FR2595531A1 - Dispositif d'alimentation en puissance electrique d'un tube fluorescent de faible puissance et un procede d'utilisation d'un tel dispositif - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN PUISSANCE ELECTRIQUE D'UN TUBE FLUORESCENT DE FAIBLE PUISSANCE. CE DISPOSITIF COMPREND UN OSCILLATEUR 20 PRODUISANT LE COURANT D'ALIMENTATION DU TUBE 1 A PARTIR D'UNE TENSION CONTINUE 11 ET POURVU D'UN TRANSFORMATEUR 22 DANS LE CIRCUIT SECONDAIRE DUQUEL EST MONTE LEDIT TUBE 1. LE TRANSFORMATEUR 22 PRESENTE UN RAPPORT DES ENROULEMENTS PRIMAIRE ET SECONDAIRE 23A, 23B, 24 TEL QU'IL CONSTITUE UN ADAPTATEUR DE L'IMPEDANCE DE SORTIE DE L'OSCILLATEUR A L'IMPEDANCE D'ENTREE DU TUBE FLUORESCENT. L'INVENTION PERMET L'ALIMENTATION DU TUBE FLUORESCENT A PARTIR D'UNE BATTERIE.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en puissance électrique d'un tube fluorescent de faible puissance, comprenant un circuit oscillateur produisant une tension électrique d'une fréquence prédéterminée à partir d'une tension continue et pourvu d'un transformateur, les électrodes du tube étant montées dans le circuit de l'enroulement secondaire de celui-ci, et un procédé d'utilisation d'un tel dispositif pour l'amorçage d'un tube fluorescent.

Ces dispositifs permettent d'utiliser comme source de puissance électrique par exemple des piles ou batteries pour des tubes fluorescents qui sont conçues pour être alimentées généralement à partir du réseau.

Les dispositifs connus du type décrit plus haut ont pour inconvénient majeur que les tubes fluorescents ainsi alimentés en puissance électrique donnent un éclairage qui est loin de celui qu'ils produisent lorsqu'ils sont reliés au réseau et que la source s'épuise trop vite si bien que la durée de fonctionnement des tubes est trop courte, ainsi que leur durée de vie.

La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients.

Pour atteindre ce but, dans un dispositif selon la présente invention, le transformateur présente un rapport des enroulements tel qu'il constitue un adaptateur de l'impédance de sortie de l'oscillateur à l'impédance d'entrée du tube fluorescent. Ainsi, le transformateur présente des caractéristiques qui permettent au tube de fonctionner dans des conditions proches de celles pour lesquelles ils ont été conçus.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit oscillateur est adapté pour permettre une variation du courant débité dans le tube de façon que celui-ci ait une valeur suffisamment élevée pour assurer l'amorçage du tube et une valeur plus faible lorsqu'il fonctionne en régime de service. La consommation en énergie du tube étant ainsi réduite à sa valeur nécessaire, l'inconvénient des dispositifs connus, qui réside dans la consommation trop importante du tube et sa faible durée de vie est par conséquent éliminé.

Selon l'invention, il est avantageux à cette fin, que le circuit oscillateur comprend un transistor de puissance monté en oscillateur dans le circuit d'alimentation en courant continu à partir-duquel est connectée une résistance variable permettant la variation précitée du courant débité dans le tube.

Selon une caractéristique avantageuse, la résistance variable est formée par un montage de deux résistances pouvant être mises en parallèle par un organe de commande tel qu'un bouton-poussoir, cet organe de commande constituant l'organe de commande de l'amorçage du tube.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, qui permet l'amorçage et le fonctionnement d'un tube fluorescent comprenant un starter et un condensateur d'anti-parasitage incorporés, le circuit de l'enroulement secondaire du transformateur dans lequel est monté le tube comporte des moyens interrupteurs qui sont susceptibles d'interrompre le circuit pendant une faible durée de temps prédéterminée pour provoquer l'amorçage.

