[0001] La présente invention a pour objet un circuit pour l'allumage et la commande graduelle
d'une lampe fluorescente et, plus particulièrement, d'une lampe à tension d'amorçage
élevée, telle que la nouvelle lampe de 26 mm de diamètre.
[0002] Une lampe fluorescente dépourvue de tout moyen d'aide à l'allumage nécessite pour
s'allumer un préchauffage de ses électrodes et l'application d'un pic de tension d'amorçage
entre ces électrodes. Après l'allumage, l'atmosphère de la lampe reste ionisée ce
qui facilite le réamorçage à chaque alternance du courant alternatif d'alimentation,
tandis que la décharge maintient la température des électrodes.
[0003] Un moyen classique et économique pour accomplir ces deux fonctions est le starter
à effluve. Il est constitué par un tube à décharge contenant une bilame. Ce starter
est inséré dans un circuit comprenant en série, entre les deux pôles de la source
d'alimentation alternative, un interrupteur, une inductance régulatrice appelée ballast,
une électrode de la lampe, le starter, l'autre électrode de la lampe. A la fermeture
de l'interrupteur, une décharge s'établit dans le starter et chauffe la bilame. Celle-ci
se déforme et court-circuite le starter dans lequel la décharge s'éteint. Le starter
en court-circuit conduit le courant de préchauffage de la lampe. Cela dure le temps
que la bilame se refroidisse et ouvre alors le circuit de préchauffage. A ce moment,
le ballast engendre une surtension. La lampe, en supposant, entre autres, que ces
électrodes soient assez chaudes, s'allume.
[0004] Toutefois, l'amplitude de la surtension dépend de l'instant de l'ouverture du circuit
de préchauffage par rapport au courant alternatif. Si elle est insuffisante, la lampe
ne s'allume pas. Le starter qui a repris son état initial accomplit alors un nouveau
cycle de fonctionnement tel que décrit précédemment. De la sorte, après un ou plusieurs
cycles du starter, la lampe finit par s'allumer. La tension à ses bornes est telle
que le starter ne peut plus accomplir le cycle décrit.
[0005] Une telle solution au problème de l'allumage des lampes fluorescentes offre l'inconvénient
que l'allumage d'une lampe est parfois précédé d'une période de papillotement, ce
qui est désagréable. Cela sera encore plus sensible avec les nouvelles lampes de 26
mm de diamètre.
[0006] De plus, elle ne convient pas si l'on veut appliquer à une lampe fluorescente une
commande-graduelle. En effet, la commande graduelle, en limitant le courant dans la
lampe, augmente le pic de tension à ses bornes, jusqu'à relancer le fonctionnement
du starter. 'C'est ainsi que le brevet français publié n° 2 420 271 prévoit un commutateur
additionnel déconnectant le starter après qu'il ait rempli sa fonction et mettant
en circuit à ce moment seulement le dispositif de commande graduelle. Le fonctionnement
de ce commutateur additionnel doit être retardé de plusieurs secondes par rapport
à la fermeture de l'interrupteur si l'on veut être certain que l'allumage ait eu lieu.
Il en résulte un allumage au flux maximal suivi, après un délai relativement long,
d'une réduction d'éclairement. Ce n'est pas acceptable dans certains cas d'application.
[0007] Or, on a déjà envisagé d'abandonner le starter dans les circuits d'allumage de lampes
fluorescentes. La demande de brevet français n° 80 25435 déposée le 1er Décembre 1980
par la Demanderesse préconise le remplacement du starter par un relais commandé par
un circuit de temporisation et de synchronisation. Ce relais possède un contact occupant
la place du starter dans le circuit de préchauffage. Le circuit qui le commande mesure
avec précision le temps pendant lequel le relais ferme son contact pour préchauffer
les électrodes et synchronise l'ouverture de ce contact par rapport à la tension alternative
d'alimentation de manière que la surtension obtenue soit optimale, c'est-à-dire permette
à coup sûr l'allumage de la lampe, sans papillotement. Un tel allumage franc contribue
par ailleurs à l'augmentation de la durée de vie de la lampe.
[0008] La présente invention prévoit donc d'utiliser ce. dispositif d'allumage de lampe
fluorescente en relation avec un dispositif de commande graduelle. Elle est caractérisée
par le fait qu'un contact additionnel est prévu sur le relais d'allumage pour la mise
en circuit du dispositif de commande graduelle.
[0009] De plus, l'instant de la fermeture de ce contact additionnel est réglé de manière
que le dispositif de commande graduelle ne puisse débuter son fonctionnement que sur
la première alternance complète de la tension aux bornes de la lampe, afin de ne pas
risquer une extinction intempestive de la lampe.
[0010] L'invention prévoit en outre d'adapter le dispositif de commande graduelle connu
en vue de son utilisation avec des lampes à tension d'amorçage élevée telles que la
nouvelle lampe de 26 mm de diamètre. L'adaptation comprend essentiellement l'insertion
d'un circuit écrêteur symétrique entre l'entrée du dispositif et son circuit de déclenchement,
permettant d'obtenir une onde carrée alternative d'amplitude définie, pour un déclenchement
du dispositif et une commande graduelle indépendante des caractérisiques de la lampe.
[0011] Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant exposés
de manière plus détaillée dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple
non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1, un exemple de réalisation du circuit pour l'allumage et la commande
graduelle d'une lampe fluorescente de l'invention ;
- la figure 2, un exemple de réalisation détaillée du circuit de commande graduelle
de la figure 1 conçu conformément à la présente invention.
[0012] On décrira d'abord, en se reportant à la figure 1, un exemple de circuit pour l'allumage
et la commande graduelle d'une lampe fluorescente réalisé conformément à la présente
invention.
[0013] L'ensemble du circuit comprend essentiellement une inductance ballast B, la lampe
fluorescente F, un condensateur anti-parasites C2, un circuit d'allumage temporisé
et synchronisé CM commandant un relais RA, un contact CA du relais RA, pour le chauffage
des électrodes de la lampe F, un autre contact CC du relais RA, pour la mise en circuit
d'un dispositif de commande graduelle CG. Un condensateur Cl peut être ajouté entre
les bornes Al et A2, pour la compensation du facteur de puissance et le filtrage des
parasites engendrés par le circuit.
[0014] L'ensemble, alimenté par les bornes Al et A2, est soumis à une tension alternative
de 220V, lorsqu'un interrupteur non représenté est fermé. Initialement, la lampe F
ne peut fonctionner car ses électrodes el et e2 sont encore froides et parce que le
gaz raréfié qu'elle contient n'est pas ionisé. Par contre, le circuit CM reçoit la
tension d'alimentation, puisque sa borne A est directement connectée à la borne d'entrée
Al et sa borne B est connectée à la borne d'entrée A2, par l'intermédiairé de l'électrode
e2 du tube F. En réponse, ce circuit commande le relais RA de manière qu'il ferme
sont contact CA et ouvre son contact CC. Le contact CA étant fermé, les électrodes
el et e2 de la lampe sont parcourues par un courant qui élève leur température.
[0015] Le circuit CK, décrit dans la demande de brevet français déjà citée, mesure un intervalle
de temps déterminé en vue d'un chauffage optimal des électrodes de la lampe F. A l'expiration
de ce délai, il agit sur le relais RA de manière que celui-ci ouvre son contact CA,
en un instant précis par rapport à la tension d'alimentation, puis ferme son contact
CC.
[0016] Le contact CA ouvre le circuit de chauffage des électrodes de la lampe F. Il en résulte
une surtension engendrée par le ballast B, capable d'amorcer une première décharge
dans la lampe.
[0017] Plus précisément, comme décrit dans la demande précitée, l'ouverture du contact CA
se produit en un instant défini par rapport à la tension alternative d'alimentation
de manière à obtenir une surtension optimale en vue d'amorcer la lampe F. Celle-ci
s'allume ainsi dans les meilleures conditions, ce qui est propice à sa longévité,
et il est inutile de prévoir un renouvellement de l'opération d'allumage. S'il n'a
pas eu lieu, on peut en conclure que la lampe est défectueuse.
[0018] L'obtention d'une surtension optimale est un problème d'application des règles de
l'art. En fait, une assez large plage est disponible à chaque alternance pour l'obtention
d'une surtension permettant l'allumage de la lampe, ce qui permet de tenir compte
d'autres contraintes éventuelles, comme on va le voir ci-après.
[0019] Le contact CC, après un léger retard (une ou plusieurs millisecondes) obtenu par
une construction mécanique appropriée du relais, met en circuit le dispositif de commande
graduelle CG. Ce retard évite au circuit CG de recevoir le pic de tension destiné
à la lampe F, pour son amorçage.
[0020] Le fonctionnement des deux contacts est en outre déterminé par un réglage approprié
du circuit de synchronisation, selon la présente invention, de manière que la mise
en circuit du dispositif CG ne risque pas d'entraîner une extinction intempestive
de la lampe F.
[0021] En effet, le dispositif CG réalise une commande graduelle de l'émission lumineuse
de la lampe F en court-circuitant celle-ci pendant une partie de chaque alternance
du courant alternatif. Cet effet est dosé au moyen d'un potentiomètre MC connecté
entre les bornes de commande G et H. Plus précisément, le court-circuit apporté par
le dispositif CG commence après un délai minimal mesuré à partir du début d'une alternance
et s'étend jusqu'à la fin descelle-ci. Puisque le dispositif CG est mis en circuit
au cours d'une alternance, il faut veiller à ce que, compte tenu du délai minimal
ci-dessus, il ne puisse pas fonctionner au cours de cette alternance incomplète mais
seulement à l'occasion de l'alternance complète suivante. Ce résultat est obtenu par
un réglage du circuit CM tel que les contacts CA et CC fonctionnent et mettent en
circuit le dispositif CG vers la fin d'une alternance de manière qu'il ne puisse fonctionner
avant le début de l'alternance suivante et n'ait aucune action au cours de la première
alternance incomplète.
[0022] Par ailleurs, une résistance R peut être prévue, comme indiqué sur la figure, en
parallèle sur le contact CC. Elle évite au dispositif CG de recevoir un choc électrique
à l'ouverture du contact CC.
[0023] En se tournant maintenant vers la figure 2, on va considérer un exemple de réalisation
du dispositif de commande graduelle CG dans lequel l'invention prévoit également des
modifications tendant à l'adapter aux lampes à tension d'amorçage élevée.
[0024] Le circuit de la figure 2 comprend, entre les bornes E et I, un redresseur commandé
bidirectionnel ou triac T, une diode à seuil bidirectionnelle ou diac D et un organe
de commande constitué par les condensateur C3 et C4, la résistance R2 et un potentiomètre
MC. Un tel montage est classique. L'angle d'amorçage du triac T dépend de la vitesse
de charge du condensateur C3, laquelle dépend de la résistance du potentiomètre MC.
A chaque alternance, le triac T court-circuite la lampe et diminue la valeur du courant
efficace qui la traverse. Le flux lumineux est ainsi réduit. On notera qu'ainsi le
triac T laisse passer un courant qui maintient la température des électrodes. Un deuxième
potentiomètre MB, en série avec le premier, définit une résistance minimale ajustable,
c'est-à-dire le délai minimal mentionné précédemment.
[0025] Selon l'invention, le circuit de la figure 2 comprend encore une résistance' R3 et
deux diodes Zener DZ1 et DZ2 montées tête-bêche.
[0026] L'ensemble de ces trois éléments constitue un circuit écrêteur symétrique. La tension
fournie entre les bornes E et I du dispositif est celle des électrodes de la lampe
F de la figure 1. Elle est fortement distordue par rapport à l'onde sinusoïdale d'alimentation
et présente des pics de tension d'autant.plus élevée que le courant dans la lampe
diminue, particulièrement dans le cas d'une lampe de 26 mm de diamètre. Le circuit
écrêteur permet de la ramener à une onde rectangulaire symétrique, ce qui permet de
s'affranchir de l'influence de la lampe dans la commande du triac T.
