Brevet FR2771587A1 — publié le 19990528

La présente invention concerne un relais-shunt pour lampe basse tension montée en série avec d'autres lampes sur une alimentation, comprenant un triac déclenché par un diac, montés en parallèle aux bornes de la lampe. On connaît déjà des relais-shunts utilisés notamment dans les circuits de lampes alimentées en basse tension, disposées en série tels que les montages décrits dans le brevet FR 90 07 082. La figure 1 montre un tel montage connu comprenant un montage en série de lampes 1, dans une boucle 2 avec un régulateur 3. Cette boucle est branchée aux bornes du réseau alternatif 4. En shunt sur les ampoules 1, il y a des relais-shunts 5 qui sont des dispositifs de commutation à déclenchement automatique pour relier électriquement les bornes de la lampe 1 et dériver le courant calibré par le régulateur 3 lorsque le filament de la lampe 1 est coupé. Un tel relaisshunt 5 permet de maintenir allumées les autres lampes 1 du montage en série lorsque le filament de l'une ou plusieurs lampes 1 sont coupées. Le shunt doit satisfaire à des conditions de fonctionnement impulsionnel et linéaire a) fonctionnement impulsionnel : le shunt doit répondre très rapidement aux coupures et impulsions transitoires, b) fonctionnement linéaire : le shunt doit entretenir le passage d'un courant dérivé d'une certaine intensité sur une longue période de fonctionnement car les lampes usées ne sont pas forcément remplacées immédiatement. La figure 2 représente schématiquement le relaisshunt aux bornes d'une lampe. Le relais-shunt 5 se compose d'un triac 51 commandé par un diac 52. Le triac 51 est relié par ses branches 511, 512 aux bornes de la lampe 1. Le diac 52 commande le triac 51 en agissant sur sa gâchette 513. Lorsque le filament de la lampe 1 est détruit, il s'établit une certaine différence de tension aux bornes de la lampe 1 et le diac 52 envoie une impulsion sur la gâchette 513 du triac 51 qui devient conducteur. Le passage continu et prolongé du courant électrique par le composant de commutation 51 (triac) engendre une élévation de température qui, selon l'intensité du courant de passage, nécessite. un refroidissement au moyen d'un dissipateur thermique approprié. Les figures 3 et 4 montrent la coupe partielle d'un relais-shunt 5 équipé d'un dissipateur de chaleur. Ces deux figures montrent la difficulté du problème à résoudre car, d'une part, il faut isoler les composants électroniques 51, 52 avec une masse d'isolation 53 pour respecter la réglementation, et, d'autre part, il faut dissiper la chaleur dégagée par ces composants et en particulier le triac 51. L'ensemble est entouré d'un dissipateur 54 en forme de manchon conducteur de chaleur. Ce manchon doit avoir une surface correspondant à la chaleur à évacuer en tenant compte de la différence de température à laquelle est exposé en moyenne le dissipateur 54. Il faut donc un dissipateur 54 de dimensions relativement grandes, ce qui va à l'encontre d'une recherche de miniaturisation. Par ailleurs, l'isolant électrique 53 joue également un rôle d'isolant thermique, aussi pour avoir une bonne transmission de la chaleur vers le dissipateur faudrait-il réduire au minimum la masse d'isolation 53. Mais comme cela n'est pas possible à cause des contraintes réglementaires concernant l'isolation électrique, il faut augmenter les dimensions du dissipateur qui sont alors disproportionnées par rapport à celles des composants électroniques. De plus, pour que le dissipateur thermique puisse fonctionner correctement, il faut que lui-même puisse dissiper la chaleur par rayonnement et convection, il doit être installé dans un emplacement dégagé. Ainsi, outre l'impossibilité qu'il y a, à miniaturiser le relais-shunt, celui-ci est soumis à des contraintes quant à son emplacement. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un relais-shunt du type défini ci-dessus, permettant de shunter une ampoule défectueuse dans un montage en série d'ampoules alimentées en basse tension, et cela pendant une durée quelconque, tout en présentant une réalisation simple et très peu encombrante, offrant des possibilités de miniaturisations ou d'installations dans des emplacements quelconques. A cet effet, l'invention concerne un relais-shunt du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un thermostat normalement ouvert, est monté en parallèle sur les bornes de la lampe et soumis à l'action thermique du triac pour fermer son contact dès que le triac dégage de la chaleur par passage de courant électrique. Le relais-shunt selon l'invention ne dégage pratiquement pas de chaleur puisque la principale source de chaleur qui est le triac est automatiquement court-circuitée par le bilame et il ne se pose pas de problème particulier pour l'isolation électrique. La masse d'isolant, dans laquelle les composants (triac, diac et bilame) sont noyés, offre en outre l'avantage de favoriser l'échange de chaleur entre les composants, ce qui fait réagir le bilame particulièrement rapidement. Comme il n'y a pas d'échange de chaleur avec l'extérieur, le relais-shunt selon l'invention peut ainsi être intégré dans des ensembles ou des sous-ensembles sans avoir à se préoccuper de problèmes d'échange de chaleur par conduction et convection comme dans le relais-shunt de l'art antérieur. De plus, le triac et le diac fonctionnant dans de bonnes conditions, avec une élévation de température nulle ou très limitée, puisqu'en cas de court-circuit le courant passe par le bilame qui lui-même ne dégage pratiquement pas de chaleur grâce à la qualité de ses contacts, les composants triac/diac fonctionnent dans des conditions normales ce qui garantit leur fiabilité. De plus, comme il n'y a pas dégagement de chaleur, le relais-shunt peut fonctionner pendant une durée quasiment indéterminée. Autrement dit, il n'est pas indispensable, si ce n'est pour d'autres raisons, de remplacer très rapidement la lampe défectueuse court-circuitée par le relais-shunt. Le thermostat libère le composant actif (triac) selon un cycle fixé par le refroidissement et la température de déclenchement. Le thermostat peut également se maintenir automatiquement par effet joule et ne reprendre son état initial ouvert que lorsqu'il y a coupure du circuit, par exemple lorsqu'on remplace la lampe. De manière avantageuse, il comprend une résistance ohmique en série avec le thermostat et en contact thermique avec lui. Cette résistance qui maintient la température du bilame au-dessus de sa température d'ouverture, évite les fermetures/ouvertures intempestives du contact thermique. Suivant une autre caractéristique, le thermostat est lui-même protégé par un contacteur thermique non réversible ou un fusible thermique sur le circuit du triac. D'ailleurs, le remplacement du relais-shunt est facilité dans le cas d'un boîtier avec une connexion par brochage. De manière générale, l'absence de dégagement de chaleur et le faible encombrement du relais-shunt selon l'invention permet de loger celui-ci dans des emplacements jusqu'alors interdits techniquement. Ainsi, on peut regrouper cet ensemble dans un boîtier avec les moyens de connexion pour l'ampoule et l'alimentation. Cela facilite l'implantation de tels relais-shunts puisque le boîtier constitue en fait l'élément de connexion entre la lampe ou l'ampoule et le circuit. Un tel montage est particulièrement intéressant dans le cas d'installations avec un grand nombre d'ampoules ou des ampoules difficilement accessibles ou encore pour l'équipement de lustres, lorsque les accessoires non décoratifs doivent être aussi discrets que possible ou pouvoir s'intégrer dans des éléments de décoration comme par exemple des fausses bougies. Le relais-shunt selon l'invention continue de fonctionner de manière impulsionnelle pour le système diac/triac et en cas de fonctionnement prolongé du relaisshunt, le passage du courant par les contacts du thermostat évite les inconvénients du fonctionnement prolongé du triac, à savoir la chaleur et le bruit générés par le triac. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention - le thermostat est un bilame - le thermostat est placé au contact thermique du triac - l'ensemble formé par le thermostat, le triac et le diac est assemblé et noyé dans une masse d'isolation électrique - l'ensemble formé par le thermostat, le triac et le diac est placé dans un boîtier de connexion auquel sont reliées l'ampoule et l'alimentation. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre un schéma d'une installation électrique à ampoules basse tension équipées de relais-shunts selon l'art antérieur et de relais-shunts selon la présente invention, - la figure 2 est un schéma d'un relais-shunt selon l'art antérieur aux bornes d'une ampoule, - la figure 3 est une vue en coupe du relaisshunt de l'art antérieur, - la figure 4 est une autre vue en coupe du relais-shunt de l'art antérieur, - la figure 5 montre un schéma du relais-shunt selon l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe d'un thermostat de relais-shunt selon la figure 5, la figure 7 montre la disposition relative des composants du relais-shunt selon l'invention, - la figure 8 montre l'intégration du relaisshunt selon l'invention dans un boîtier de connexion entre une lampe à alimentation basse tension et le circuit dans lequel est branchée la lampe, - la figure 9 montre une variante de boîtier de connexion pour un relais-shunt selon l'invention. Selon la figure 5, l'invention concerne un relais-shunt 6 destiné à court-circuiter une lampe basse ten sion 1, branchée en série dans une boucle 2 comme celle représentée à la figure 1. Le relais-shunt 6 se compose d'un triac 61 relié par ses deux branches 611, 612 aux bornes de la lampe ou ampoule 1 à court-circuiter en cas de défaillance de son filament. Le triac 61 est commandé par l'intermédiaire d'un diac 62 branché sur l'une des bornes de la lampe 1 et sur la gâchette 613 du triac 61. Le relais comprend un thermostat 63, normalement ouvert et soumis à l'action thermique (AT) des composants 61, 62 et en particulier du triac 