Le procédé d'utilisation d'un dispositif pour l'amorçage d'un tube fluorescent dans lequel on a prélablement supprimé le starter et le condensateur d'anti-parasitage est caractérisé en ce qu'on actionne l'organe de commande pour faire débiter à l'oscillateur un fort courant d'amorçage dans ledit tube et, après la courte durée de temps d'amorçage, relâche cet organe pour que l'oscillateur ne produise que le courant normal de fonctionnement du tube.

De procédé d'utilisation du dispositif selon l'invention, pour l'amorçage d'un tube fluorescent équipé d'un starter et d'un condensateur d'anti-parasitage, est caractérisé en ce que l'on fait débiter à l'oscillateur un fort courant d'échauffement des filaments des électrodes du tube pendant une durée prédéterminée d'échauffement, on actionne les moyens interrupteurs dans le circuit d'enroulement secondaire du transformateur et referme ledit circuit après une courte durée de temps prédéterminée, cette durée de temps étant telle qu'un courant puisse s'établir entre les électrodes du tube en court-circuitant ledit starter et ledit condensateur. Le tube étant amorcé, on réduit le courant débité dans celui-ci à sa valeur de régime de fonctionnement.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique d'un tube fluorescent adapté pour être alimenté à partir d'une tension de réseau
- la figure 2 montre schématiquement un tube fluorescent dans lequel le starter et le condensateur d'anti-parasitage ont été supprimés
- la figure 3 montre de façon schématique un dispositif d'alimentation en puissance électrique selon l'invention d'un tube fluorescent du type représenté à la figure 2 ; et
- la figure 4 donne le schéma d'un dispositif d'alimentation en puissance électrique selon l'invention d'un tube fluorescent du tube représenté à la figure 1.

La figure 1 montre schématiquement un tube fluorescent conçu pour être alimenté en puissance électrique à partir d'une tension de réseau. Dans l'exemple représenté, le tube présente la forme d'un U et comprend un culot 2 auquel sont incorporés un starter 3 et un condensateur d'anti-parasitage 4. Les filaments d'électrode 5 sont reliés à des bornes d'entrée 6. Ce tube est connecté par des bornes 7 au réseau à travers un ballast inductif 8.

La figure 2 montre un tube du type représenté à la figure 1, avec la différence cependant que le starter et le condensateur d'anti-parasitage ont été supprimés.

Selon la figure 2, un transformateur 9 est interposé entre les bornes d'entrée 6 du tube et les bornes de connexion 7 à la source d'alimentation en puissance électrique du tube.

Le dispositif selon la figure 3, qui est destiné à alimenter en puissance électrique un tube selon la figure 2, est adapté pour exécuter trois fonctions, à savoir le chargement d'une batterie 11, à partir d'une tension de secteur Us par exemple de 220 volts, l'alimentation du tube 1 à partir du secteur et l'alimentation du tube à partir de la batterie 11. Le choix parmi les trois fonctions peut être fait à l'aide d'une commande externe manuelle telle que par exemple un bouton rotatif à trois positions. A chaque position sont associés quatre contacts. Sur la figure, l'organe de commande porte la référence 12. Les trois positions sont indiquées par les symboles respectivement A, B et C. Les différents contacts associés à chaque position portent les références 12a...12d. La position A désigne la fonction "chargement de la batterie 11". Lorsque l'organe de commande 12 se trouve dans les positions B et C le dispositif d'alimentation accomplit les charges d'alimentation du tube 1 respectivement à partir du réseau et de la batterie 11. On constate que la partie destinée au chargement de la batterie 11 est incorporée au dispositif d'alimentation.

Comme le montre la figure 3, le dispositif d'alimentation selon l'invention peut être connecté à la tension de réseau Us à l'aide d'un transformateur 14. Le circuit secondaire de celui-ci est relié à un circuit redresseur 14 de conception connue pourvu d'un régulateur 15 permettant d'alimenter la batterie 11 en courant continu constant. Deux résistances 16 et 17 sont prévues dans la voie de chargement de la batterie 11 pour limiter le courant débité dans celle-ci (position A de l'organe de commande 12a). Dans cette voie de chargement se trouve également le contact rl d'un relais R, une diode 18 et un fusible 19.

