Brevet FR2811506A1 — publié le 20020111

I La présente invention concerne un dispositif pour l'amorçage et l'alimentation d'une lampe à décharge gazeuse. Elle concerne également un appareil d'éclairage comprenant ce dispositif. L'invention trouvera son application dans le domaine de l'éclairage et surtout de l'utilisation de lampes à décharge gazeuse. Les lampes à gaz (tube fluorescent, luminescent, vapeur de mercure, vapeur de sodium, néon, xénon) à filaments (incandescence, halogène), magnétique (à induction) et les diodes électroluminescentes sont ainsi visées par l'invention. Notamment, des lampes à vapeur de mercure à haute et basse pression ou des tubes fluorescents sont visés par celle-ci. Actuellement, il est courant d'utiliser des lampes à décharge gazeuse alimentées à partir d'une source en courant alternatif par exemple en 220 volts 50 hertz issue du secteur. Pour permettre l'amorçage et l'alimentation de la lampe à décharge gazeuse à partir d'une telle source, on a recours à un circuit particulier. Dans ce cadre, on connaît du document EP-A-O.301183 un dispositif électrique pour l'amorçage et l'alimentation d'un lampe à décharge, lequel dispositif comporte deux bornes d'entrée destinées à être connectées à une source d'alimentation de puissance; les bornes de sortie d'un pont redresseur sont connectées dans l'état actif de la lampe à un convertisseur à deux bornes d'entrée, dont l'une des bornes est connectée à l'autre borne au moins via un montage série d'un premier élément semiconducteur de commutation et un circuit de charge comprenant au moins une bobine d'induction et la lampe a décharge aussi bien qu'un connecteur. Ce type de montage ne donne pas entière satisfaction. En premier lieu, il a recours à un système selfique pour constituer le circuit de charge de la lampe à décharge. L'utilisation d'éléments inductifs dans les moyens participant au ballastage de la lampe à décharge présente différents inconvénients et particulièrement un échauffement important ainsi que des perturbations électriques dues à la génération d'un champs magnétique non négligeable. Par ailleurs, ces systèmes inductifs sont souvent encombrants et nécessitent l'usage de composants en grand nombre. A titre d'exemple, on a actuellement souvent recours à des systèmes à transformateur inductif ou encore à des composants actifs tels des amplificateurs opérationnels ou des transistors pour effectuer les commutations. L'échauffement engendré par les systèmes selfiques induit également une surconsommation en énergie électrique. La présente invention permet de remédier aux inconvénients des techniques actuelles. Elle propose pour ce faire un dispositif particulièrement avantageux pour l'amorçage et l'alimentation d'une lampe à décharge gazeuse. Un des premiers buts de l'invention est de proposer un circuit avantageux de redressement du signal issu de la source d'alimentation en courant alternatif. A cet effet, l'invention comprend, de façon caractéristique, deux ponts de diodes montés de façon spécifique. Cet étage de redressement particulier évite le recours à des inductances ou à d'autres systèmes plus complexes pour le redressement du signal alternatif. Il permet, en ayant recours à un nombre limité de composants, de recréer un signal alternatif proche du signal issu de la source d'alimentation et ce, tout en ajustant l'amplitude du signal aux valeurs requises pour le fonctionnement efficace de la lampe à décharge. Un autre but de l'invention est de permettre un réglage aisé des caractéristiques de fonctionnement du dispositif et d'un appareil d'éclairage qui le comprend. A ce titre, le choix des caractéristiques de simples composants (tels que la résistance d'une pièce de polymère ou de valeur de capacité d'un condensateur) permet de régler le fonctionnement de l'ensemble. Par ailleurs, la suppression d'éléments selfiques et le recours à des valeurs de capacité de condensateur de faible niveau contribuent avec les propriétés du système de ballastage constitué par un polymère conducteur d'électricité à la stabilité du courant d'alimentation et l'amélioration du facteur de puissance du circuit. Il s'ensuit une diminution de la puissance consommée. Dans la pratique, on a constaté que par la mise en oeuvre de la présente invention, on obtenait un fonctionnement optimisé des lampes à décharge avec un scintillement imperceptible et donc une fatigue bien moindre pour les usagers. Un autre but de l'invention est de permettre son incorporation dans un appareil d'éclairage comprenant un polymère chargé constituant l'élément essentiel du ballast et permettant l'amélioration du rendement électrique et l'augmentation du facteur de puissance. A ce sujet, le document WO-A-9626628 montre un dispositif d'aide à l'allumage et régulation pour tube fluorescent comprenant une pièce en polymère chargé faisant office de ballast pour le tube avec des fonctions d'aide à l'amorçage et de régulation du fonctionnement correct dudit tube. Le dispositif ici présenté pourra s'intégrer dans le cadre d'un tel dispositif d'aide à l'allumage et on notera une parfaite complémentarité entre le dispositif de l'invention et le dispositif selon ce document antérieur. En particulier, leur combinaison permet de réaliser un appareil d'éclairage d'encombrement limité de par le choix d'un ballast d'un type particulier (un polymère conducteur chargé) et d'un circuit redresseur spécifique. On notera également que, selon l'invention, le circuit redresseur à deux ponts de diodes associés aux moyens de ballastage permet leur travail en alternance, ce qui limite encore les pertes par effet joule et favorise la durée de vie de l'ensemble. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. La présente invention concerne un dispositif pour l'amorçage et l'alimentation d'une lampe à décharge gazeuse, connecté à une source d'alimentation de puissance en courant alternatif et comportant des moyens de ballastage et un circuit redresseur reliés caractérisé par le fait que le circuit redresseur comporte deux ponts de diodes dont les entrées sont connectées en parallèle aux bornes de la source d'alimentation et alimentant alternativement et chacun en mono-alternance les moyens de ballastage et la lampe à décharge. Ce dispositif pourra se présenter suivant les variantes énoncées ciaprès: - deux sorties opposées des ponts de diodes sont reliées et les deux autres sorties sont connectées en série aux moyens de ballastage et à la lampe de décharge. - les moyens de ballastage sont constitués d'une ou plusieurs pièces de polymère conducteur d'électricité. - La ou les pièces de polymère conducteur d'électricité est un polymère conducteur extrinsèque de courant électrique thermoplastique ou thermodurcissable ou élastomère, chargé avec des particules conductrices d'électricité constituées de noir de carbone ou de particules métalliques ou de polymères conducteurs intrinsèques. - le dispositif comporte deux condensateurs, chacun placé en entrée d'un pont de diodes et connecté en parallèle à la borne neutre de la source d'alimentation. - l'un des ponts de diodes est relié à la borne de phase de la source d'alimentation via un condensateur. - l'autre pont de diodes est relié à la borne de phase de la source d'alimentation via une pièce de réglage en polymère conducteur. L'invention concerne également un appareil d'éclairage à lampe à décharge gazeuse caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif selon l'invention. Cet appareil d'éclairage pourra se présenter sous le mode de réalisation suivant: - il comprend un dispositif selon l'invention - il comporte un support de la lampe doté à ses extrémités de deux modules de connexion de la lampe à décharge - le dispositif d'amorçage et d'alimentation est intégré dans les deux modules hormis la pièce de polymère conducteur d'électricité qui s'étend entre les deux modules sous la lampe à décharge. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent un mode de réalisation préféré selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 illustre un exemple de formation d'un pont de diodes dit en montage de Graetz fonctionnant en circuit redresseur. La figure 2 est un mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 3 est une courbe d'évolution de la tension issue des deux ponts de diodes au cours du temps. La partie positive et issue de l'un des ponts, la partie négative de l'autre pont. La figure 4 montre une vue éclatée d'un exemple de réalisation d'un appareil d'éclairage selon l'invention. Les circuits redresseurs à pont de diodes sont particulièrement répandus actuellement. La figure 1 en donne un exemple dans un montage de base dit de Graetz. s Selon un tel circuit 1, quatre diodes 2, 3, 4, 5 sont présentes dans le pont afin de redresser un signal électrique