Brevet FR2810724A1 — publié le 20011228

L'invention concerne un appareil d'éclairage fluorescence dans lequel le ballast électronique est prévu dans un élément de boîtier décalé latéralement vers un côté de l'élément de boîtier principal recevant l'ampoule fluorescence, ainsi que d'autres perfectionnements pour transmettre la chaleur dégagée à l'intérieur de l'appareil en l'éloignant du ballast. I1 est bien connu que des lampes fluorescentes ont une impedance négative incrémentielle. Par conséquent, elles ne peuvent pas être connectées directement à une source de tension alternative: elles ont besoin d'un ballast pour fonctionner de façon stable. Plusieurs exigences s'appliquent aux ballasts pour lampe fluorescente. Les ballasts devraient permettre des tensions et des courants de lampe qui sont sinusoïdaux avec une faible distorsion, afin que les composantes radiofréquences ou harmoniques soient faibles. Par ailleurs, la lampe agit à la manière d'une antenne et le bruit rayonné est important. La tension de sortie pour le ballast peut être une tension continue ou une tension alternative à basse fréquence (5O Hz, 60 Hz ou 400 Hz), et, si tensions et les courants de la lampe sont à la même fréquence que celle de la tension d'entrée, la conformité de nombreuses spécifications n'est pas difficile à obtenir. Les harmoniques de la tension et du courant de sortie chutent en même temps que la fréquence augmente, en sorte que bien avant d'atteindre 160 kHz (la fréquence minimale pour laquelle il existe une limite des émissions), les harmoniques sont négligeables. On souhaite donc une tension et un courant de lampe à basse fréquence et faible distorsion. Inversement, lorsque la tension et le courant de la lampe sont de fréquence élevée, il devient plus difficile de se conformer à des nombreuses spécifications d'utilisation car les quelques premiers harmoniques de la tension et du courant de la lampe tombent dans la bande de fréquence de nombreuses exigences de fonctionnement. Des ballasts destinés à être utilisés conjointement avec des ensembles d'éclairage à fluorescence doivent pouvoir stabiliser le courant de la lampe. De plus, dans le cas d' énergie d'entrée à courant alternatif, une adaptation à une puissance d'entrée élevée est communément exigée. Le ballast doit être de dimension et de poids relativement faibles, particulièrement en partie pour des appareils plus petits, placés en étant montés au moyen de scellements, prévus dans le sol ou dans des ensembles de dessus de meuble, ou dans de petites zones d'applications spéciales, telles que des aéronefs, des navires et d'autres véhicules. Le ballast doit également pouvoir appliquer une gradation à la lampe, ce qui est une exigence commune dans de nombreuses applications des lampes. Certains ballasts ont capacité de gradation à deux niveaux, complets, lumineux et atténués. Il est parfois souhaitable de pouvoir réaliser une gradation en continu de la lampe en fonction d'un signal de commande donné. Des ballasts de l'art antérieur peuvent être divisés en catégories: les ballasts magnétiques et les ballasts électroniques. on a largement utilisé dans le passe des ballasts dits magnétiques. Fondamentalement, un ballast magnétique consiste en une grand inductance (ou autotransfert) placé entre la source de courant alternatif et la lampe. L'impédance de l'inductance stabil' la lampe. La tension et le courant de la lampe sont de la même fréquence que celle de la source de courant alternatif d'entrée. Ils sont sinusoïdaux avec très peu de composantes à haute fréquence, en sorte que ces ballasts présentent un faible bruit rayonné. En fait, la plupart des ballasts utilisés dans des applications commerciales et des véhicules ainsi que dans d'autres applications sont de ce type. Le courant d'entrée est sinusoïdal avec une faible distorsion et il présente un facteur de puissance de retard à l'inductance. On pourrait utiliser un condensateur placé en entrée pour améliorer le facteur puissance. Un inconvénient de cette approche est que la dimension et le poids sont importants, car l'inductance pour la fréquence secteur utilisée dans le ballast est grande. De plus, un autre inconvénient est qu'une gradation continue est difficile à exécuter. La présente invention envisage incorporation de l'usage d'un ballast magnétique. Un autre type de ballast utilisé conjointement avec éclairage fluorescent est celui qui est parfois appelé "ballast électronique à haute fréquence". existe dans la technique de très nombreux exemples de ballasts à haute fréquence et autres' ballasts électroniques qui utilisent convertisseurs de puissance à commutation. Dans un tel système de ballast, un pont de diodes redresse une tension alternative d'entrée et un convertisseur à commutation génère une tension à onde carrée à fréquence de commutation. Un réseau d'adaptation est prévu entre la sortie du convertisseur à commutation la lampe à décharge dans un gaz. Ce réseau d'adaptation