EP0152026B1 - Feeding device for controlling the light intensity of at least one discharge lamp, and use of this device - Google Patents
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- EP0152026B1 EP0152026B1 EP85101029A EP85101029A EP0152026B1 EP 0152026 B1 EP0152026 B1 EP 0152026B1 EP 85101029 A EP85101029 A EP 85101029A EP 85101029 A EP85101029 A EP 85101029A EP 0152026 B1 EP0152026 B1 EP 0152026B1
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- H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
- H05B41/3927—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by pulse width modulation
Definitions
- DC source but rather a voltage source.
- no means is used to independently adjust the light intensity of each of the three tubes shown, which are all adjusted at the same time by means of a single adjustment source.
- FIG. 3 we find the generator 4 already sketched in FIG. 1 and capable of supplying all the tubes at the same time with pulses capable of creating the initiation of the discharge. These pulses appear at terminals S, 0 of generator 4.
- FIG. 6 shows a possible embodiment of the blocks 26 and 29 that are found in FIG. 3. It essentially consists of three circuits 555 well known from the state of the art and referenced 40, 41 and 42.
- the first circuit 40 is a generator which generates short pulses 50 which are collected on its output 3 and the shape of which is shown in FIG. 7a.
- the repetition period T r of the pulses depends on the values given to Ro + R ' o and C o . It can be adjusted by varying R o .
- the pulses 50 in turn control the circuit 41 which is a monostable which engages on the falling edge of the pulse 50 and lengthens said pulse by an amount imposed by the values given to R, + R ' i and Ci. It can be adjusted by varying R i .
- the embodiment of Figure 6 allows to vary the light intensity by means of a potentiometric adjustment (R 2 ) which is here the setpoint signal itself. It is clear that this adjustment would be carried out in a completely different manner if the reference signal were to be information delivered by a television camera for example.
- the camera presents an analog signal at its output which is transformed into a digital signal by a converter.
- One then finds at the output of the converter 2 5 32 possible tones corrected according to the formulas (1) and (2) given above, one of these tones corresponding to the light intensity of the point analyzed at a precise moment.
- the digital information is then sent to a counter which will output a signal at its output, the duration of which will correspond to the light intensity analyzed at that time. This signal will finally command a holding current source as explained above.
Landscapes
- Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation pour commander, en réponse à un signal de consigne, l'intensité lumineuse d'au moins un élément émetteur de lumière comprenant au moins une lampe à décharge et à l'utilisation dudit dispositif.The present invention relates to a supply device for controlling, in response to a setpoint signal, the light intensity of at least one light emitting element comprising at least one discharge lamp and to the use of said device.
Plusieurs systèmes ont déjà été proposés pour régler la luminosité d'une lampe à décharge comme un tube fluorescent, en agissant par exemple sur une commande manuelle qui commande à son tour la conduction d'un thyristor pendant un laps de temps donné. Si l'intensité lumineuse de la lampe à décharge doit être réglée automatiquement, par exemple pour former une image animée composée d'une multiplicité de lampes à partir d'un signal vidéo, on pourrait faire appel à la technique qui consiste à alimenter chaque lampe par un générateur à haute fréquence comme cela est décrit dans la demande de brevet EP-A-0 109 671. Dans cette technique, le courant transversant la lampe est constitué par la juxtaposition de périodes de référence comportant chacune une pluralité d'alternances. On varie l'intensité de lumière émise au moyen d'un élément situé en série dans l'alimentation de la lampe qui permet de contrôler son temps d'allumage par inhibition d'un nombre variable d'alternances contenues dans ladite période de référence.Several systems have already been proposed for adjusting the brightness of a discharge lamp such as a fluorescent tube, for example by acting on a manual control which in turn controls the conduction of a thyristor for a given period of time. If the light intensity of the discharge lamp is to be adjusted automatically, for example to form an animated image composed of a multiplicity of lamps from a video signal, the technique of feeding each lamp could be used. by a high frequency generator as described in patent application EP-A-0 109 671. In this technique, the current crossing the lamp is formed by the juxtaposition of reference periods each comprising a plurality of alternations. The intensity of the light emitted is varied by means of an element located in series in the power supply of the lamp which makes it possible to control its lighting time by inhibiting a variable number of alternations contained in said reference period.
Le système dont on vient de résumer le fonctionnement a l'avantage de présenter un allumage quasi instantané de la lampe et un bon rendement de lumière. Il présente cependant l'inconvénient de nécessiter pour chaque lampe un élément stabilisateur de courant appelé ballast de même qu'une haute tension découpée de l'ordre de 400 volts appliquée en permancence aux bornes de la lampe munie de son ballast pendant les périodes où elle se trouve excitée. Un tel système présente l'inconvénient de rendre difficile le contrôle du courant de décharge dans la lampe.The system whose operation has just been summarized has the advantage of having an almost instantaneous lighting of the lamp and a good light output. However, it has the drawback of requiring for each lamp a current stabilizing element called ballast as well as a high cut voltage of the order of 400 volts applied continuously across the terminals of the lamp fitted with its ballast during the periods when it is excited. