Brevet FR2862476A1 — publié le 20050520

L'invention concerne un circuit d'exploitation et un procédé d'exploitation d'une lampe à décharge de gaz, en particulier d'une lampe fluorescente, notamment en technique aéronautique. Un circuit de ce type est décrit dans le document DE 40 13 360 C2 pour l'exploitation dans un réseau à courant alternatif. On obtient que la lampe éclaire avec une luminosité maximale même lorsque la valeur nominale de la tension alternative du réseau est relativement basse, sans qu'un transformateur soit nécessaire. Un autre circuit pour la mise en service et la commande de la I o luminosité d'une lampe fluorescente dans un réseau à courant alternatif est décrit dans le document EP 0 471 331 B I. Dans les avions pour passagers modernes, on souhaite un éclairage pouvant varier en continu jusqu'aux valeurs les plus basses. La limite inférieure de la réduction doit se situer largement au-dessous de 1%, notamment en ce qui concerne le passage de l'obscurité à cette limite de réduction inférieure. En effet, en raison de la courbe logarithmique de sensibilité de l'ceil, une valeur atténuée de 1% est perçue déjà comme relativement claire, en partant de l'obscurité. Le souhait d'un mélange quelconque de la lumière de différentes sources lumineuses ne peut aussi être satisfait qu'avec des niveaux d'atténuation les plus bas. Dans chaque cas on doit éviter des phénomènes de scintillement. Le fonctionnement à tension continue permet certes des degrés d'atténuation élevés par rapport au fonctionnement à tension 25 alternative. Mais il peut se produire un scintillement indésirable. Dans la demande de brevet allemand antérieure 102 52 979, il est décrit un procédé d'exploitation d'une lampe à décharge de gaz avec lequel la lampe à décharge de gaz peut fonctionner sans scintillement. Des impulsions de tension sont superposées à une composante de 3o tension continue pouvant être abaissée jusqu'à zéro. Si l'on alimente la lampe à partir d'une source de courant continu, celleci doit présenter un comportement en régulation approprié. En raison des paramètres de la lampe qui varient fortement, les conditions requises pour la vitesse de régulation sont différentes et rendent ainsi plus difficiles la conception et le dimensionnement de la source de courant continu. De plus, en cas de variation de la température ambiante, il se produit une variation de la résistance de la lampe et donc une variation indésirable de sa puissance. Une régulation sur une puissance constante de la lampe est complexe (cf. DE 100 51 139 Al). L'invention a pour but de proposer un circuit d'exploitation et un procédé d'exploitation du type précité qui permettent d'obtenir de basses valeurs d'atténuation, inférieures à 1%, sans scintillement. Suivant l'invention, ce but est atteint en ce que par commande de la fin de conduction de l'interrupteur au moyen de l'électronique de commande, une tension continue constante d'une source de tension continue est appliquée à l'inductance pendant une durée d'enclenchement ton constante, en ce que par mise à l'arrêt de l'interrupteur à l'expiration de la durée d'enclenchement ton, l'énergie accumulée par l'inductance se décharge sur la lampe à décharge de gaz, et en ce qu'après chaque décharge de l'inductance sur la lampe à décharge de gaz), l'électronique de commande ferme à nouveau périodiquement l'interrupteur pendant la durée d'enclenchement (ton). Selon une caractéristique particulière de l'invention, pour atténuer l'intensité de la lampe à décharge de gaz, la tension continue (Uin) constante et/ou la durée d'enclenchement constante (ton) sont réglables. Selon l'invention également, l'inductance est dimensionnée de manière que pour la tension continue constante (Uin) et la durée :3 d'enclenchement constante (tan) réglée, le courant (I) croît linéairement ou non linéairement. L'électronique de commande enregistre la décharge de l'inductance par reconnaissance du passage par zéro du courant au 5 moyen d'un enroulement secondaire d'un transformateur dont l'enroulement primaire forme l'inductance. De préférence, la fréquence (f) de la commande périodique de l'interrupteur est supérieure à 100 kHz. Un condensateur d'accumulation, en amont duquel est couplée I o une diode, est couplé en parallèle à la lampe à décharge de gaz. Selon l'invention, la source de tension continue est une batterie ou un réseau à tension continue ou un réseau à courant alternatif avec étage redresseur. Un étage d'inversion de polarité est couplé entre l'inductance et la lampe à décharge de gaz. Le chauffage d'électrodes de la lampe à décharge de gaz s'effectue au moyen d'un courant continu, d'une tension continue ou en modulation de largeur d'impulsion (PWM). Des phases sans enclenchement de l'interrupteur se produisent dans la séquence décrite. Avant le processus d'inversion de polarité proprement dit, la lampe à décharge de gaz est mise en service brièvement avec courant alternatif à basse fréquence, afin de rendre invisibles des sauts de colonne dans la zone des électrodes. Le procédé d'exploitation d'une lampe à décharge de gaz, est caractérisé en ce que par commande de la fin de conduction de l'interrupteur au moyen de l'électronique de commande, une tension continue (Un) constante d'une source de tension continue est appliquée à l'inductance pendant une durée d'enclenchement (ton) constante, en ce que par mise à l'arrêt de l'interrupteur à l'expiration de la durée d'enclenchement (ton), l'énergie accumulée par l'inductance est déchargée sur la lampe à décharge de gaz, et en ce qu'après chaque décharge de l'inductance sur la lampe à décharge de gaz, l'interrupteur est périodiquement à nouveau fermé par l'électronique de commande pendant la durée d'enclenchement (ton). La lampe à décharge de gaz est ici alimentée avec un courant continu à partir de l'énergie commandée pendant la durée d'enclenchement. Le courant continu qui s'écoule pendant la durée to d'enclenchement s'établit toujours sans circuit de régulation, de manière que la lampe reçoive une énergie constante même lorsque ses paramètres varient. La durée de. coupure varie avec la résistance respective de la lampe. On obtient pour toutes les valeurs d'atténuation un comportement lumineux stable, sans scintillement de la lampe à décharge de gaz. On peut obtenir une plage d'atténuation complémentaire allant jusqu'à une valeur d'atténuation inférieure à environ 1%, simplement par variation de l'énergie accumulée de l'inductance. Pour cela, l'électronique de commande modifie en conséquence la durée d'enclenchement. L'atténuation peut être influencée aussi par modification de la tension continue appliquée. La fréquence de la période est si élevée qu'il est impossible qu'elle soit visible. De préférence, elle est supérieure à 100 kHz. L'allumage de la lampe s'effectue par l'énergie de l'inductance. Le circuit convient au fonctionnement. de toutes les lampes à décharge, en particulier pour l'éclairage d'habitacles d'avions ou de trains de voyageurs. Le circuit peut aussi être utilisé lorsque l'on souhaite un éclairage d'ambiance de couleur variable, des mélanges de couleurs pouvant être obtenus en continu par des graduations fines des valeurs d'atténuation des lampes de différentes couleurs. L'utilisation dans des avions à différentes fréquences de bord avec des lampes fluorescentes et de faibles intensités d'éclairage, telles que des éclairages de nuit et des éclairages d'ambiance, est avantageuse. Des formes de réalisation avantageuses de l'invention ressortent 5 de la description faite ci-après. Les dessins montrent: Figure 1 un circuit d'exploitation alimenté par une tension continue d'une lampe fluorescente, Figure 2 une extension du circuit de la figure 1 avec séparation galvanique du réseau d'alimentation et inversion de polarité to de la lampe fluorescente, Figure 3 un circuit d'exploitation étendu dans un réseau à courant alternatif avec séparation galvanique, redressement et inversion de la polarité ainsi que chauffage hélicoïdal, Figure 4 le circuit d'exploitation de la fig. 3 dans une vue plus détaillée, et Figure 5 des exemples de variations du courant sur l'inductance. En amont d'une lampe fluorescente 1 ou d'un circuit série de lampes fluorescentes 1 est couplée une source d'énergie constante 2 qui est commandée par une électronique de commande 3 et alimentée par une source de tension continue 4 (cf. fig. 1). La source de tension continue 4 peut être une batterie, un réseau de bord à courant continu avec un étage de séparation galvanique et de redressement 6 (Cf. fig. 2), un réseau de bord à courant alternatif 7, par exemple un réseau 115 V d'un avion, avec une régulation du facteur de puissance (PFC, Power Factor Control) 8 et un étage de séparation galvanique et de redressement 6 (cf. Fig. 3). L'étage 6 comporte par exemple un transformateur 9 ou un transformateur électronique Tr1 avec des interrupteurs électroniques V1, V2, un condensateur C 1 et un redresseur à pompe Grl avec condensateur de lissage C2 (cf. fig. 4). L'électronique de commande 4 peut recevoir sa tension d'alimentation de l'étage 6. Dans tous les cas de branchement, à l'entrée de la source d'énergie constante 2 s'applique une tension continue d'entrée Uin. La source d'énergie constante 2 comporte une inductance L1 en série avec la lampe fluorescente 1 ainsi qu'un interrupteur V3, par exemple un interrupteur à transistor, parallèlement à la lampe fluorescente 1, lequel est commandé périodiquement par l'électronique de commande 3. Une inductance L2, couplée par transformateur à l'inductance L1 s'applique à l'électronique de commande 3. to Parallèlement à la lampe fluorescente 1 est couplé un condensateur