Les contacts 12b et 12c permettent d'appliquer respectivement la tension continue obtenue par redressement de la tension de secteur Us et de la tension fournie par la batterie 11 au circuit oscillateur indiqué de façon générale par le symbole de référence 20. Ce circuit comprend essentiellement un transistor de puissance 21 et un transformateur 22. Ce dernier comporte deux enroulements primaires 23a et 23b montés respectivement dans le circuit collecteur et le circuit de base du transistor 21 et un enroulement secondaire 24 dans le circuit duquel est monté le tube fluorescent 1.

Les enroulements 22 et 23 assurent une réaction du courant de collecteur sur le courant de base ce qui permet au transistor 21 de fonctionner en oscillateur. Le circuit de base du transistor comporte en outre une résistance variable 25 formée essentiellement d'une résistance réglable 26 et d'une résistance 27 qui peut être montée en parallèle à la résistance 26 à l'aide d'un organe de commande externe tel qu'un bouton-poussoir 28.

La résistance variable 25 est reliée à la borne de position B du contact 12b et- à la borne de position C du contact 12c de l'organe de commande externe 12. La borne de contact C est connectée par un condensateur 29 à un potentiel de référence 30. L'autre borne de la résistance 25 est reliée au potentiel de référence 30 par un condensateur 31. On constate en outre la présence d'une diode 32 qui permet de relier directement la sortie du circuit redresseur 14 au bouton-poussoir 28. Une diode 33 est prévue pour isoler la borne de contact B du contact 12b de la sortie du circuit redresseur 14.

Le dispositif selon la figure 3 comprend en outre une partie 35 formant une sorte de minuterie permettant de programmer la durée du chargement de la batterie 11 et de débrancher automatiquement cette dernière du secteur après la durée de temps de chargement. Cette partie 35 comprend essentiellement un circuit oscillateur pourvu d'une horloge 36 réalisée sous forme d'un circuit intégré auquel est associé un circuit 37 permettant le réglage de la tension horloge qui doit être précise et pour maintenir constante cette tension. A cette fin, le circuit 37 comprend notamment un transistor 38, une diode zener 39 et une résistance réglable 40 dans un montage du type RC. A la sortie de l'horloge 36 est relié un compteur 41 dont la sortie de commande est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 42 à la base d'un transistor 43.L'émetteur et le collecteur de celui-ci sont connectés respectivement au potentiel de référence 30 et à l'émetteur du transistor de réglage 38 dont le collecteur est connecté à la sortie d'un pont redresseur faisant partie du circuit redresseur 14. Le collecteur du transistor 43 est relié par une résistance 44 à la base d'un transistor 45 dont l'émetteur est relié au potentiel de référence 30 et par une résistance 58 à l'émetteur du transistor 38.. Le circuit collecteur du transistor 45 comprend notamment le relais R et est relié à la borne de position A du contact 12d de l'organe de commande 12. En parallèle au relais R est monté un montage en parallèle d'une diode 47 et d'une diode 48 électroluminescente d'affichage de l'état du relais R en série avec une résistance 49.Ce relais R comprend un deuxième contact r2 qui permet de relier l'émetteur du transistor 38 soit à l'entrée de blocage 50 du compteur 41, soit à la borne de position A du contact 12d de l'organe de commande 12. Il est encore à noter que la base du transistor 43 est reliée aux bornes de position B et C du contact 12d, par l'intermédiaire d'une diode 51 et d'une résistance 52.

