion de très haute tension qui provoque, pendant un court instant, une ionisation du gaz. On peut aussi utiliser, de chaque coté du tube à décharge, des filaments spiralés dans lesquels passe le courant. Un circuit de démarrage appelé généralement "starter" interrompt le passage du courant dans ces filaments lorsque ceux-ci sont chauds et dérive la totalité du courant dans le tube. Les inconvénients de ces circuits sont multiples-. Tout d'abord, la présence du ballast provoque un échauffement de l'installation et conduit à une perte importante de puissance électrique. Ensuite, la nécessité d'utiliser un circuit de démarrage complique l'installation et rend celle-ci inopérante lorsqu'il advient qu'un des filaments s'est rompu. Enfin, avec de tels circuits, il n'est pas possible de régler la luminosité du tube, celui-ci fonctionnant en tout ou rien. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. A cette fin, elle préconise un circuit qui permet de renoncer au ballast ainsi qu'au circuit de démarrage. La consommation s'en trouve réduite et la durée du tube allongée. Par ailleurs, les conditions d'excitation du tube se trouvent être réglables manuellement ou automatiquement au moyen d'un simple potentiomètre, ce qui permet de régler l'intensité lumineuse émise par le tube en fonction des conditions d'utilisation. Tous ces avantages sont possibles grâce à l'utilisation d'un circuit oscillateur associé à un transformateur élévateur de tension obtenu en bobinant un enroulement, qui est partie intégrante de l'oscillateur, sur un noyau magnétique et en bobinant, sur ce même noyau, un enroulement ayant un plus grand nombre de spires. On obtient ainsi, en sortie du circuit, une tension de fréquence élevée (grâce à l'oscillateur), et d'amplitude élevée (grâce au transformateur). te réglage de l'intensité lumineuse est obtenu par un potentiomètre disposé dans l'oseillateur. De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à des dessins annexés sur lesquels la figure i montre le schéma électrique d'une première varian te de l'invention La figure 2 montre le schéma électrique d'une seconde variante de l'invention la figure 3 montre, en coupe, un pot de ferrite avec ses enroulements la figure 4 montre un exemple pratique de réalisation faisant appel à la technique des circuits imprimés. le circuit représenté sur la figure 1 comprend un transistor Q1 ayant un émetteur e, une base b et un collecteur c ; le collecteur est relié à une première entrée d'alimentation El en basse tension positive, à travers un premier enroulement B1 et une diode D1 ; l'émetteur est relié à une seconde entrée d'alimentation E2 en basse tension négative ; l'émetteur est par ailleurs relié à la base à travers un condensateur C2 et un deuxième enroulement B2 ; le collecteur est relié à l'entrée El à travers un troisième enroulement B3. Une résistance réglable R1 est connectée entre les enroulements B1 et 32. Cette résistance sert en même temps d'interrupteur en ce sens qu'elle possède une position de repos correspondant à une coupure de circuit et une plage de réglage allant d'une valeur basse non nulle à une valeur haute. le circuit comprend encore un condensateur de stabilisation C1 connecté entre les deux entrées basse tension El et E2. Une inductance L (de 0,02 à 1H) peut éventuellement être connectée à la suite de l'enroulement B3. les sorties du circuit sont notées S1 et S2. En général, la sortie 52 est reliée à l'entrée E2, l'ensemble étant relié à la masse de l'installation. La sortie SI constitue alors la sortie haute tension. L'ensemble de ce circuit peut être alimenté par un bloc de piles P rassemblant quelques piles du commerce (par exemple 10 accus de 1,2 V ou 8 piles de 1,5 V) pour fournir une tension continue d'alimentation (de 12 ou 24 V avec 20 accus de 1,2 V ou 16 piles de 1,5 V). le fonctionnement de ce circuit est le suivant. le signal alternatif qui circule dans le premier enroulement B1, du fait de l'oscillation du circuit, induit dans l'enroulement B3 une tension élevée (quelques centaines de volts) qui sert à alimenter le tube fluorescent. Pour osciller, le circuit ne requiert qu'une basse tension (12 ou 24 V) appliquée aux entrées El et E2 ou une tension alternative, par exemple 10 V qui devient 180 V continu, par un pont de diodes. il faut disposer une deuxième diode (analogue à D1) dans l'autre connexion d'entrée pour 12 ou 24 V afin d'éviter toute inversion des polarités. Mais avec une tension alternative, le pont permet d'avoir du courant continu polarisé. lorsque le potentiomètre R1 est dans sa position de repos, le circuit de base du transistor est interrompu et l'oscillation ne peut s'établir. te potentiomètre fonctionne alors en interrupteur. Lorsqu'il est dans une position correspondant à la plage de réglage, une résistance est insérée dans le circuit base du transistor et l'oscillateur s'entretient. Intensité du courant de base est réglable au moyen du potentiomètre. la tension de base du transistor est d'environ 5 à 6 V et le courant efficace de base est de 10 à 20 mA. Ce courant