est habituellement un filtre résonnant à haute fréquence (habituellement un filtre LCC) accordé sur une fréquence égale à la fréquence de commutation ou proche de celle-ci. atténue tous les harmoniques de la tension à onde carrée, ne laissant passer que la fréquence fondamentale. outre, le réseau d'adaptation transforme la caractéristique de sortie du convertisseur à commutation 'une source de tension en une source de courant, assurant fonctionnement stable de la lampe. Un facteur de puissance d'entrée élevé peut être obtenu soit en utilisant convertisseur à deux étages consistant en un conformateur de facteur de puissance unité suivi d'un onduleur à haute fréquence, ou bien en utilisant un convertisseur à un seul étage, qui fonctionne habituellement dans un mode de conduction discontinue (MCD) à l'entrée. De la même manière, un convertisseur à deux états typique de l'art antérieur, est tel que représenté sur figure 2B illustrant le brevet Etats-Unis d'Amérique n 5 416 387, lequel est également incorporé dans ballast utilisé dans le présent ensemble à lampe fluorescente. avantage d'un ballast à haute fréquence est une dimension et un poids réduits des éléments magnétiques, tels les inductances et les transformateurs, du fait du fonctionnement à haute fréquence. Un autre avantage est la facilité d'établir une possibilité de gradation continue en fermant une boucle de commande à rétroaction de courant autour ballast électronique. Le ballast électronique possède toutes les propriétés souhaitables sauf que la tension et le courant de la lampe sont fréquence élevée, avec un problème concomitant de bruit rayonné. Le terme "ballast" tel qu'utilise . . englobe également ces types de mécanismes de ballasts électriques ou électroniques et des types similaires. En général, les performances minimales et les exigences d'assurance de qualité pour un ballast de type électronique devraient être les suivantes: # Classe P agréée UL. # Son étalonné A. Distorsion harmonique totale Le ballast doit être conforme à la spécification ANSI C. 82.11-1993, si elle est applicable. La fréquence minimale de fonctionnement de la lampe doit être de 10 kHz. Facteur de puissance ≥0,85. # Dimension et câblage de l'enceinte dans la même couleur que le ballast magnétique (pour des applications de remise à niveau). # Un facteur de ballast satisfaisant aux exigences d'émission de lumière. (Des ballasts de faible facteur de ballast ont une faible puissance lumineuse; des ballasts d'un facteur de ballast élevé ont des puissances lumineuses élevées). Une puissance absorbée maximale pour satisfaire aux exigences d'énergie. Il convient de noter que le facteur de ballast et la puissance absorbée sont dans une relation linéaire. Régulation de lumière de +/-10% avec +/- % de variation de la tension d'entrée. Facteur de crête du courant de la lampe # Type d'allumage spécifié pour convenir aux exigences du projet. Des ballasts d'allumage instantané devraient être évités pour des applications dans lesquelles les lampes sont allumées et éteintes souvent telles que ce serait le cas pour de nombreux mécanismes de commutation actionnés par occupation. Doit supporter des transitoires de ligne conformément à la norme IEEE 587, catégorie A. Doit satisfaire aux instructions et règlements FCC, partie 18C. Les schémas de circuit et connexion de lampe/ballast doivent être présentés sur tous les boîtiers des ballasts. La durée minimale du ballast doit être de 50 000 heures. I1 doit être agréé ETL et UL. # Il doit être certifié CBM, si cela est applicable. # Le ballast doit comporter une caractéristique de détection de fin de vie et d'arrêt (pour des ballasts faisant fonctionner les lampes T5 T4). Des ensembles d'éclairage à fluorescence, comme de nombreux autres types d'ensembles d'éclairage, dégagent beaucoup de chaleur en fonctionnant. Etant donné que le ballast et le boîtier du ballast étaient parfois placés à l'intérieur de l'ensemble de l'appareil et boîtier pour une ampoule d'éclairage à fluorescence de nombreux appareils présentaient des problèmes résultant d'une transmission de la chaleur dans le ballast aboutissant à une perte ou une réduction de la durée vie utile des composants électroniques très sensibles constituant l'ensemble à ballast et analogue. La présente invention aborde les problèmes associés aux boîtiers pour des ballasts du type généralement décrit ici et incorporés dans un boîtier d'appareil d'éclairage à fluorescence. L'invention concerne un appareil 'éclairage à fluorescence. Un boîtier comporte des éléments primaires et secondaires de boîtier. Des moyens, bien connus des spécialistes de la technique, sont prévus pour recevoir une ampoule à fluorescence, laquelle peut être l'une d'un certain nombre de types et de styles d'ampoules fluorescentes différentes, disponibles dans commerce. L'invention n'est pas particulièrement limitée à un type quelconque d'ampoule fluorescente, et 'appareil peut comporter une