Brevet FR2645393A1 — publié le 19901005

Dispositif autonome d'éclairage à tube à décharge gazeuse. La présente invention concerne un dispositif d'éclairage électrique autonome comportant un tube à décharge gazeuse. La demande de brevet français 87 07 146 du 21 mai 1987 décrit un circuit d'allumage à tube à décharge gazeuse qui comporte au moins une électrode à chacune de ses extrémités et qui est alimentée par un réseau électrique à tension alternative dans lequel chaque électrode d'extrémités du tube à décharge gazeuse est reliée à un premier conducteur dudit réseau par l'intermédiaire d'un condensateur et d'une résistance en série et dans lequel le deuxieme conducteur dudit réseau est relié par une diode à la borne de chacun desdits condensateurs non reliée audit premier conducteur, les sens de conduction desdites diodes étant opposés. On realise de ce fait un dispositif doubleur de tension en continu qui permet d'obtenir l'allumage du tube sans avoir à utiliser de ballasts ou de transformateurs. Ceci permet de réaliser des dispositifs d'éclairage électrique à tube à décharge gazeuse entièrement autonomes, le dispositif d'allumage étant incorporé dans les extrémités du tube. Le tube à décharge gazeuse est alimenté en courant continu et non pas en courant alternatif comme les tubes utilisés dans les dispositifs classiques, si bien qu'il se crée une certaine polarisation du tube qui vieillit prématurément du fait que la décharge gazeuse ne s'effectue que dans un sens. L'effet du transport du mercure est atténué en positionnant vers le bas l'électrode qui a tendance à noircir à froid. Il est donc utile de prévoir un dispositif qui permet d'éviter cette dégradation des qualités d'éclairage du tube et c'est le but de la présente invention. La présente invention a pour objet un dispositif autonome d'éclairage électrique comportant un tube à décharge gazeuse alimenté par un circuit doubleur de tension continue ; ce dispositif est notamment remarquable en ce qu'il comporte au moins un circuit doubleur de tension continue branché à une borne d'alimentation alternative et un commutateur inversant la polarité de la tension continue aux bornes du tube à décharge. De cette manière, on peut changer la polarité appliquée au tube de manière périodique, si bien que le phénomène de vieillissement c'est-à-dire le phénomene électrolytique ne se produit plus. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit doubleur de tension comporte au moins un étage multiplicateur supplémentaire. Ceci permet d'augmenter la tension d'amorçage et d'alimentation des tubes. La présente invention à pour objet aussi un dispositif autonome d'éclairage comportant un tube à décharge gazeuse alimenté par un circuit doubleur de tension continue ; ce dispositif est notamment remarquable en ce qu'il comporte un circuit de chauffe du tube positionné au voisinage du tube du côté d'au moins une de ces électrodes. Le circuit de chauffe peut avantageusement être constitué d'une ou plusieurs résistances, positionnées au voisinage du tube, ou sur le support de maintien du tube, et accumulant ainsi le plus de chaleur vers l'électrode qui aura tendance à noircir du fait de l'effet électrolytique du mercure se déplaçant d'une électrode à l'autre quand le tube est froid. De manière avantageuse, l'ensemble de chauffe avec le tube peut être glissé dans un fourreau. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le commutateur 9e polarité est constitué par un interrupteur rotatif manuel à rotation unidirectionnelle et à quatre positions angulaires qui est branché à la sortie d'un doubleur de tension de manière à inverser la polarité à chaque fois que l'on ferme le circuit. De cette manière, à chaque fois que l'on allume le tube, on change la polarité d'alimentation du tube. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le commutateur est constitué par deux ensembles de deux thyristors montés tête-bêche et commandés par un signal extérieur. Selon un mode de réalisation avantageux, l'ensemble des éléments d'alimentation et d'amorçage du tube est logé dans une paroi formant réflecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit faite en se référant aux dessins sur lesquels - la figure 1 est un schéma général d'un dispositif selon l'invention, et - la figure 2 représente un mode de réalisation électronique du commutateur de polarité. - la figure 3 représente un mode de réalisation électromécanique du commutateur de polarité, - la figure 4 représenté un mode de réalisation du dispositif selon l'invention comportant une résistance chauffante. On voit sur la figure 1, le schéma électrique complet d'un appareil autonome selon l'invention. Il comprend un tube 1 qui est alimenté à partir d'un réseau d'alimentation en courant alternatif dont les bornes sont repérées en 2 et 3. Une ligne commune 4 est reliée à une borne d'alimentation 2 d'une part et a des condensateurs C1-C3, et C2-C4, de circuits doubleurs de tension comprenant les diodes D1-D3, et D2-D4.Les condensateurs sont shuntés par des résistances R6, R8, R7, R9, qui déchargent les capacités C1 à C4 lors de la fermeture du circuit. Chaque circuit doubleur de tension comporte respectivement une résistance R5 disposée entre la borne d'alimentation alternative et la premiere diode.Les tensions continues fournies par les deux circuits redresseurs D1-D3, C1-C3 d'une part D2-D4, C2-C4 d'autre part sont inversées. Bien entendu, on pourrait prévoir un seul circuit doubleur de tension dans un mode de réalisation plus simple de l'invention. Avantageusement, pour amorcer le tube 1 par chacun des circuits doubleurs, on peut adjoindre un étage multiplicateur supplémentaire constitué par la diode D5 et le condensateur C14 d'une part et la diode D6 et le condensateur C15 d'autre part en opposition sur le secteur Le condensateur C15 est shunté par une résistance R1O pour les raisons déjà evoquées précédemment. Les tensions positive et négative fournies par les deux circuits multiplicateurs de tensions sont appliquées à un commutateur de polarite D qui applique l'une des tensions continues au tube 1. Si l'on désire augmenter la puissance fournie au tube, on peut prevoir un module C relié d'une part à la borne d'alimentation commune 2 par un condensateur C5 et à l'entrée du commutateur D d'autre part, par l'intermédiaire de deux diodes D7 et D8 branchées en série de part et d'autre de l'autre borne du condensateur C5. Ce circuit de puissance est avantageusement branché en aval des résistances de charge R1 et R2. On peut également prévoir un module E comportant des condensateurs en serie C6 à C13 avec une résistance R3 et branchés entre une des broches du tube 1 et la borne d'alimentation 2 d'un des circuits doubles multiplicateurs de tension ; ce module E permet de superposer un courant alternatif au courant fourni par les deux circuits multiplicateurs de tension, permettant ainsi certaines applications. Dans un premier mode de réalisation, le dispositif commutateur de polarité D est constitué par un interrupteur manuel rotatif ne tournant que dans un seul sens et comportant quatre positions angulaires alternées à savoir, deux positions d'ouverture et deux positions de fermeture, les positions de fermeture correspondant chacune a l'application d'un sens de polarité sur le tube 1. Cet interrupteur constitue l'interrupteur général de l'appareil et, à chaque fois que l'on ferme cet interrupteur de maniere à obtenir le fonctionnement du dispositif d'éclairage, on alimente le tube 1 sous une tension inversée par rapport au cycle de fonctionnement précédent. La fréquence de cette inversion de polarité est suffisante pour éviter le phénomène de vieillissement cité plus haut. Un module G qui comporte un thyristor dont la gâchette est reliée à l'anode du thyristor par l'intermédiaire d'une résistance et d'un interrupteur couplé avec l'interrupteur général I du circuit est branché entre un des modules multiplicateur de tension du dispositif et le secteur. Ce module sert à réduire le phénomène d'étincelle sur l'interrupteur général I. Un module F comportant un condensateur C16 et une résistance en parallèle avec le condensateur est branché entre le secteur et un des modules multiplicateur de tension du dispositif. Le condensateur C16 permet de diminuer la tension lorsque l'on est en état de veille. Selon un autre mode de réalisation, on réalise un commutateur de polarité électronique dont