d'accumulation C3. Entre l'inductance L1 et la lampe fluorescente 1 est prévue une diode V4 afin que le condensateur d'accumulation C3 ne soit pas court-circuité, lorsque l'interrupteur V3 est conducteur, c'est-à- dire fermé (cf. fig. 4). Le mode de fonctionnement de la source d'énergie constante 2 est pour l'essentiel le suivant: A l'instant t0 (cf. fig. 5), l'électronique de commande 3 ferme l'interrupteur V3. Sous la tension Uin, le courant I, circulant à travers l'inductance L1, augmente linéairement. A l'expiration de la durée d'enclenchement ton, déterminée par l'électronique de commande 3, - à l'instant ti -, l'électronique de commande 3 ouvre l'interrupteur V3, c'est-à-dire qu'elle le commande non conducteur. Le courant I a augmenté jusque là linéairement à la valeur IS (cf. fig. 5). La puissance P = Uin x Is/2 est absorbée par l'inductance L1. Avec IS = Uin x ton/L on obtient: P = 0,5 x U;n2 x ton/L, L étant la valeur de l'inductance L1. On voit que la puissance absorbée est indépendante des paramètres de la lampe fluorescente 1. Si l'on suppose l'inductance L constante, elle est constante, tant que ton et Uin ne varient pas. Pendant la durée d'enclenchement ton, la lampe fluorescente 1 est reliée au condensateur d'accumulation C3 chargé. A l'instant t1, la bobine L1 commence à se décharger. Pendant la durée de coupure toff, le courant de la bobine I diminue jusqu'à ce qu'il soit sensiblement égal à zéro à l'instant t2. La courbe décroissante du courant et donc la durée de coupure toff dépendent des paramètres de la lampe fluorescente 1, en particulier de sa résistance. Lorsque le courant I de l'inductance L1 est à peu près égal à zéro, le courant de l'inductance L2 passe en conséquence par zéro. Ceci est enregistré par l'électronique de commande 3 qui commande à nouveau conducteur l'interrupteur V3 - à l'instant t2 -, ce qui fait que le processus décrit se répète périodiquement. Sur les figures 5a à 5d on n'a représenté pour simplifier que deux périodes. La fréquence f de la période est: f= 1/ton+toff); la fréquence est de préférence supérieure à 100 kHz et est par exemple d'un ordre de grandeur de 500 kHz. Aux fréquences aussi élevées, les inductances L1 et L2 peuvent être petites et légères. Pour atténuer l'intensité de la lampe fluorescente 1, on modifie la puissance P qui lui est fournie. A cet effet, on modifie la durée d'enclenchement ton réglée au moyen de l'électronique de commande 3. Sur la figure 5b, à partir par exemple de l'instant t4, on raccourcit la durée d'enclenchement à ton. En conséquence, à l'instant t5 on n'obtient que le courant Is réduit, ce qui fait que - pour des paramètres identiques des lampes - on raccourcit aussi toff par rapport à toff. A l'instant t6, le courant est nul et en conséquence l'électronique de commande 3 commande à nouveau conducteur l'interrupteur V3 pour la durée d'enclenchement ton suivante. La fig. 5 montre l'accroissement du courant comme sur la fig. 5a; mais sur la fig. 5c, à la suite de t 1, la chute de courant est plus plate 3o que sur la figure 5a, par exemple parce que la résistance de la lampe a o diminué pour des raisons quelconques, et donc la tension sur le condensateur C3 a également diminué, de sorte qu'il en résulte une durée de coupure toff, prolongée par rapport à la figure 5a. La figure 5d montre la variation du courant selon la figure 5c, mais par raccourcissement de la durée d'enclenchement ton à l'état atténué. Avec l'atténuation décrite par la puissance fournie, on peut obtenir une très large plage de variations, par exemple de 100% à - 0,1%, sans qu'il se produise des phénomènes de scintillement. L'atténuation de la lampe fluorescente 1 peut aussi s'effectuer, to conformément à l'équation ci-dessus de la puissance P, également en supplément ou uniquement par variation de la tension Uin. Pour éviter une séparation des gaz de la lampe (cataphorèse) par le fonctionnement en tension continue de la lampe fluorescente 1, la lampe fluorescente 1 peut être périodiquement inversée dans sa polarité. La fréquence est ici sensiblement inférieure à la fréquence mentionnée cidessus f = 1/(ton+ toff). Sur les figures 2 et 3 il est montré pour cela un étage d'inversion de polarité avec pont intégral 10, commandé par l'électronique de commande 3. Celui-ci est illustré sur la figure 4 par les interrupteurs V5, V6, V7 et V8 commandés alternativement par l'électronique de commande 3. Le chauffage des électrodes de la lampe fluorescente 1 s'effectue de préférence avec un courant continu et/ou une tension continue, qui est produite dans des régulateurs de commande 11, 12, avec potentiel séparé, ou par modulation de la largeur d'impulsion (PWM). Les régulateurs de commande 11, 12 sont alimentés depuis l'étage de séparation 6 et commandés par l'électronique de commande 3 (cf. fig. 3, fig. 4). Le chauffage à courant continu réduit les niveaux de perturbation émis. Pour obtenir des degrés d'atténuation faibles, on peut prévoir dans la séquence décrite des phases sans enclenchement de l'interrupteur V3. Avant le processus d'inversion de polarité précité, la lampe 1 peut être mise en service brièvement avec un courant alternatif à basse fréquence. Les sauts dits de colonne qui se produisent sinon peuvent ainsi être rendus invisibles dans la zone des électrodes. REVENDICATIONS 1. Circuit d'exploitation d'une lampe à décharge de gaz, en particulier une lampe fluorescente, notamment en technique aéronautique, en amont de la lampe à décharge de gaz étant couplée une inductance et un interrupteur commandé périodiquement par une électronique de commande commandant le courant à travers l'inductance, caractérisé en ce que par commande de la fin de conduction de l'interrupteur (V3) au moyen de l'électronique de commande (3), une tension continue (Uin) constante d'une source de io tension continue (4) est appliquée à l'inductance (L1) pendant une durée d'enclenchement ton constante, en ce que par mise à l'arrêt de l'interrupteur (V3) à l'expiration de la durée d'enclenchement ton, l'énergie accumulée par l'inductance (L1) se décharge sur la lampe à décharge de gaz (1), et en ce qu'après chaque décharge de l'inductance (L1) sur la lampe à décharge de gaz (1), l'électronique de commande (3) ferme à nouveau périodiquement l'interrupteur (V3) pendant la durée d'enclenchement (ton). 2. Circuit d'exploitation selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour atténuer l'intensité de la lampe à décharge de gaz (1), la tension continue (Uin) constante et/ou la durée d'enclenchement constante (ton) sont réglables. 3. Circuit d'exploitation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'inductance (L1) est dimensionnée de manière que pour la tension continue constante (Uin) et la durée d'enclenchement constante (ton) réglée, le courant (I) croît linéairement ou non linéairement. 4. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électronique de commande (3) enregistre la décharge de l'inductance (L1) par reconnaissance du passage par zéro du courant. i0 i1 5. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électronique de commande (3) enregistre la décharge de l'inductance (L1) au moyen d'un enroulement secondaire (L2) d'un transformateur dont l'enroulement primaire forme l'inductance (L1). 6. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence (f) de la commande périodique de l'interrupteur (V3) est supérieure à 100 kHz. 7. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications to précédentes, caractérisé en ce qu'un condensateur d'accumulation (C3), en amont duquel est couplée une diode (V4), est couplé en parallèle à la lampe à décharge de gaz (1). 8. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de tension continue (4) est une batterie ou un réseau à tension continue ou un réseau à courant alternatif avec étage redresseur. 9. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un étage d'inversion de polarité (10) est couplé entre l'inductance (L 1) cl: la lampe à décharge de gaz (1). 10. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage d'électrodes de la lampe à décharge de gaz (1) s'effectue au moyen d'un courant continu, d'une tension continue ou en modulation de largeur d'impulsion (PWM). 11. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que des phases sans enclenchement de l'interrupteur (V3) se produisent dans la séquence décrite. 12. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant le processus d'inversion de polarité proprement dit, la lampe à décharge de gaz (1) est mise en service brièvement avec courant alternatif à basse fréquence, afin de rendre invisibles des sauts de colonne dans la zone des électrodes. 13. Procédé d'exploitation d'une lampe à décharge de gaz, en particulier d'une lampe fluorescente, notamment en technique aéronautique, en amont de la lampe à décharge de gaz étant couplés une inductance et un interrupteur commandé périodiquement par une électronique de commande commandant le courant à travers l'inductance, caractérisé en ce que par commande de la fin de conduction de l'interrupteur (V3,) au moyen de l'électronique de to commande (3), une tension continue (U1n) constante d'une source de tension continue (4) est appliquée à l'inductance (L1) pendant une durée d'enclenchement (ton) constante, en ce que par mise à l'arrêt de l'interrupteur (V3) à l'expiration de la durée d'enclenchement (ton), l'énergie accumulée par l'inductance (L1) est déchargée sur la lampe à décharge de gaz (1), et en ce qu'après chaque décharge de l'inductance (L1) sur la lampe à décharge de gaz (1), l'interrupteur (V3) est périodiquement à nouveau fermé par l'électronique de commande (3) pendant la durée d'enclenchement (ton).