La figure 4 montre de façon schématique un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation en puissance électrique d'un tube fluorescent du type représenté à la figure 1, à partir d'une batterie 11. Les éléments qui sont communs à ce dispositif et celui de la figure 3 portent les mêmes symboles de référence. On constate que le circuit oscillateur présente la même structure qu'auparavant et est donc indiqué par la référence 20. Comme avant, ce circuit comporte le transistor 21, le transformateur 22 à trois enroulements 23a, 23b, 24 et la résistance variable 25 pourvue de l'organe de commande externe 28 permettant de monter en parallèle les résistances 26 et 27.Ce qui est spécifique au dispositif selon la figure 4 qui est destiné à alimenter un tube fluorescent 1 équipé d'un starter 3 et d'un condensateur d'anti-parasitage 4 est la présence dans le circuit de l'enroulement secondaire 24 de moyens interrupteurs permettant d'interrompre le courant débité par l'enroulement 24 dans le tube 1. Ces moyens interrupteurs sont avantageusement formés par deux contacts interrupteurs 55 et 56 situés respectivement dans le circuit de cathode et d'anode du tube. Comme il sera décrit plus loin, l'actionnement de ces moyens interrupteurs 55 et 56 doit se faire dans des délais et durées de temps prédéterminés et en rapport avec l'actionnement de l'organe de commande extérieure 28.

Bien entendu dans le schéma de la figure 4, on pourrait également prévoir les moyens permettant de charger la batterie 11 à partir de la tension de réseau et d'alimenter le tube 1 directement en une tension obtenue par redressement à partir de cette tension de réseau, de la manière décrite pour le dispositif représenté à la figure 3.

On décrira ci-après le fonctionnement et l'utilisation des dispositifs représentés aux figures 3 et 4.

Dans le dispositif selon la figure 4, pour charger la batterie 11, l'organe de commande externe manuel 12 est mis dans sa position A. En actionnant brièvement l'organe de commande externe 28 prévu principalement pour la variation de la résistance 25 le transistor 45 devient conducteur et le relais R est excité, son état est affiché par la diode 48. Le contact rl du relais R se ferme et la batterie 11 est ainsi reliée au circuit redresseur 14 de la tension de réseau
Us. L'excitation du relais R entraîne la fermeture du deuxième contact de relais r2, ce qui permet de supprimer le potentiel de blocage à l'entrée 50 du compteur 41, à laquelle était appliqué jusqu'à alors le potentiel de l'émetteur du transistor 38. Le compteur est par conséquent en mesure de compter les impulsions que produit en permanence l'horloge 36. L'état de fonctionnement est vérifiable à l'aide d'une diode électroluminescente 57. A la position préétablie du compteur 41 correspondant à la durée de chargement de la batterie 11, le compteur produit un signal de commande du transistor 43. Celui-ci devenu ainsi conducteur met hors service le transistor 45, ce qui entraîne la désexcitation du relais R et l'isolation de la batterie 11 du secteur, par le changement de position du contact rl du relais. Il est à noter que le relâchement du bouton-poussoir 28 formant organe de commande pour le démarrage du compteur 41 ne pouvait pas rendre hors service le transistor 45, étant donné que celui-ci était relié par le deuxième contact r2 du relais R au potentiel d'émetteur du transistor 38.

Le tube fluorescent 1 peut être alimenté en puissance électrique à partir d'une tension continue.

Celle-ci pourrait être la tension obtenue à partir de la tension de réseau Us ou la tension produite par la batterie 11. Dans le premier cas l'organe de commande extérieur 12 sera mis dans la position B. Dans le deuxième cas il occupera la position C. Dans les deux cas le fonctionnement et l'utilisation qui suit la mise en place de l'organe de commande sont les mêmes. En actionnant le bouton-poussoir 28 on met en parallèle les deux résistances 26 et 27 de façon que la résistance variable 25 présente maintenant sa faible valeur dans le circuit de base du transistor 21. Cette condition a pour conséquence que l'enroulement secondaire 24 du transformateur débite un fort courant dans le tube fluorescent 1, ce qui entrasse l'amorçage de celui-ci.

