Brevet FR2615683A1 — publié le 19881125

"Circuit d'allumage à décharae d'un tube à gaz". La présente invention concerne un circuit d'allumage i décharge électrique d'un tube contenant un gaz ionisable qui comporte au moins une électrode à chacune de ses extrémités et qui est alimenté par un réseau électrique à tension alternative qu'elle qu'en soit la tension. Les circuits d'allumage des tubes i décharge gazeuse, tels que les tubes fluorescents, comprennent généralement des transformateurs et ballasts i bobine et noyau magnétiques présentant de fortes fuites magnétiques, des inductances en séries, des starters ou des filaments de chauffage des tubes pour permettre l'amorçage et réguler l'intensité. Ils peuvent également comporter des ballasts électroniques caractérisés par leur encombrement et leur complexité. Ces circuits connus présentent les inconvénients suivants t tout d'abord l'impdédance de fonctionnement a une valeur proche de l'impédance à l'amorçage ; le poids et l'encombrement des circuits d'allumage sont relativement élevés ; on constate un échauffement important ; enfin, le facteur de puissance de l'ensemble est assez faible. La présente invention a pour objet un circuit d'allumage, par décharge électrique, d'un tube å gaz dont l'encombrement est réduit et la dissipation thermique limitée, ce qui permet de réaliser des dispositifs d'éclairage de faible encombrement comportant un tube fluorescent et un circuit d'allumage intégré. Le circuit d'allumage selon l'invention est notamment remarquable en ce que chaque électrode d'extrémité du tube i décharge gazeuse est reliée A un premier conducteur dudit réseau par un condensateur et une résistance branchés en série et en ce que le deuxième conducteur dudit réseau est relié par l'intermédiaire d'une diode à la borne de chacun desdits condensateurs qui n'est pas reliée audit premier conducteur, les sens de conduction desdites diodes étant opposées. Ce circuit permet d'obtenir une série d'impulsions i décharge électrique capacitive dans le tube à décharge qui est rendu lumineux lors de chaque décharge ; du fait de la rémanence entre chaque décharge, la lumière diffusée est continue. Par ailleurs, le nombre des composants est très réduit ce qui permet de les loger facilement dans le prolongement du tube et, du fait de l'utilisation de condensateurs, le facteur de puissance est favorable. Selon une autre caractéristique de l'invention, les résistances précitées sont constituées par un fil chauffant disposé le long du tube ; avantageusement ce fil chauffant est disposé dans un tube en quartz disposé du long du tube à décharge gazeuse. De cette manière, on maintien l'atmosphère du gaz du tube å décharge & à une température qui permet d'obtenir une meilleure brillance du tube. Ceci permet en particulier de pouvoir faire fonctionner un tube à décharge gazeuse dans une atmosphère & faible température, par exemple dans un réfrigérateur ou un congélateur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les différents composants du circuit d'allumage sont disposés de part et d'autre du tube & décharge -gazeuse dans le même encombrement que ce dernier. Ceci permet de réaliser des dispositifs d'éclairage portatifs du type baladeuse de faible encombrement et de poids réduit. Par rapport & des baladeuses à tube néon de type connu dans lesquelles la résitance de compensation est constituée par le conducteur du fil d'alimentation, l'invention permet de réaliser des baladeuses pour lesquelles la section et la longueur du cordon d'alimentation peuvent être quelconques. Avantageusement, on prévoit, d l'extrémité du tube opposée å celle qui se raccorde au réseau, un dispositif de connexion relié aux deux conducteurs de réseau. Ce dispositif de connexion pourra avantageusement être constitué d'une pièce présentant de part et d'autre des branchements mâles correspondants à des branchements femelles d'extrémité des disposistifs d'éclairage ainsi réalisés. Grâce à cette disposition, on peut brancher un deuxième dispositif d'éclairage semblable i l'extrémité du premier, les deux dispositifs étant électriquement branchés en parallèle ; ceci permet par exemple de réaliser des rampes lumineuses de longueur modulaire Cette pièce de connexion pourra, en outre, être munie d'un cordon électrique permettant l'alimentation du dispositif d'éclairage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront dans la description qui suit, qui est donnée & titre illustratif et nullement limitatif, ainsi que des dessins ci-annexés sur lesquels - la Fig.l est un schéma électrique d'un circuit d'allumage de tube à décharge gazeuse selon l'invention, - la Fig.2 représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention, - la. Fig.3 représente en perspective un mode de réalisation de l'invention, - la Fig.4 est une vue en perspective d'un dispositif d'éclairage conforme & l'invention, - la Fig.5 représente un autre dispositif d'éclairage conforme i la présente invention, - la Fig.6 illustre la possibilité d'assemblage de dispositif d'éclairage conforme i l'invention, - la Fig.7 représente encore un autre dispositif d'éclairage conforme à la présente invention, - la Fig.8 illustre une variante de réalisation du mode de réalisation de la figure 3, - la Fig.9 représente le schéma d'un circuit imprimé utilisé dans le mode de réalisation de la figure 8, - la Fig.lO représente en perspective une pièce formant électrode et utilisée dans le mode de réalisation de la figure 8, et - la Fig.ll est une vue en coupe de la pièce de connexion utilisée dans le mode de réalisation de la figure 8. La Fig.l représente de manière schématique un circuit d'allumage d'un tube à décharge gazeuse 1 qui comporte d ses deux extrémités des électrodes 2 et 3 ces électrodes peuvent être constituées par un filament de chauffage dont les deux bornes sont shuntées. Le tube 1 est alimenté à partir d'un réseau à courant alternatif comportant deux conducteurs 4 et 5 par l'intermédiaire d'un circuit d'allumage Le circuit d'allumage qui fait l'objet de la présente invention comporte deux condensateurs 7 et 8 qui sont branchés directement sur un des conducteurs 5 du réseau et dont l'autre borne est branchée sur la deuxième borne 4 du réseau par l'intermédiaire d'une diode 9 respectivement ll , les sens de conduction des diodes 9 et ll sont opposés. Chacune des électrodes 2 et 3 du tube i est reliée & la borne commune & l'un des condensateurs 7 respectivement 8 et å l'une des diodes 9 respectivement ll par l'intermédiaire d'une résistance 12 respectivement 13. Le fonctionnement de ce circuit d'allumage est le suivant. Lorsque l'alternance du secteur d'alimentation est positive, le condensateur 7 se charge par l'intermédiaire de la diode 9 et lorsqu'il a atteint son maximum de charge, le condensateur 7 se décharge dans la résistance 13 au travers du. tube 1, la diode 9 ayant alors un rôle de blocage quant au retour au secteur. Il en résulte une décharge gazeuse dans le tube 1 qui devient. lumineux, la résistance 13 ayant un rôle d'amortissement et d'adaptation d'impédance pour le tube 1. Lorsque le condensateur 7 est déchargé, l'alternance du réseau change de sens et c'est alors l'ensemble des composants 8, 11 et 12 qui crée une décharge dans le sens opposé dans le tube 1. Chaque décharge provoque une ionisation du gaz contenu dans le tube 1 qui est donc rendu lumineux ; la continuité de la brillance résulte de la rémanence entre les décharges, compte tenu de la fréquence du secteur d'alimentation qui est usuellement de 50 ou 60 Hz. Les différents composants du circuit qui vient d'être décrit présente des caractéristiques qui sont fonction de la puissance nominale du tube 1 ; ainsi, par exemple pour un tube de 4 W dont le diamètre est de 16 mm, les condensateurs ont une capacité de 1 microfarad pour une tension nominale de 160 A 220 volts et les résistances 12 et 13 ont une résistance de 180 å 270 ohms pour une puissance de 1 W. Pour des tubes dont la puissance est de 6 ou 8 W, on peut choisir des condensateurs de 1,5 microfarad et des résistances de 270 ohms. La Fig.2 est le schéma d'un mode de réalisation pratique du circuit qui vient d'être décrit. Dans ce mode de réalisation, les différents composants du circuit d'allumage sont regroupés de part et d'autre du tube 1 et les résistances 12 et 13 sont constituées par un fil résistant de 470 ohms par exemple pour une puissance de 15 W ; ces deux fils résistants 12 et 13 sont disposés le long du tube 1 de manière que leur échauffement maintienne ce dernier å une température constante, de l'ordre de 35 à 40 C, ce qui assure un meilleur rendement lumineux. Pour limiter leur encombrement, chacun des condensateurs est en fait constitué de deux condensateurs en série 21 et 22 ; ceci permet de loger l'ensemble d'une diode et des deux condensateurs 21, 22 dans un volume qui correspond approximativement à la section du tube 1 dans le prolongement de ce dernier. Avantageusement, on prévoit un conducteur 20 qui ramène le conducteur 4 à l'extrémité 23 du tube 1 qui est opposée å l'extrémité 24 par laquelle se fait l'alimentation sur le réseau électrique. De cette manière, on peut prévoir å cette extrémité 23 du tube 1 un dispositif de connexion 25 constitué par exemple par une prise femelle et qui permet de réaliser la connexion