le schéma est représenté sur la figure 2. Sur cette figure, on retrouve le tube 1 et les dernières diodes des deux étages multiplicateurs de tension D5 et D6. Les bornes 11 et 12 constituent respectivement une borne d'alimentation positive et une borne d'alimentation négative. Le commutateur proprement dit comporte deux ensembles de deux thyristors ou redresseurs commandés branchés en parallèle tête bêche, l'un des thyristors, à savoir les thyristors 13 et 14 étant reliés à la borne négative 12 et les deux autres thyristors 15 et 16 étant reliés à la borne 11. Des diodes de sécurité 17, 18, 19 et 20 sont disposées chacune en série avec un thyristor, leur sens de conduction directe étant le même que celui du thyristor avec lequel elles sont branchées. Les gâchettes des thyristors 13 à 16 sont commandées par un signal extérieur par exemple les ondes carrées de sortie des deux circuits multiplicateurs de tension qui apparaissent sur les bornes 11 et 12. Les thyristors 13 et 14 qui sont reliés à la borne 12 du circuit multiplicateur à tension négative sont commandés par la tension fournie à la borne 12 de manière que ces thyristors 13 et 14 soient rendus conducteurs lorsqu'il existe une onde carrée de tension négative à la borne 12. De la même manière, les deux thyristors 15 et 16 sont commandés de telle manière ou'ils soient rendus conducteurs lorsqu'il existe une onde carrée positive sur la borne 11. On se rend compte, que grâce à ce commutateur, on réalise une inversion de polarité pour chaque alternance du réseau d'alimentation alternatif. Dans le cas d'un réseau à 50 Hz, il y a donc une permutation tous les centièmes de seconde. Le commutateur peut être placé de façon préférentielle en amont des doubleurs de tension montés en parallèle a sorties inversées ou en aval d'un seul doubleur de. tension. De cette façon on peut choisir l'utilisation d'un ou de plusieurs doubleurs de tension. Le tube 1 du dispositif selon l'invention peut être mis en veilleuse grâce à une résistance R20, indiquée en figure 1, de haute impédance, de préférence 1 mégohm, couplée en série à une des sorties du tube 1 et déconnectable par commutation d'un interupteur ilO, la mise en veilleuse du dispositif selon l'invention se fait par l'ouverture de l'interupteur ilO. L'ouverture de l'interupteur i10 a pour effet de faire baiser l'implusion aux bornes du tube et par conséquent de faire varier la brillance de celui-ci. Par ailleurs, la mise en veilleuse du dispositif présente l'avantage de ne pas consommer de courant. Selon une autre caractéristique de l'invention, ensemble des composants électriques de la figure 1 sont intégrés dans une plaque formant réflecteur de lumière pour le tube 1. Cette plaque a par exemple une épaisseur de IOmn et elle est intégrée au support de lampe qui peut comporter également un dispositif de branchement sur le réseau. Les résistances de charge étant etalées sur l'ensemble du réflecteur, le dispositif d'éclairage chauffe moins. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble des composants de la figure 1 sont placés à une extrémité ou aux deux extrémités du tube 1. De même, on peut prévoit de loger l'ensemble des composants dans la douille du tube ou dans la douille d'ampoule ou même à l'intérieur du tube ou de l'ampoule. On voit que l'invention permet de réaliser un ensemble autonome d'éclairage électrique de faible poids et dont le tube ne subit pas d'effets de vieillissement interpestif. Par ailleurs, on peut obtenir un ensemble particulièrement intégré dans le cas ou l'ensemble des composants électriques est logé dans le réflecteur optique du tube 1; Selon un autre mode de réalisation comme visible en figure 3, le dispositif commutateur de polarité D est constitué par une résistance variable par température (CTN) captant la température d'ambiance sur la résistance R15 et fonctionnant avec un relais RL. Au bout d'un certain temps, la résistance de la résistance variable par température CTN devient presque nulle, la tension du courant augmente progressivement aux bornes de la diac D15 ; arrivé à la tension maxima le condensateur C17 servant de filtre au relais RL, celui-ci se colle et passe en position de travail, inversant