Après une courte durée de temps prédéterminée, nécessaire pour l'amorçage du tube, on relâche le bouton-28. La résistance 27 n'étant plus en parallèle sur la résistance 26, la résistance variable 25 présente alors sa valeur plus élevée et le transformateur débite dans le tube 1 un courant plus faible qui maintient celui-ci en état de fonctionnement. Etant donné que la résistance 25 est maintenant plus importante, la puissance électrique prélevée de la source est plus faible. Lorsqu'on utilise comme source la batterie 11, c'est-à-dire le régime d'autonomie du tube 1, on obtient ainsi une autonomie plus longue, tout en faisant fonctionner le tube dans des conditions proches de celles pour lesquelles il a été conçu. Cet effet est obtenu par un choix approprié des rapports des enroulements du transformateur 22.Ce rapport est choisi tel que le transistor permet l'adaptation de l'impédance de sortie de l'oscillateur à l'impédance d'entrée du tube. Ainsi, le transformateur présente des caractéristiques qui permettent de couvrir toute la plage de puissance du tube fluorescent dans les conditions proches de celles dont le tube bénéficierait s'il était branché directement sur le réseau, c'est-à-dire sans interposition du dispositif selon la présente invention.

Dans la version du dispositif d'alimentation selon l'invention, représentée à la figure 4, pour obtenir l'allumage du tube fluorescent 1, on ferme tout d'abord l'interrupteur 28 pendant une ou deux secondes.

Le starter 3 se ferme et l'oscillateur fournit au tube un fort courant en court-circuit sur le starter. Le passage de ce courant échauffe les filaments 5 du tube qui émettent alors des électrons. Ensuite on ouvre l'interrupteur 28 et à un intervalle prédéterminé après, par exemple de 250 millisecondes, on ouvre pendant un temps bref prédéterminé, par exemple de 250 à 500 millisecondes, les interrupteurs 55 et 56 simultanément.

Pendant le temps bref d'ouverture des interrupteurs, l'oscillateur 20 débite à vide et génère une tension élevée aux bornes de l'enroulement secondaire 24 du transformateur. Le starter 3, qui est par exemple du type à lames bimétalliques, revient à l'état d'ouverture du contact formé par ces lames. La durée d'ouverture est telle qu'à la fermeture des interrupteurs 55 et 56 un courant puisse s'établir directement entre les électrodes du tube 1 avant que le contact des lames du starter puissent se refermer. Le tube s'allume alors et le système devient stable.

A titre d'exemple, pour donner un ordre de grandeur dans le dispositif selon la figure 4, les enroulements primaires 23a et 23b pourraient comporter respectivement 30 et 15 spires, tandis que le nombre de spires de l'enroulement secondaire pourrait être de 130 pour des résistances 26 et 27 de l'ordre de 1 kilohm. Le condensateur 31 pourrait être de 2,2 nanofarads. Le condensateur monté entre l'émetteur et le collecteur du transistor 21 pourrait avoir une capacité de 1 nanofarad.

Le transistor serait alors du type TIP 31A.

Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux dispositifs qui viennent d'être décrits. Il est seulement essentiel de respecter le rapport des enroulements du transformateur ou, de façon générale, de prévoir un autre dispositif permettant d'accomplir l'adaptation de la résistance de sortie de l'oscillateur à la résistance d'entrée du tube.

L'oscillateur peut être de toute autre conception connue, si cette conception permet une variation de la puissance prélevée de la source d'alimentation, de façon que la puissance prélevée en régime de fonctionnement normal soit inférieure, de façon convenable, à la puissance prélevée pour l'allumage du tube.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation en puissance électrique d'un tube fluorescent de faible puissance, comprenant un circuit oscillateur produisant une tension électrique à partir d'une tension continue et pourvu d'un transformateur, les électrodes du tube étant montées dans le circuit de l'enroulement secondaire de celui-ci, caractérisé en ce que le transformateur (22) présente un rapport des enroulements primaire et secondaire (23a, 23b; 24) tels qu'il constitue un adaptateur de l'impédance de sortie de l'oscillateur (20) à l'impédance d'entrée du tube fluorescent (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit oscillateur (20) est adapté pour permettre une variation du courant débité dans le tube fluorescent (1) de façon que ce courant ait une valeur suffisamment élevée pour assurer l'amorçage du tube et une valeur plus faible lorsque le tube fonctionne au régime de service.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit oscillateur (20) comprend un transistor de puissance (21) monté en oscillateur dans le circuit d'alimentation en courant continu à partir duquel est disposée une résistance variable (25) permettant la variation précitée du courant débité dans le tube fluorescent (10).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la résistance variable (25) est formée par un montage de deux résistances (26, 27) pouvant être mises en parallèle par un organe de commande externe (28), tel qu'un bouton-poussoir, cet organe de commande constituant l'organe de commande de l'amorçage du tube fluorescent.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est adapté pour permettre l'alimentation du tube fluorescent par une source de courant continue pouvant être une batterie (11) ou une tension obtenue à partir d'une tension de secteur (Us).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un agencement permettant le chargement de la batterie (11) à partir de la tension de secteur (Us) et comprenant une minuterie (35) adaptée pour débrancher automatiquement la batterie (11) du secteur après une durée de temps de chargement prédéterminée.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la minuterie (35) comprend un générateur (36, 37) d'un signal horloge, un compteur (41) de ce signal et un circuit d'excitation de l'organe de commande (R) dont l'excitation est commandée par un organe de commande externe du début de chargement de la batterie (11) et dont la désexcitation est commandée par ledit compteur (41) lorsqu'il a atteint une position prédéterminée correspondant à la durée de temps de chargement, le démarrage du compteur (41) et le branchement et le débranchement de la batterie (11) étant commandés par ledit organe de commande.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de commande précité (R) est un relais pourvu de contacts (rl, r2).

9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'organe de commande externe du début du chargement de la batterie (11) est formé par l'organe de commande externe (28) de la variation du courant débité dans le tube fluorescent (1).

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, pour l'amorçage et le fonctionnement d'un tube fluorescent (1) comprenant un starter (3) et, le cas échéant, un condensateur d'anti-parasitage (4), caractérisé en ce que le circuit de l'enroulement secondaire (24) du transformateur (22) dans lequel est monté le tube (1) comporte des moyens interrupteurs (55, 56) qui sont susceptibles d'interrompre le circuit pendant une faible durée de temps prédéterminée.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un interrupteur (55, 56) est situé respectivement dans le circuit de cathode et d'anode du tube fluorescent (1).

12. Procédé d'utilisation d'un dispositif pour l'amorçage d'un tube fluorescent (1) dans lequel le starter (3) et le condensateur d'anti-parasitage (4) ont été supprimés préalablement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on actionne l'organe de commande externe (28) pour faire débiter à l'oscillateur (20) un fort courant d'amorçage dans ledit tube (1) et, après la courte durée de temps d'amorçage, relâche cet organe (28) pour que l'oscillateur ne produise que le courant normal de fonctionnement du tube.

13. Procédé d'utilisation du dispositif selon la revendication 10 ou 11, pour l'amorçage d'un tube fluorescent équipé d'un starter (3) et, le cas échéant, d'un condensateur d'anti-parasitage (4), caractérisé en ce que l'on actionne l'organe de commande externe (28) de variation du courant débité dans le tube (1), pour que l'oscillateur (20) débite le fort courant d'échauffement des filaments (5) des électrodes du tube pendant une durée prédéterminée d'échauffement, relâche l'organe de commande (28) pour réduire le courant débité dans le tube (1) à sa valeur de régime de fonctionnement, actionne les moyens interrupteurs (55, 56) dans le circuit d'enroulement secondaire du transformateur (22) et referme ledit circuit après une courte durée de temps prédéterminée, cette durée de temps étant telle qu'un courant puisse s'établir entre les électrodes du tube en court-circuitant ledit starter (3) et le condensateur d'anti-parasitage (4).

14. Procédé selon la revendication 13 pour l'utilisation du dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les deux interrupteurs (55, 56) sont actionnés simultanément.