ou plusieurs de ces ampoules quelconques. Les dessins décrits ci-après montrent une forme appréciée de réalisation d'un appareil destiné à recevoir une ampoule unique à fluorescence disponible dans le commerce sous la désignation LAMPE SYLVANNIA ICETRON. Cette lampe a une durée de vie nominale inhabituellement prolongée, égale à 100 000 heures, ce qui est 5 à 8 fois supérieur à la durée vie typique en service des lampes classiques à fluorescence et à halogénure métallique. Le système de ballast utilisé pour telles lampes semble être particulièrement sensible à la chaleur dégagée la lampe et, de ce fait, l'invention s'applique de façon particulière à des ensembles à lampes comportant un appareil d'éclairage à fluorescence destiné à l'utilisation de tels types de lampes fluorescentes de haute qualité, à longue durée de vie, et de ballasts associés. L'invention comprend un élément de boîtier de ballast secondaire à l'intérieur du boîtier et décalé latéralement de l'élément de boîtier primaire, sur un côté de celui-ci. Des moyens de ballast électronique à l'intérieur du boîtier de ballast secondaire sont prévus pour activer et commander 'ampoule à fluorescence. Un ensemble à pont est prévu, lequel s'étend entre les éléments de boîtier primaire et secondaire pour l'alignement latéral de l'élément de boîtier afin que l'élément de boîtier de ballast reste toujours en tant que partie intégrante du boîtier entier, tout en étant décalé à l'écart de l'élément boîtier primaire contenant l'ensemble à lampe. L'élément de boîtier primaire peut comporter un capot un bâti amovible pour le capot et l'élément de boîtier secondaire peut également comprendre un capot amovible relié au bâti par l'ensemble à pont. L'ensemble à pont peut être produit, comme représenté, par l'incorporation de premier et second éléments de pont qui sont dans une orientation verticale, étant placés aux parties extrêmes supérieure et inférieure des éléments de boîtier. De plus, une enceinte en air close peut être prévue sur un côté de l'élément de boîtier primaire et en alignement sensiblement horizontal avec l'élément de boîtier secondaire pour absorber davantage la chaleur dégagée par l'appareil d'éclairage. En outre, une série de moyens à plaques d'ailette faisant saillie vers l'extérieur peut être prévue sur le boîtier pour diffuser la chaleur dégagée par l'ampoule à fluorescence et peut être utilisée avec ou sans les éléments de boîtier décalés, alignés latéralement. Un panneau métallique de déviation peut être utilisé en combinaison avec l'enceinte à air close et peut être placé a l'intérieur de l'élément de boîtier primaire pour absorber la chaleur. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de l'appareil d éclairage à fluorescence selon l'invention avant son introduction en position, par exemple dans une opération de scellement; la figure 2 est une vue en coupe transversale de 1 appareil représenté sur la figure 1 dans une application à un plafond; la figure 3 est une vue extérieure de 1 appareil de la figure 2 illustrant le moyen à plaque à ailettes; et la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 mais montrant en perspective la configuration de la plaque à ailettes, en regardant vers le fond du boîtier. A présent, en référence d'abord à la figure 1, un appareil d'éclairage 10 est illustré. L'appareil 10 comprend un capot 18 qui est introduit dans un bâti amovible 20 au moyen de vis 20A et 20E introduites dans un élément de boîtier primaire 12 (figure 2). Un premier élément de pont 19A est représenté pour un alignement latéral d'un capot amovible 21 défini de façon complémentaire, fixé par des vis légères et 21B à un élément de boîtier secondaire 13 (figure 2). En référence à présent à la figure 2, 'appareil 10 comprend un boîtier 11 ayant un élément de boîtier primaire comprenant des moyens 15 destinés à recevoir une ampoule à fluorescence 16. Un panneau réflecteur classique 17 est prévu à l'intérieur de l'élément de boîtier primaire 12 pour diriger la lumière produite par l'ampoule 16 vers 1 extérieur et à l'écart de l'appareil 10 à travers le capot 18. Comme représenté, l'appareil 10 est monté à 1 intérieur d'un plafond C, d'une manière classique, le capot 18 en faisant saillie vers le bas. Le boîtier 11 comprend également un élément de boîtier secondaire 13 qui loge le ballast 14, tel que décrit précédemment. Des conduits @électriques (non représentés s'etendent entre le ballast 14 et l'ampoule 16 pour l'activation et la commande de l'ampoule 16. De la même manière, le ballast 14 communique avec une source d'énergie à courant alternatif ou à courant continu (non représentée des conduits et câbles analogues (non représentés). L'élément de boîtier secondaire 13 est décale latéralement de l'élément de boîtier primaire 12 au moyen d'un ensemble à pont 19 qui comprend un premier élément pont 19A et un second élément de pont 19B, ou élément quelque peu plus épais, chacun s'étendant depuis une