61. Ce thermostat 63, figuré par une lamelle 631, est en particulier un bilame, la lamelle déformée à froid ne relie pas les contacts 632, 633 ; par contre, sous l'effet de la chaleur, la lame 631 se déforme et s'aplatit pour établir le contact entre les bornes 632, 633 court-circuitant ainsi non seulement l'ampoule 1 mais également les composants 61, 62, notamment le triac 61. Le thermostat 63 est très bon conducteur de sorte que la différence de tension à ses bornes 632, 633 est négligeable et ne permet pas le réenclenchement du triac 61. Selon une variante, le thermostat 63 s'ouvre de nouveau lorsque sa température baisse en dessous d'un certain niveau. A ce moment, si l'ampoule 1 n'est pas réparée, le triac 61 est déclenché par le diac 62 et il devient de nouveau conducteur. La chaleur dégagée par le triac 61 a un effet (AT) sur le bilame 63 (631) qui se referme et prend la relève du triac 61. Selon un autre type de thermostat 63, le bilame 631 reste accroché sur le contact 633 pendant tout le temps de passage du courant, ce courant assurant l'auto-accrochage du bilame 63 par la chaleur dégagée. Ce n'est qu'après une ouverture complète du circuit par le débranchement par rapport au réseau 4 (figure 1) que le bilame 63, correspondant à ce mode de réalisation, se refroidit et par suite s'ouvre. Selon une variante, en série avec le thermostat 63, il y a une résistance 64 de faible valeur ohmique qui as sure le maintien du thermostat fermé par la chaleur dégagée, une fois le triac 61 coupé. Au moment d'une nouvelle panne de lampe 1, le triac est commandé en ouverture ; il assure de lui-même, comme précédemment, la fermeture du thermostat 63 et le shunt de son bilame. La figure 6 montre de manière plus détaillée la structure du thermostat 63 en forme de bilame, avec la lame 631 (bilame proprement dit) et son plot de contact 632 destiné à coopérer avec le plot de contact fixe 633. Ce thermostat est muni d'une semelle 634, conductrice, destinée à subir l'action de la température (AT) du triac 62. Le branchement du thermostat 63 se fait par ses pattes d'extrémité 635, 636. La figure 7 montre la disposition relative des composants 61, 62 et du thermostat 63. Selon cette figure, la semelle 634 du thermostat 63 est bien appliquée contre le fond du triac 61 pour recevoir la chaleur qu'il dégage. Cette liaison se fait par exemple par le boîtier qui assure le serrage ou par une gaine thermorétractable. Le diac 62 est de préférence placé sous les pattes de branchement 611, 612 du triac 61. Ces pattes 611, 612 sont reliées par des bornes 613 à un câble 614 représenté seulement schématiquement. Le relais-shunt 6 selon l'invention est de préférence noyé dans une matière plastique 7 figurée par un rectangle entouré d'un pointillé. Il peut également s'agir d'un boîtier contenant une matière isolante 71. Le relais-shunt selon l'invention peut également s'intégrer, lorsqu'il est réalisé par exemple sous la forme de l'ensemble 7 représenté à la figure 7, tel quel dans un boîtier 8 avec un fond 81 et un couvercle 82 pour le branchement de la lampe 10 et de l'alimentation 2, 4. Pour cela, le boîtier 8 comporte un moyen de connexion (domino 83) ainsi que des chicanes 84, 85 pour retenir le câble 101 de la lampe 10 et le câble 2 de l'alimentation 4. La figure 9 montre une variante de boîtier 9 composé de deux parties 91, 92 qui se réunissent par des fiches 911 et des broches 912. Chaque partie de boîtier 91, 92 comporte un demi-domino 93, 94. Le domino 93 est relié au câble 101 de l'ampoule et au relais-shunt 63. Le boîtier 92 comporte simplement des douilles 912 reliées par le domino 94 au câble 2 de la boucle du circuit relié en partie à l'alimentation 4. REVENDICATIONS 10) Relais-shunt pour lampe (1) basse tension montée en série (2) avec d'autres lampes sur une alimentation (4), comprenant - un triac (61) déclenché par un diac (62), montés en paral lèle aux bornes de la lampe (1), caractérisé en ce qu' - un thermostat (6) normalement ouvert, monté en parallèle sur les bornes de la lampe (1) et soumis à l'action thermi que (AT) du triac (61) pour fermer son contact dès que le triac (61) dégage de la chaleur par passage de courant électrique. 20) Relais-shunt selon la revendication 1, caractérisé en ce que le thermostat (63) est un bilame (631, 632, 633). 30) Relais-shunt selon la revendication 1, caractérisé en ce que le thermostat (63) est placé au contact thermique du triac (61). 40) Relais-shunt selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble formé par le thermostat (63), le triac (61) et le diac (62) est assemblé et noyé dans une masse d'isolation (71). 5 ) Relais-shunt selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble formé par le thermostat, le triac et le diac est placé dans un boîtier de connexion (8) auquel sont reliées l'ampoule (1) et l'alimentation (2, 4). 60) Relais-shunt selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comprend une résistance ohmique (64) en série avec le thermostat (63) et en contact thermique avec lui (63).