Brevet FR2574613A1 — publié le 19860613

La présente invention se rapporte à un dispo- sitif de limitation du courant d'arc de décharge d'une lampe à incandescence. Lorsqu'on alimente une lampe à incandescence en courant continu pour réduire le clignotement, la rup- ture du filament amorce immédiatement un arc qui provoque le passage d'un courant de décharge relativement grand à travers le gaz chargé. L'arc se produit presque dans une situation de court-circuit, car la résistance du circuit pendant la décharge est très faible. Lors de mesures réelles, on a observé un courant de décharge atteignant 200 ampères lorsque le filament d'une lampe à incandescence de 60 watts claque pendant l'éclairage avec une alimentation en courant continu de 130 volts. Le courant de décharge en arc peut endommager de nombreux éléments du circuit. Compte tenu de ce qui précède, la présente invention a pour objet principal un dispositif de limi- tation du courant d'arc de décharge dans une lampe à incandescence. L'invention a également pour objet un dispo- sitif qui procure automatiquement une telle limitation de courant. Conformément à l'invention, ces objectifs sont atteints par un dispositif comprenant une première et une deuxième résistances, toutes deux reliées en série avec une lampe à incandescence, et un commutateur raccordé en parallèle avec la deuxième résistance et dont l'ouver- ture est commandée par la chute de tension engendrée dans la première résistance par un courant de décharge en arc qui se produit dans la lampe à incandescence. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront aux hommes de l'art à la lecture de la des- cription de ses modes de réalisation, non limitatifs, re- présentés sur les dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 représente le circuit de base du dispo- sitif suivant l'invention, en particulier les connexions immédiatement après l'allumage; Fig. 2 représente le circuit de base du dispo- sitif suivant l'invention, en particulier les connexions immédiatement après que le claquage du filament ait engen- dré un arc; Fig. 3 est une courbe du courant qui circule dans le circuit de base représenté sur la figure I; Fig. 4 est une courbe du courant qui circule dans le circuit de base représenté sur la figure 2; Fig. 5 représente le circuit d'un mode de réa- lisation de l'invention; Fig. 6 illustre la forme d'onde de tension qui apparaît dans le circuit représenté sur la figure 5; Fig. 7 illustre la forme d'onde de courant qui apparaît dans le circuit représenté sur la figure 5, lors de l'allumage; Fig. 8 illustre la forme d'onde de courant qui apparaît dans le circuit représenté sur la figure 5, pendant Ta décharge en-arc; et Zig. 9 représente le circuit d'un mode de réa- lisation conforme à l'invention, dans lequel le circuit de limitation comporte un transistor. Sur tous les dessins annexes, le repère A dé- signe un redresseur; B un circuit de constante de temps; C un condensateur; D, une diode; L, une lampe; R, une résistance; S, un interrupteur; AC, une source de cou- rant alternatif; et SCR, un thyristor. Les figures 1 et 2 illustrent le circuit de base du dispositif conforme à l'invention. Le circuit représenté sur la figure 1 est pré- vu de sorte qu'un courant alternatif est envoyé d'une source AC de courant alternatif à un condensateur C et à une lampe L, par l'intermédiaire d'un interrupteur d'ali- mentation S1 et de la borne de sortie positive d'un re- dresseur biphasé A. Le circuit de retour est raccordé à la borne de sortie négative du redresseur biphasé A, à travers une résistance de limitation R2. Après écoulement d'un laps de temps prescrit à partir de la fermeture de l'interrupteur d'alimentation S1, le circuit B de constante de temps ferme l'interrup- teur S2, ce qui court-circuite la résistance de limita- tion R2 branchée en parallèle avec l'interrupteur S2. Ain- si, la sortie totale du redresseur A est appliquée à la lampe L. Dans le dispositif représenté sur la figure 2, si le filament de la lampe L claque alors que le con- tact S2 est fermé, l'arc résultant réduit la résistance du circuit presque à zéro, ce qui provoque la circulation d'un courant de décharge atteignant 200 ampères. Le cou- rant de décharge créé une chute de tension dans la résis- tance R1 raccordée en série dans le circuit de courant principal et cette chute de tension agit sur le circuit B de constante de temps,de manière à ouvrir l'interrupteur S2. Par suite, le passage du courant de décharge est com- muté sur la résistance de limitation R2, pour limiter le courant dans le circuit. Ce fonctionnement est expliqué ci-après en détail, avec référence aux figures 3 et 4. Immédiatement après la fermeture de l'inter- rupteur d'alimentation S1 à l'instant tO, un courant d'ap- pel circule à une intensité 10 fois supérieure à l'inten- sité nominale, comme représenté en pointillé sur la fi- gure 3. Si la résistance de limitation R2 est reliée en série avec la lampe L, le courant dans le circuit est li- mité comme représenté en trait plein sur la figure 3. La figure 4 représente la courbe de courant qui apparaît lors d'une rupture de filament. La rupture du filament déclenche instantanément un arc à l'instant t2 et il en résulte la circulation d'un courant de déchar- ge d'une intensité de 180 ampères. Si la petite résistance R1, de 2 ohms par exemple, est reliée en série avec la lampe L, comme représenté en particulier sur la figure 2, le courant de décharge est ramené à 50 ampères ou moins. Simultanément, la chute de tension de l'ordre de 50 volts, engendrée dans la résistance R1 par le courant de déchar- ge, actionne le circuit B de constante de temps, de ma- nière à ouvrir l'interrupteur S2. Ainsi, le courant dans le circuit est limité comme représenté en trait plein sur la figure 4. La figure 5 représente le circuit d'un mode de réalisation conforme à l'invention. Ce dispositif est pré- vu de sorte que la fermeture de l'interrupteur S1 alimente à la fois un condensateur C et une lampe L. Le circuit de retour est raccordé à la borne de sortie négative d'un redresseur A, à travers une résistance de limitation R2 et une petite résistance R1, placée dans la lampe L afin de limiter le courant d'appel initial. La résistance du filament de la lampe L, lors de la fermeture de l'interrupteur d'alimentation S1, est de 10 ohms ou moins et la tension aux bornes du condensa- teur C est donc voisine de zéro. Par suite, le courant d'appel lors de la fermeture de l'interrupteur d'alimen- tation S1 atteint 20 ampères ou davantage si on n'utilise pas la résistance de limitation R2 et la petite résistance R1. Le courant d'appel peut être ramené à une valeur d'un ampère ou moins, par l'insertion de la résistance de limi- tation R2. Après un laps de temps déterminé par un cir- cuit B de constante de temps, composé d'une résistance R4 et d'un condensateur C1, le condensateur C1 chargé à travers la résistance R4 excite la gâchette d'un thyris- tor à triode à blocage inverse SCR, de manière à le rendre conducteur. La conduction du thyristor SCR court-circuite la résistance de limitation R2 de manière à appliquer la sortie totale du redresseur A à la lampe L. Si le filament de la lampe L claque pendant l'éclairage, il se produit un arc qui permet la circula- tion d'un courant de décharge atteignant 200 ampères à travers le gaz chargé. Dans un éclairage en courant al- ternatif, un arc se produit de façon analogue mais il dis- parait en un seul cycle, alors que dans un éclairage en courant continu un courant de décharge d'arc se maintient et endommage les composants associés dans le circuit. Dans le circuit conforme à l'invention, un courant de décharge relativement grand engendre une chute de tension atteignant 100 volts dans la résistance R1. La chute de tension charge négativement le condensateur C1, à travers une diode D, de manière à an- nuler la tension positive venant de la résistance R4 et également à diminuer la tension de gâchette du thyristor à triode à blocage inverse SCR au-dessous de sa valeur de déclenchement. Par suite, la conduction du thyristor est interrompue et la chute de tension croissante dans la ré- sistance de limitation R2 arrête l'arc dans la lampe L. Les figures 6 et 7 représentent les formes d'onde de