de base presente la forme d'une suite d'impulsions avec une pointe avant suivie d'une chute et d'un palier. La fréquence de l'oscillation est déterminée par les valeurs des inductances et des capacités. Elle est de l'ordre de 10 à 50 KHz, ou même 100 KHz. le nombre de spires qu'il faut donner au premier enroulement F1 dépend de la tension appliquée aux entrées El et E2 avec 12V à l'entrée on prendra 30 à 35 spires avec 24V à l'entrée on prendra 60 à 80 spires avec 180V à l'entrée on prendra 500 à 700 spires. L'enroulement F2 a pour but de prélever une partie du signal oscillant pour l'appliquer sur la base du transistor. En général 6 à 7 spires suffisent pour 12 et 24V, et 2 à 3 spires pour 180 V. le tableau suivant donne les types de composants et les nombres de spires, dans un exemple de réalisation correspondant à un tube au néon. Référence du composant Exemple F1 1 N 4004 C1 100 X, 35V C2 0,1 F, 63V R1 2 K # stabilisée Q1 TIP 3055 FV V27 - TIF 41C Fl 70 spires 9 28/100 P2 6,5 spires # 22/100 P3 300 - 400 spires b 18/100 le transistor Q1 peut être un npn, -comme illustré, ou un pnp, ouun transistor MOS. le circuit représenté sur la figure 2 diffère légèrement de celui de la figure 1 mais les caractéristiques essentielles et le fonctionnement sont les mêmes. On observera que dans cette seconde variante, le condensateur C2 est relié à la base. Une résistance R2 (par exemple de 47 Q ) est insérée dans la connexion d'entrée basse-tension E2. La fréquence d'oscillation de ce second circuit est plus élevée que celle du premier (quelques dizaines de MHz contre quelques dizaines de KHz). te transistor Q1 peut être un 2N2219 et la résistance R1 peut être de 47 kR. la figure 3 illustre un mode de réalisation avantageux de trois enroulements B1, B2 et B3. Bien que ces enroulements puissent être bobinés sur n'importe quel noyau magnétique, on préfère les bobiner à l'intérieur d'un pot de ferrite, ce qui résout du même coup le problème du blindage magnétique du circuit. Sur la figure 3, un pot de ferrite 10 comprend un noyau 12 autour duquel sont bobinés successivement l'enroulement B1 (par exemple 35 spires si l'on travaille à 12 V et 70 spires à 24 V), l'enroulement B2 (par exemple 6,5 spires) et l'enroulement B3 (par exemple 400 spires). Un pot de ferrite comme celui de la figure 3 peut avoir un diamètre de 26 mm et une hauteur de 16 mm. Il est donc d'encombrement très réduit. la figure 4 montre un exemple pratique de réalisation du circuit de l'invention, faisant appel à la technique des circuits imprimés. On y voit les condensateurs Ci et C2, la résistance R1, le transistor Q1. les enroulements B1, B2 et B3 ne sont pas visibles mais sont connectés respectivement entre les paires de plots bl, b2 et b3. Les entrées El et E2 sont reliées à la source d'alimentation. La sortie haute tension Sl est reliée à une électrode d'une extrémité du tube fluorescent et la sortie S2, qui est généralement à la masse, est reliée par un fil qui chemine le long du tube à l'électrode située à l'autre extrémité du tube. Un tel circuit peut être incorporé dans un boîtier 20 de faible diamètre, ce boîtier étant fixé directement au tube fluorescent. Par sa simplicité, son poids et son volume réduits et par sa faible consommation, le circuit qui vient d'être décrit se prête bien à la réalisation d'ensembles d'éclairage constitués d'un ou de plusieurs tubes fluorescents alimentés par des piles ou des accumulateurs rechargeables. REVENDICATIONS 1. Circuit d'excitation d'un tube d'éclairage fluorescent, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit oscillateur constitué par un transistor (Q1) ayant un émetteur (e), une base (b) et un collecteur (c), le collecteur (c) étant relié à une première entrée d'alimentation en basse tension positive (El) à travers un premier enroulement (B1), l'émetteur (e) étant relié, d'une part, à une seconde entrée d'alimentation basse tension négative (E2) et, d'autre part, à la base (b) par un deuxième enroulement (F2), le collecteur (c) étant relié à une première sortie haute tension (si) à travers un troisième enroulement (B3), un condensateur (C1) étant connecté entre les deux entrées (El, E2) et une résistance réglable (R1) étant connecté entre le premier et le deuxième enroulements, cette résistance possédant une position de repos correspondant à une coupure de circuit et une plage de réglage allant d'une valeur basse non nulle a une valeur haute, les premier, deuxième et troisième enroulements étant bobinés autour d'un même noyau magnétique (10), le premier enroulement (B1) constituant un enroulement primaire et le troisième enroulement (B3) un enroulement secondaire, le troisième enroulement (B3) ayant un nombre de spires plus grand que celui du premier enroulement (Bi) et le second enroulement (B2) ayant un nombre de spires inférieur à celui du premier enroulement (Fl ) 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois enroulements (B1, F2, B3) sont bobinés autour d'un noyau de ferrite appartenant à un pot de ferrite fermé et ajustés suivant le courant d'alimentation.