[0027] Par ailleurs, on observera que le circuit de la figure 2 fonctionne sur les deux
polarités de la tension d'alimentation. De la sorte, le réglage permis au moyen du
potentiomètre MC va jusqu'à un flux proche de 100%, le triac T ne conduisant que pendant
une très courte période, ce qui permet néanmoins de décharger le circuit de déclenchement.
[0028] De plus, et pour la même raison, on peut mettre en service le dispositif CG en fin
d'alternance moyennant que la résistance minimale déterminée par le potentiomètre
MB ne permette pas au circuit CA,R2, C3,D de déclencher le triac T avant la fin de
cette alternance ou même, ce qui serait plus gênant encore, juste au moment de l'inversion
de tension. Il est aisé de régler le potentiomètre MB de manière que ce risque soit
nul.
[0029] Les dispositions que l'on vient de décrire permettent donc d'obtenir une commande
graduelle applicable à des lampes fluorescentes ne possédant aucune aide à l'amorçage
(bande d'amorçage ou mise à la terre) ni circuit de chauffage permanent des cathodes
et, particulièrement, aux nouvelles lampes de 26 mm de diamètre.
[0030] Elles peuvent être appliquées pour une seule lampe à la fois, comme décrit précédemment,
mais une commandé collective est également possible en prévoyant une source de courant
de commande commune à plusieurs lampes, alimentant un photocoupleur par lampe, dont
la photorésistance remplace le potentiomètre MC du dispositif de la figure 2. Cette
commande collective peut être manuelle ou automatique, réglée en fonction d'un paramètre
quelconque.
[0031] Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple
non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour
autant du cadre de l'invention.
1. Circuit pour l'allumage et la commande graduelle d'une lampe fluorescente comprenant
un relais ((RA) à commande temporisée et synchronisée pourvu d'un contact (CA) établissant
un circuit de chauffage des électrodes(el, e2) de la lampe incluant une inductance
régulatrice (B), puis coupant ce circuit pour que l'inductance engendre une surtension
allumant la lampe, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un dispositif de
commande graduelle (CG) et un contact additionnel (CC) dudit relais temporisé (RA)
arrangé pour mettre en circuit le dispositif de commande graduelle (CG) lorsque la
lampe est allumée.
2. Circuit tel que défini en 1 et caractérisé par le fait que ledit contact additionnel
(CC) met en circuit ledit dispositif de commande graduelle (CG) après que le contact
(CA) coupant le circuit de chauffage et provoquant l'allumage ait fonctionné.
3. Circuit tel que défini en 1 ou 2 et caractérisé par le fait que ledit contact additionnel
(CC) est shunté par une résistance (R) de valeur élevée, prévue pour soumettre le
dispositif de commande graduelle (CG) à la tension de la lampe, avant l'ouverture
du contact additionnel (CC) et lui éviter ainsi un choc électrique.
4. Circuit tel que défini en 1, 2 ou 3 et caractérisé par le fait que le dispositif
de commande graduelle (CG) comprend un circuit écrêteur symétrique (DZ1, DZ2, R3)
pour l'alimentation alternative de son circuit de déclenchement.
5. Circuit tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 4 et comprenant
un dispositif de commande graduelle (CG) dont l'organe de commande est une résistance
variable (MC), caractérisé par le fait que cette résistance variable (MC) est la photorésistance
d'un photocoupleur lui-même commandé par un courant émanant d'une source de commande
individuelle ou collective, manuelle ou automatique.
6. Circuit tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes et
dans lequel ledit relais (RA) à commande temporisée et synchronisée comprend des moyens
déterminant l'instant de fonctionnement de ses contacts (CA, CC) par rapport à la
tension d'alimentation, caractérisé par le fait que les derniers moyens sont ajustés
de manière que le dispositif de commande graduelle (CG) soit mis en circuit par ledit
contact additionnel (CC) sur la fin de la première alternance incomplète de la tension
aux bornes de la lampe et ne puisse ainsi fonctionner avant l'alternance suivante.
7. Circuit tel que défini en 6 et caractérisé par le fait que ledit instant de fonctionnement
des contacts (CA, CC) est déterminé en relation avec le délai minimal de réponse du
dispositif de commande graduelle (CG) tel que défini par une résistance additionnelle
prévue dans l'organe de commande de ce dispositif.