courant et de tension dans cette situation. La figure 6 illustre la courbe de tension qui apparaît entre les bornes positive et négative du redres- seur A. Comme on le voit sur la figure 6, le thyristor à triode à blocage inverse SCR nécessite un amorçage con- tinu car la courbe de tension passe à zéro tous les demi- cycles. Si la résistance de limitation R2 et la petite résistance R1 sont éliminées du circuit représenté sur la figure 5, un courant d'appel de 10 ampères ou davantage s'établit lors de la fermeture de l'interrupteur d'alimen- tation S2 à l'instant to0, comme représenté en pointillé sur la figure 7. Dans le circuit de la figure 5, le courant dans le circuit est limité par le thyristor à triode à blocage inverse SCR et par la résistance de limitation R2, comme indiqué en trait plein sur la figure 7 et, a- près un laps de temps prédéterminé t1, par exemple de l'ordre d'un dixième de seconde, la résistance de limita- tion R2 est court-circuitée par le thyristor SCR. Par suite, le courant qui circule dans le filament de la lampe L augmente d'abord légèrement mais atteint rapidement la valeur stationnaire indiquée en trait plein sur la figure 7. Comme représenté en pointillé sur la figure 8, lorsque la lampe L est alimentée en courant continu de façon usuelle, la rupture du filament de la lampe L provo- que un arc à l'instant t3 et un courant de décharge attei- gnant 200 ampères circule alors. Le trait plein sur la figure 8 indiqué que le courant de décharge peut être li- mité à 50 ampères par mise en place de la petite résistan- ce R1 de 2 ohms dans le circuit de la figure 5. La chute de tension engendrée dans la résistance R1 par le courant de décharge excite négativement la gâchette du thyristor à triode à blocage inverse SCR, de manière à interrompre sa conduction dans le demi-cycle suivant de la forme d'on- de représentée sur la figure 6. La figure 9 représente le circuit d'un autre mode de réalisation conforme à l'invention. Ce circuit est obtenu par remplacement d'une partie du circuit de la figure 5 par un transistor T, de sorte que la chute de tension engendrée dans la petite résistance R1 maintienne la tension de la base au niveau de coupure. Ainsi, le fonctionnement du thyristor à- triode à blocage inverse SCR est suspendu et arrête le courant de décharge pendant un temps prescrit. Lors de la fermeture de l'interrupteur d'ali- mentation S1, le transistor T est rendu conducteur par des résistances R4 et R6 de manière à charger un condensa- teur C et le courant de décharge du condensateur C rend conducteur le thyristor SCR. La chute de tension produite dans la résistance R1 charge négativement le condensateur C, à travers une diode D, de manière à maintenir le tran- sistor T à l'état de coupure pendant un temps prédétermi- né, de sorte qu'aucune tension de déclenchement n'est envoyée au thyristor SCR. Par suite, le courant de déchar- ge qui se produit dans la lampe L est interrompu. 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. REVENDICATIONS 1. Dispositif de limitation du courant de décharge d'arc dans une lampe à incandescence (L), carac- térisé en ce qu'il comprend: (a) une première résistance (R1) branchée en série dans un circuit de lampe à incandescence; (b) une deuxième résistance (R2) branchée en série dans le circuit de lampe à incandescence; et (c) un interrupteur (S2) raccordé en parallèle avec la deuxième résistance et qui peut s'ouvrir sous l'effet de la chute de tension engendrée dans la première résistance par un courant de décharge d'arc qui se produit dans la lampe à incandescence. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur est un thyristor à triode à blocage inverse (SCR). 3. Dispositif suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que le thyristor à triode à blocage inverse (SCR) est disposé de sorte que la chute de tension dans la première résistance (R1) annule la tension de déclenche- ment de gâchette de ce thyristor. - 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chute de tension dans la première résistance est appliquée à l'interrupteur à tra- vers un circuit (B) de constante de temps.