alternatif. Le signal obtenu aux bornes de sortie 8,9 est alors un signal continu. Il est un préjugé constant, selon l'état de la technique, que les ponts de diodes servant au redressement sont utilisés individuellement. Ainsi, les étages de redressement connus à ce jour n'emploient qu'un seul pont de diodes. Au contraire, tel que l'illustre la figure 2, le dispositif selon l'invention présente au moins deux ponts de diodes dénommés respectivement, pour la facilité de la présente description, pont de diodes droit 10 et pont de diodes gauche 11, suivant leur disposition à la figure 2. Le dispositif ici présenté est connecté à une source d'alimentation de puissance en courant alternatif dont la borne de phase est repérée 16 et la borne neutre 17. A titre d'exemple préféré, une source d'alimentation constituée par le secteur en tension alternative 220 Volts à fréquence 50 hertz pourra convenir. Comme il apparaît également dans la figure 2, le dispositif selon l'invention alimente une lampe à décharge par connexion à ses bornes 24,25. Les deux ponts de diodes 10,11 que comporte le circuit redresseur du présent dispositif ont un montage tel que décrit ci-apres. Leurs entrées El, E2, E3, et E4 sont connectées en parallèle aux bornes 16, 17 de la source d'alimentation. La sortie S2 du pont de diodes droit 10 est reliée à la sortie symétrique S3 du pont de diodes gauche 11. 7 2811506 Les deux sorties restantes Si et S4 sont reliées aux extrémités du circuit série constitué par les moyens de ballastage et la lampe à décharge 14. Dans un mode préféré de réalisation, les moyens de ballastage sont constitués d'une ou plusieurs pièces de polymère conducteur d'électricité tel que figuré sous le repère en figure 2. On pourra utiliser un matériau polymère conducteur chargé du type tel que décrit dans le document précité W0.A.9626628. Il pourra s'agir de polymères conducteurs extrinsèques (rendu conducteur par ajout de charges conductrices) ou de polymères conducteurs intrinsèques. De façon préférée, le fonctionnement du présent dispositif évite tout recours à des composants selfiques. Par ailleurs, des condensateurs de faible capacité suffiront au bon fonctionnement de la lampe à décharge. A ce sujet, selon l'exemple de la figure 2, les entrées E2, E4 des ponts de diodes 10, 11 sont reliés à la borne neutre 17 de la source d'alimentation par l'intermédiaire d'un condensateur respectivement 13, 12. Un montage parallèle de la liaison des entrées E2, E4 à la borne neutre 17 par l'intermédiaire des condensateurs 12, 13 est réalisé. De façon similaire, les entrées El, E3 des ponts de diodes , 11 pourront être connectées à la borne de phase 16 de la source d'alimentation par un montage en parallèle. Telle que représentée, l'entrée E3 du pont de diodes gauche 11 est reliée à la borne de phase 16, par l'intermédiaire d'un condensateur 19. Par contre, pour permettre le réglage de l'intensité lumineuse de la lampe à décharge (par adaptation de la résistance) l'entrée El du pont de diodes droit 10 est reliée à la borne de phase 16 par l'intermédiaire d'une pièce de réglage 18. De façon préférée, cette pièce de réglage est constituée en un matériau polymère conducteur qui pourra, par exemple, être de même nature que celui utilisé pour les moyens de ballastage. Un élément de sécurité tel un fusible 26 peut être positionné immédiatement après la borne de phase 16. Ce montage est tel que les ponts de diodes fonctionnent de façon alternée et chacun en mono-alternance. Tel que représenté à la figure 3, le résultat obtenu est un signal de double mono-alternance, une mono-alternance provenant d'un des ponts de diodes, l'autre mono-alternance provenant du fonctionnement de l'autre pont de diodes. La reconstitution de deux mono-alternances, l'une positive, l'autre négative permet de recréer, pour l'alimentation de la lampe à décharge 14, un signal dont la forme est proche du signal de la source d'alimentation tout en ayant des caractéristiques d'amplitude adaptée au bon fonctionnement de la lampe. Par ailleurs, le choix des valeurs de capacité des condensateurs 12, 13 et 19 permettra de régler le fonctionnement de la lampe en régulant la puissance aux entrées des ponts de diodes 10, 11. De même, le choix de la pièce de réglage 18 permettra la gradation de l'intensité lumineuse obtenue selon la valeur de résistance. On peut, selon les caractéristiques de fonctionnement souhaitées, modifier ainsi l'intensité du courant, la puissance consommée, le facteur de puissance et l'éclairement obtenu. L'invention concerne également un appareil d'éclairage à lampe à décharge gazeuse dont un mode de réalisation est présenté à la figure 4. Selon cette illustration, la lampe à décharge 14 est positionnée sur un support 20 aux extrémités duquel deux modules 21 sont montés avec des moyens de connexions pour le branchement de la lampe à décharge gazeuse 14 par ses bornes 24,25. De façon préférée, le dispositif d'amorçage et d'alimentation de la lampe est intégré dans les deux modules 21 hormis la pièce de polymère 15 qui s'étend le long du support selon l'orientation de la lampe 14. La connexion électrique des deux modules 21 pourra être assurée, de façon courante, par des fils passant sous la pièce de polymère 15 ou par une nappe de circuit imprimé. Enfin, un couvercle 23 peut recouvrir la pièce de polymère et le câblage électrique afin d'en assurer la protection et le caractère esthétique du support 20. Par ailleurs, un capot 22 peut être rapporté au-dessus de la lampe 14 et fixé sur le support 20 pour constituer un ensemble homogène et de faible encombrement pour réaliser l'appareil d'éclairage. REFERENCES 1. Circuit redresseur à pont de diodes 2. 3.4.5. Diodes 6.7. Bornes d'alimentation 8.9. Bornes de sortie 10. Pont de diodes droit 11. Pont de diodes gauche 12.13. Condensateurs 14. Lampe à décharge gazeuse 15. Pièce de polymère 16. Borne de phase 17. Borne neutre 18. Pièce de réglage 19. Condensateur 20. Support 21. Module 22. Capot 23. Couvercle 24.25. Borne de la lampe 26. Fusible El.E2: Entrées du pont de diodes droit E3.E4: Entrées du pont de diodes gauche Sl.S2: Sortie du pont de diodes droit S3. S4: Sortie du pont de diodes gauche REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'amorçage et l'alimentation d'une lampe à décharge gazeuse, connecté à une source d'alimentation de puissance en courant alternatif et comportant des moyens de ballastage et un circuit redresseur reliés caractérisé par le fait que le circuit redresseur comporte deux ponts de diodes (10,11) dont les entrées sont connectées en parallèle aux bornes de la source d'alimentation et alimentant alternativement et chacun en mono-alternance les moyens de ballastage et la lampe à décharge (14). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que deux sorties opposées (S3,S4) des ponts de diodes (10,11) sont reliées et que les deux autres sorties (S1.S4) sont connectées en série aux moyens de ballastage et à la lampe de décharge (14). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que les moyens de ballastage sont constitués d'une ou plusieurs pièces de polymère conducteur d'électricité (15). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la ou les pièces de polymère conducteur d'électricité est un polymère conducteur extrinsèque de courant électrique thermoplastique ou thermodurcissable ou élastomère, chargé avec des particules conductrices d'électricité constituées de noir de carbone ou de particules métalliques ou de polymères conducteurs intrinsèques. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il comporte deux condensateurs (12,13), chacun placés en entrée (E2,E4) d'un pont de diodes (10,11) et connectés en parallèle à la borne neutre (17) de la source d'alimentation. 12 2811506 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que l'un des ponts de diodes (11) est relié à la borne de phase (16) de la source d'alimentation via un condensateur (19). 7. Dispositif selon la revendication. 6 caractérisé par le fait que l'autre pont de diodes (10) est relié à la borne de phase (16) de la source d'alimentation via une pièce de réglage (18) en polymère conducteur. 8. Appareil d'éclairage à lampe à décharge gazeuse caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Appareil d'éclairage à lampe à décharge gazeuse caractérisé par le fait - qu'il comprend un dispositif selon la revendication 3 en combinaison avec l'une quelconque des revendications 4 à 7 - il comporte un support de lampe (20) doté à ses extrémités de deux modules de connexion (21) de la lampe à décharge (14). - que le dispositif d'amorçage et d'alimentation est intégré dans les deux modules (21) hormis la pièce (15) de polymère conducteur d'électricité qui s'étend entre les deux modules (21) sous la lampe à décharge (14).