Brevet FR2612724A1 — publié le 19880923

Allumeur rapide pour tubes fluorescents Les tubes fluorescents à vapeur de mercure et à gaz neutres basse pression qui servent surtout pour l'éclairage sont classiquement divisés en deux catégories. Les tubes fluorescents à allumage par "starter" et les tubes fluorescents dits "instantanés". Ils sont tous deux équipés de filaments chauffants internes mais ces filaments ne sont utilisés que dans les tubes à allumage par starter. Les autres tubes dits "instantanés" sont allumés par effet capacitif ; c'est-à-dire qu'une bande de matière conductrice est placée extérieurement le long du tube. A une extrémité du tube, elle touche une électrode et à l'autre extrémité, il n'y a que l'épaisseur de l'ampoule et un étroit espace vide qui la sépare de l'autre électrode. Mais que ce soit la rupture brusque du contact des lames flexibles de la petite ampoule à néon appelée "starter" ou que ce soit la charge d'espace, au voisinage de l'électrode isolée de la bande conductrice, les tensions d'amorçage générées par ces dispositifs sont bien souvent insuffisantes pour amorcer les tubes fluorescents à vapeur de mercure et gaz neutres basse pression. Généralement, au bout d'un temps de fonctionnement très court et par suite d'un phénomène physique bien connu et qui s'appelle : "absorption des gaz raréfiés par les métaux", la pression des gaz diminue tellement que la lampe ne s'allume plus qu'au boutd'untemps très long de chauffage des électrodes ou ne s'allume plus du tout (tubes dits "instantanés"). Le chauffage prolongé des électrodes détériore ces dernières et il faut remplacer le tube d'éclairage. Les tubes à préchauffage des électrodes ont une durée de vie généralement plus longue que les tubes dits "instantanés" mais ils ne s'allument qu'au bout de plusieurs secondes et souvent après plusieurs essais de plusieurs secondes ce qui est très désagréable pour les utilisateurs. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients sans détériorer les électrodes internes et en augmentant la durée de vie de tous ces types de lampes. Elle est basée sur le fait que pour allumer un tube à gaz dont la pression interne diminue par suite de l'absorption des gaz par les électrodes internes de la lampe, il faut une tension croissante. Le dispositif inventé consiste à mettre en série avec un starter classique d'allumage de lampe fluorescente, deux condensateurs électrolytiques de quelques microfarads et de connecter cet ensemble aux bornes de la lampe. Il est sans importance que la lampe soit une lampe dite "instantanée" ou une lampe à préchauffage car la haute tension, produite par le dispositif, amorce un arc dans le tube, même froid tant qu'il reste un reliquat de pression des gaz à l'intérieur. Le dispositif inventé conserve la self dite "ballast" existante et utilisée pour stabiliser l'intensité à une valeur convenable lorsque la lampe est amorcée. Ainsi que montré sur la figure 1, les condensateurs 1 sont en série avec les filaments de la lampe (2) et en série aussi avec le "starter" 3. Lorsque les filaments ne sont pas utilisés (tube à allumage dit "instantané"), ils sont shuntés par la borne unique du culot de sortie de la lampe et comme sur la figure 1, les condensateurs 1 et le "starter" 3 sont en parallèle sur la lampe. Le fil venant de l'alimentation électrique alternative traverse d'abord la self "ballast" 4 avant d'arriver à la douille de la lampe et à l'ensemble condensateurs et "starter". A la sortie de la lampe, par la deuxième électrode à laquelle vient aboutir aussi, par l'intermédiaire de la douille, le fil terminal de l'ensemble condensateurs + starter, un fil unique ramène le courant d'alimentation à la source. La valeur en ohms des condensateurs en série est telle que soit égal à deux fois la valeur de Lw . De cette manière, la différence 1 - L # est égale à L # (puisque 1 = 2 x L #) et l'intensité n'est C # C # pas plus élevée, avant et après l'amorçage du tube, que lorsqu'il n'y a que la self "ballast" en série avec le tube. Par contre, la tension aux bornes du tube est double de la tension du secteur. Et du fait que la puissance réactive de capacité est supérieure à la puissance réactive de capacité, il y a ferro-résonance et production d'harmoniques de rang élevé qui favorisent l'amorçage de l'arc électrique à l'inte- rieur du tube. Dès que la tension