parallèle de plusieurs tubes les uns derrière les autres. La Fig.3 représente en perspective un mode de réalisation qui comporte un socle 31 comportant i ses deux extrémités un logement 32 respectivement 33 destiné å recevoir les composants électroniques ; chacun des logements 32 et 33 comporte un dispositif de réception du tube schématisé en 34. Le dispositif d'éclairage ainsi constitué est complété par un capot translucide 36 venant recouvrir le socle 31. On voit sur la Fig.4 le dispositif lumineux que l'on peut obtenir après montage qui comporte å une de ses extrémités un cordon d'alimentation 41 'et à son autre extrémité une prise femelle 42 destinée au branchement en parallèle d'un autre tube. Les Fig.5 et 6 illustrent un autre mode de réalisation d'un dispositif d'éclairage conforme à la présente invention. Ce dispositif comporte encore un circuit d'allumage conforme å la présente invention ; ce circuit d'allumage est logé dans une douille 51 de type connu. Dans l'exemple représenté cette douille est du type douille & vis mais ce peut être également une douille å baïonnete, ou une douille magnétique. Le tube 52 est fixé dans la douille 51 par une de ses extrémités et son autre extrémité comporte par exemple un capuchon 53 amovible qui peut être enlevé pour dégager un dispositif de connexion tel qu'une prise femelle 54 de manière å permettre le branchement en parallèle d'un deuxième tube 55 dans le prolongement du premier tube 52. Le circuit d'allumage selon l'invention, étant inséré dans le tube lui-même et en constituant ainsi le culot, cela permet la réalisation d'un nouveau type d'ampoule directement adaptable aux différents types de douilles existants. La Fig.7 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif lumineux utilisant des tubes munis du circuit d'allumage selon l'invention. Ce dispositif d'éclairage qui présente la forme d'un "pave" lumineux 71 est en fait constitué de tubes 72 disposés côte à côte et alimentés en parallèle par une de leurs extrémités t A cet effet on prévoit perpendiculairement au tube 72 un dispositif 73 relié au réseau et dans lequel sont disposés les circuits d'allumage des différents tubes 72. Les figures 8 à 11 illustrent un autre mode de réalisation d'un dispositif d'éclairage similaire à celui représenté sur les figures 3 et 4. Dans ce mode de réalisation, les éléments représentés sur les figures 8 à 11 sont logés dans un socle muni d'un couvercle transparent analogues aux éléments de la figure 3. Le tube å gaz 81 et les différents composants du circuit d'allumage sont fixés sur un circuit imprimé 82 dont le dessin de circuit est représenté à la figure 9 et qui s'étend sur toute la longueur du dispositif d'éclairage. Dans ce mode de réalisation, chaque condensateur est en fait constitué de deux condensateurs en série comme illustré i la figure 2 et ces deux condensateurs 83 et 84 qui sont de forme parallélépipédique sont- fixés de part et d'autre & une extrémité 85 de la plaque de circuit imprimé 82. Sur la figure 8 on voit la résistance 86 et la diode 87 qui complètent le circuit dont le schéma a été illustré à la figure 2.Ces différents éléments sont fixés sur le circuit imprimé 82 de manière h réaliser le circuit électrique de la figure 2 ; par ailleurs, on utilise des éléments de connexion 90 dont un exemplaire est représenté i la figure 10. Cet élément de connexion est constitué d'une pièce en matiériau conducteur tel que du laiton flexible t cet élément de connexion présente en section la forme d'un L constitué d'une face 91 de grande longueur et d'une deuxième face 92 perpendiculaire à la face 91 et de longueur réduite. La face 91 comporte sur sa face opposée & la face commune i la deuxième face 92, une face 93, repliée sur la face 91 et constituant un ressort.Sur ces deux autres côtés opposés, l'éliment de connexion 90 comporte deux ianguettes 94 et 95 , l'ensemble des éléments constitutifs de cet élément de connexion 90 constitue une seule pièce conductrice. Pour compléter le schéma de la figure 2, on utilise, i chaque extrémité du circuit imprimé 82, quatre éléments de connexion 101 i 104 ; les deux éléments de connexion 101 et 102 sont plaqués sur un des condensateurs 83 et 84, leurs petites faces 92 étant disposées & l'extérieur de tanière que les faces 93 formant ressort, soient disposées i l'extrémité de l'ensemble du tube et de son circuit d'allumage. Les deux autres éléments de connexion 103 et 104 sont disposés sur les faces intérieures des condensateurs 83 et 84, leurs petites faces 92 étant dirigées vers le tube 81, de manière que leurs faces 93 formant ressort; se trouvent en vis- & vis entre les deux condensateurs 83 et 84. Ces deux faces 93 formant ressort, constituent les éléments de connexion avec les électrodes 105 et 106 du tube 81. Sur la figure 8, on voit également une pièce de connexion 110 qui est représentée en section sur la figure 11 et qui est constituée d'une plaquette 111 isolante sur laquelle sont disposées, sur deux côtés opposés, des électrodes de connexion 112 et 113 qui sont constituées par un élément conducteur rabattu sur les deux côtés de la plaque isolante 111 comme on peut le voir sur la coupe de la figure 11. Ces deux électrodes 112 et 113 comportent un trou 114, 115 qui traverse également la plaquette isolante 111 et qui peuvent recevoir des éléments maIes de connexion 116 et 117 représentés sur la figure 11. Cette pièce de connexion 110 peut remplir plusieurs fonctions. Tout d'abord, si elle est exposée du côté entrée du dispositif d'éclairage, elle est munie d'un cordon d'alimentation branché sur les trous 114 et 115, et permet donc le raccordement du dispositif d'éclairage au réseau d'alimentation. Par ailleurs, comme on peut le voir en particulier sur la figure 8, cette pièce de connexion 110 peut être placée sur les dispositifs de connexion 101 et 102, disposés å l'autre extrémité du dispositif d'éclairage, de manière A réaliser la connexion avec un deuxième dispositif d'éclairage comportant un tube 81'. De cette manière, lorsque les deux dispositifs d'éclairage sont placés l'un contre l'autre, on réalise la connexion en parallèle des deux dispositifs d'éclairage décrits. Enfin, en ce qui concerne la pièce de connexion disposée du côté alimentation du dispositif d'éclairage, on peut la réaliser de telle manière qu'elle puisse pivoter d'un quart de tour de manière a constituer un interrupteur pour le dispositif d'éclairage. On voit que l'invention permet de réaliser une sorte d'oscillation par succession de décharges successives opposées dans un tube à déchage gazeuse qui reste lumineux compte tenu de la rémanence. Le circuit d'allumage est simple et d'encombrement réduit puisqu'il ne comporte ni ballast ni starter ;- sa dissipation thermique est réduite, ce qui améliore encore le rendement des tubes & décharges gazeuses ; enfin, du fait qu'il n'y a pas de transformateur à fortes fuites magnétiques, le facteur de puissance de l'ensemble constitué par le tube et son circuit d'allumage est très favorable. L'encombrement est suffisament réduit pour permettre de réaliser des ensembles lumineux constitués d'un tube et de son circuit d'allumage dans un encombrement qui n'excède pas la section du tube, le circuit d'allumage étant logé aux deux extrémités du tube. Comme on l'a vu, on peut ainsi réaliser des dispositifs d'éclairage de faible encombrement et de luminosité importante, tels les "pavés" lumineux décrits à la Fig.7. Le circuit d'allumage selon l'invention peut s'appliquer à des tubes lumineux de puissance relativement élevée, par exemple des tubes de 1,2 m et dont le diamètre est de 21 ou 26 mm. La luminosité des dispositifs d'éclairage ainsi réalisés est améliorée par le fait que la température du tube peut être maintenue à une température correspondant à une bonne luminosité. De tels tubes munis de fils chauffants peuvent par exemple être utilisés dans une atmosphère froide, tels que des congélateurs. Le circuit d'allumage selon l'invention- peut être utilisé sur des tubes ê décharge gazeuse de tous types ; on peut par exemple l'utiliser sur des tubes & décharge de forme circulaire ou en forme de U. Dù fait de la faible consommation du circuit d'allumage selon l'invention, on peut prévoir de l'alimenter par un dispositif onduleur de faible volume qui sera logé avec le circuit d'allumage. Ceci est particulièrement intéressant pour l'éclairage de véhicules ou de caravanes & partir d'une batterie. Selon une variante de réalisation de l'invention, les capacités des deux condensateurs 7 et 8 sont différentes, ce qui permet d'obtenir un scintillement qui peut être utilisé dans un ensemble décoratif. La résistance ou le fil résistant du circuit d'allumage peut être remplacé par un filament du type ampoule sous vide, par exemple du type halogène, ce qui permet de transformer l'énergie thermique en énergie lumineuse. Cela permet en particulier de faire fonctionner une ampoule halogène sur le réseau sans utiliser de transformateur abaisseur. Par ailleurs, le circuit d'allumage selon l'invention peut être également utilisé avec différents types de tubes tels que ceux constitués de verres spéciaux diffusant diverses sortes d'ultra-violets pour diverses applications telles que le verre de WOOD ; ces tubes spéciaux peuvent être utilisés pour le contrôle des billets de banque, pour la réalisation de lumière noire et diverses animations lumineuses ; on peut également les utiliser pour des éclairages d'aquariums, des présentoirs alimentaires et des équipements germicides. Par ailleurs, il y a lieu de noter que le mode de réalisation des figures 8 å 11 permet de réaliser un dispositif d'éclairage modulaire qui peut être assemblé avec d'autres du même type de manière très facile, les éléments constitutifs étant simples a réaliser et beur montage étant rapide. -11 y a lieu de noter que le circuit d'allumage selon l'invention permet d'utiliser des variateurs d'intensité avec des tubes a décharges gazeuse ; on peut donc réaliser des variateurs de lumière à tube a décharge gazeuse. Enfin, l'ensemble permet de réaliser des dispositifs d'éclairage qui répondent aux normes d'antidéflagration et qui par ailleurs peuvent être rendus absolument étanches. REVENDICATIONS 1) Circuit d'allumage d'un tube (1, 52, 72) à décharge gazeuse comportant au moins une électrode (2, 3) à chacune de ses extrémités et alimenté par un réseau électrique i tension alternative, caractérisé en ce que chaque électrode d'extrémité (2, 3) du tube i décharge gazeuse est reliée i un premier conducteur (5) dudit réseau par l'intermédiaire d'un condensateur (7, 8) et d'une résistance (12, 13) en série et en ce que le deuxième conducteur (4) dudit réseau est relié par une diode (9, 11) a la borne de chacun desdits condensateurs (7, 8) non reliée audit premier conducteur (4), les sens de conduction desdites diodes (9, 11) étant opposés. 2) Circuit d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les résistances précitées (11 et 12) sont constituées par un fil chauffant disposé le long du tube (1). 3) Circuit d'allumage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit fil chauffant est disposé dans un tube en quartz (35). 4) Circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que les capacités des deux condensateurs sont différentes. 5) Circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les différents composants sont disposés de part et d'autre du tube (1) dans le même encombrement que ce dernier. 6) Circuit d'allumage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un dispositif de connexion (25, 42, 54) aux deux conducteurs du réseau est prévu à l'extrémité du tube opposé a l'extrémité de raccordement audit réseau. 7) Circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 i 6, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit onduleur pour le fonctionnement sur une alimentation électrique a courant continu, la fréquence dudit onduleur étant une fréquence de l'ordre de 50 à 60 Hz. 8) Dispositif d'éclairage portatif comportant un tube à décharge alimenté par un circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un socle (31) comportant un logement (32, 33) a chacune de ses extrémités, les composants du circuit d'allumage étant disposés dans lesdits logement et le tube & décharge gazeuse étant disposé entre lesdits logements, et un couvercle translucide (36). 9) Dispositif d'éclairage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte à chacune de ses extrémités une pièce de connexion (110) constituée par une plaque isolante (111) munie de 2 électrodes (112, 113) disposées de part et d'autre de ladite plaque isolante, permettant le raccordement à.un réseau d'alimentation ou à un deuxième dispositif d'éclairage semblable disposé en alignement avec le premier de manière à réaliser une connexion en parallèle. 10) Dispositif dléclairage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit imprimé (82) disposé sur toute sa longueur, et sur lequél sont connectés les différents composants du circuit d'allumage, chaque condensateur étant constitué de deux condensateurs (83 et 84) disposés de part' et d'autre dudit circuit imprimé (82). 11) Dispositif d'éclairage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des éléments de connexion (90) en matière conductrice comportant une lame formant ressort (93). -12) Tube d'éclairage & décharge gazeuse alimenté par un circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit circuit d'allumage est logé dans une douille (51) disposée à l'une des extrémités du tube (52) et présentant des ergots ou un filetage permettant le branchement sur une douille femelle de type connu. 13) Dispositif d'éclairage constitué de plusieurs tubes à décharge a gaz alimentés par un circuit d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les tubes (72) sont disposés parallèlement les uns aux autres et sont alimentés en parallèle, les dispositifs de raccordement au réseau étant disposés d'un même côté.