automatiquement le sens du courant aux bornes du tube à décharge gazeuse par les contacts Tll et T12. Le contact T13 shunte la résistance R15 qui, se refroidissant va changer la température ambiante de la résistance variable par température CTN la résistance de celle-ci augmente alors progressivement. Le condensateur C17 étant déchargé, le relais RL passe en position repos et le sens du courant est à nouveau inversé. La fréquence automatique du cycle est fonction des caractéristiques de C17, CTN et R1S : commutation lente. C17, CTN et R15 pourraient être remplacées par une minuterie mécanique ou électronique pilotant le relais, par des thyristors et autres systèmes. Comme visible en figure 4 le dispositif autonome d'éclairage électrique comporte en plus du tube 1 à décharge gazeuse qui est alimenté par un circuit doubleur de tension, un circuit de chauffe R19 positionné au voisinage du tube 1 ou sur le reflecteur du tube ou sur le support de maintien du tube. Le circuit de chauffe peut êtr par exemple constitué de résistances connues en soi du type fil chauffant, fil résistant bobiné sur un support de forme et de nature indifférentes et positionné du côté de l'électrode du tube ayant tendance à perdre sa brillance du fait de l'effet électrolytique du mercure se déplaçant d'une électrode à l'autre quand le tube est froid et sans permutation à courant continu. La description ci-dessus n'a été fournie qu'à titre illustratif et nullement limitatif et il est évident que l'on peut y apporter des modifications variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. En particulier, on pourrait utiliser d'autres modes de réalisation du commutateur de polarité comportant par exemple un commutateur a minuterie. REVENDICATIONS 1) Dispositif autonome d'éclairage électrique comportant un tube (1) à décharge gazeuse qui est alimenté par un circuit doubleur de tension, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit doubleur de tension continue (D1, D3, C1, C3) branché à une borne d'alimentation alternative (2) et un commutateur D inversant la polarité de la tension continue appliquée aux bornes du tube (1). 2) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit doubleur de tension comporte au moins un etage multiplicateur supplémentaire (D5, C14). 3) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le commutateur de polarité est constitué par un interrupteur rotatif manuel à rotation uni-directionnelle et à quatre positions angulaires. 4) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le commutateur de polarité est constitué par une résistance variable par température (CTN) captant la température d'ambiance sur une résistance (R7) et un relais (RL). 5) Dispositif autonome d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le commutateur de polarité est constitué de deux couples de thyristors (13, 15 14, 16) branchés en parallèle tête-bêche et commandés par un signal extérieur. 6) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de superposition (E) d'un courant alternatif sur le tube (1). 7) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de puissance (C) en continu comportant deux diodes en série (D7, D8) branchées sur le commutateur (D) et dont la borne commune est branchée a la borne d'alimentation commune (2) par l'intermédiaire d'un condensateur (C5). 8) Dispositif autonome d'éclairage électrique comportant un tube (1) å décharge gazeuse qui est alimenté par un circuit doubleur de tension, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de chauffe (ri9) du tube (1) positionné au voisinage du tube (1) de préférence du côté d'au moins une électrode du tube (1). 9) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que il comporte une résistance (R20) de haute impédance couplée en série avec une des sorties du tube et déconnectable par commutation, pour mettre en veilleuse le tube (1) 10) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble des composants électriques est logé dans une plaque formant réflecteur optique pour le tube (1). 11) Dispositif autonome d'éclairage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce l'ensemble des composants électriques est logé dans une ou les deux extrémités du tube (1).