d'alimentation est appliquée, le petit tube à néon du "starter" s' amorce et les languettes métalliques courbes, à l'intérieur de ce tube, s'échauffent et entrent en contact. Les condensateurs chargés appliquent leur tension (~ 440 V) et leur courant chargé d'harmoniques aux bornes du tube qui s'amorce. Cet amorçage du tube shunte partiellement les condensateurs. La tension aux bornes de l'ensemble tube + condensateurs tombe autour de 80 volts. Dans le "starter" refroidi, les languettes métalliques se séparent et isolent les condensateurs de l'alimentation. La tension aux bornes de la lampe remonte et atteint 110 volts.C'est la tension stable de fonctionnement ; elle est inférieure à la tension d'amorçage (180 V) de la petite ampoule à néon du starter et les condensateurs restent isolés de l'alimentation pendant toute la durée de fonctionnement de la lampe. Le dispositif inventé n a servi qu'à allumer rapidement la lampe c'est pourquoi ce dispositif est. appelé "allumeur rapide" ou "quick starter". C'est parce qu'ils ne sont qu'un court instant en service que les condensateurs du dispositif sont des condensateurs électrolytiques polarisés montés en opposition. Un fusible de sécurité (5? qui fond lorsque l'intensité normale est appliquée pendant plusieurs minutes (fusion lente) est intercalé entre les condensateurs. L'allumage qui dure une fraction de seconde n'affecte pas ce fusible de sécurité. En résumé, les avantages du dispositif, qui peut être posé sur des installations neuves ou existantes, sont les suivants 1. Allumage pratiquement instantané des tubes fluorescents (d'une frac tion de seconde à 1 seconde) 2. Augmentation de la durée de vie des tubes fluorescents de 50 à 100 %; 3. Utilisation des tubes fluorescents les plus économiques 4. Invisibilité car le dispositif se loge dans le support du tube fluo rescent 5. Investissement réduit car les condensateurs électrolytiques sont très bon marché et le temps de pose insignifiant 6. Amortissement accéléré car basé sur la réduction du nombre de tubes remplacés dans l'année. Revendications 1. Dispositif électrique d'allumage rapide de tubes d'éclairage fluores cents basse pression, constitué de deux condensateurs (l),d'un fusible de sécurité (5) et d'un "starter" (3) ; montés entre eux en série avant connexion de l'ensemble aux bornes du tube devant être allumé, caractérisé En ce que ces condensateurs d'allumage se trouvent placés,juste avant l'amorçage,en série avec la self stabilisatrice dite "ballast" et qu'ils ont une réactance de capacité double de la réactance de self de manière à constituer avec cette self un circuit ferro-résonant producteur d'harmoniques de rang élevé pour favoriser l'amorçage de l'arc à l'intérieur du tube d'éclairage; 2.Dispositif suivant la revendication 1 Caractérisé en ce que dans le circuit ferro-résonant ainsi consti tué où la réactance de capacité est double de la réactance de self, la tension aux bornes des condensateurs et donc aux bornes de la lampe est double de la tension aux bornes de la self ; c'est-à-dire presque double de la tension d'alimentation ; ce qui permet d'ajouter une surtension aux harmoniques pour allumer presque instantanément tous les types de tubes fluorescents basse pression et particulière ment ceux qui sont les plus économiques à l'achat. 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2 Caractérisé en ce que l'allumage instantané des tubes fluorescents basse pression par décharge électrique haute tension enrichie dthar- moniques de rang élevé, se fait quelle que soit la pression résiduelle des gaz à l'intérieur et la durée de vie des tubes est ainsi augmentée de 50 à 100 %. 4. Dispositif suivant la revendication 1 Caractérisé en ce que les condensateurs d'allumage sont des conden sateurs électrolytiques polarisés branchés en opposition pour supporter la tension alternative ; de ce fait, ils sont peu volumineux et très bon marché et ils ne se détériorent pas car ils ne supportent que quel ques secondes, à chaque allumageXla tension d'amorçage. 5. Dispositif suivant la revendication 1 Caractérisé en ce que tous les autres éléments, self stabilisatrice ou "ballast", condensateur de compensation pour l'amélioration du cosinus y(s'il existe),sont conservés et que l'intensité d'alimen tation, de même que la tension de fonctionnement aux bornes du tube d'éclairage, ne sont pas modifiées.