paroi latérale 12B de l'élément de boîtier primaire 12. panneau métallique 23 de déviation est prévu à l'intérieur de l'élément de boîtier primaire 12, sur un côté de celui- ci, c'est-à-dire le côté tourné vers l'élément de boîtier secondaire 13 et le ballast 14. Ce panneau métallique déviation absorbe, de par sa construction, une partie de la chaleur réfléchie par l'ampoule 16 et se trouvant à l'intérieur de l'élément de boîtier primaire 12, et agit à la manière d'un diffuseur de chaleur. De la même manière une enceinte à air close 22, située entre le panneau 23 déviation et la paroi latérale 12B, agit également afin d'absorber de la chaleur et contribue à la réduction de chaleur provenant de l'ampoule 16 à travers le panneau réflecteur 17, l'élément de boîtier primaire 12 et panneau 23 de déviation, et elle fait obstacle à transmission de cette chaleur dans l'élément de boîtier secondaire 13 et le ballast 14. En fait, le panneau 23 agit à la manière d'une paroi de l'enceinte close 22 à air, mais peut se présenter sous une forme dans laquelle il sensiblement indépendant de cette paroi, mais sensiblement parallèle à celle-ci. En référence à présent à la figure 4, une série de plaques 24 à ailettes est prévue et définie sur le côté extérieur des éléments de boîtier primaire et secondaire 12 et 13. Les ailettes primaires 24B sont prévues en un certain nombre de rangées s'étendant à travers l'élément boîtier primaire 12. Les ailettes primaires 24B sont réalisees en une configuration en forme de "V" retourné, manière que la partie élargie 24A de la configuration soit la plus proche de la face inférieure ou de fond éléments de boîtier primaire et secondaire 12 et 13. Des éléments à ailettes similaires 25 et 27 sont configurés à chacune des extrémités opposées de l'élément de boîtier primaire 12. Des éléments similaires à ailettes terminales 26 et 28 sont prévus à chaque extrémité de l'élément de boîtier secondaire extérieur 13. Les ailettes secondaires 24C sont prévues dans une orientation en alignement mutuel avec ailettes primaires contiguës 24B pour établir un contact avec elles afin de diffuser davantage la chaleur à l'interieur des éléments de boîtier. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil d'éclairage décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS Appareil d'éclairage à fluorescence, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (11) comprenant un élément de boltier primaire (12); un moyen (15) destiné à recevoir une ampoule fluorescente (16) dans l'élément de boîtier primaire; un élément de boîtier secondaire (13) pour un ballast à l'intérieur du boîtier et décalé latéralement vers un côté de l'élément de boîtier primaire; et un moyen à ballast (14) à l'intérieur de l'élément de boîtier secondaire pour activer et commander l'ampoule fluorescente. Appareil d'éclairage selon la revendication , caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble à pont ) s'étendant entre les éléments de boîtier primaire et secondaire. Appareil d'éclairage selon la revendication , caractérisé en ce que l'élément de boîtier primaire comporte en outre un capot (18) et un bâti amovible (2 ) pour le capot, l'élément de boîtier secondaire comprenant en outre un capot amovible (21) relié au bâti l'ensemble à pont. Appareil d'éclairage selon la revendication caractérisé en ce que l'ensemble à pont comprend des premier et second éléments de pont (19A, 19B) dans une orientation verticale l'un par rapport à l'autre. Appareil d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une enceinte close (22) à air sur un côté de l'élément de boîtier primaire et en alignement sensiblement horizontal avec l'élément de boîtier secondaire. 6. Appareil d'éclairage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enceinte close à air comprend un panneau métallique (23) de déviation à l'intérieur de l'élément de boîtier primaire pour absorber la chaleur dégagée par l'ampoule fluorescente. 7. Appareil d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de boîtier primaire et secondaire comprennent une série de moyens à plaques à ailettes (24) faisant saillie vers l'exterieur pour diffuser la chaleur dégagée par l'ampoule fluorescente. 8. Appareil d'éclairage à fluorescence, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (11) comprenant un élément de boîtier primaire (12); un moyen (15) destine à recevoir une ampoule fluorescente (16) dans l'élément de boîtier primaire; un élément de boîtier secondaire (13) pour ballast à l'intérieur du boîtier et décalé latéralement vers un côté de l'élément de boîtier primaire; un moyen à ballast (14) à l'intérieur de l'élément de boîtier secondaire pour ballast destiné à activer commander l'ampoule fluorescente; un ensemble à pont (19 s'étendant entre les éléments de boîtier primaire et secondaire; et une enceinte close (22) à air à l'intérieur de 'élément de boîtier primaire et décalée latéralement vers un côté de l'ensemble à pont.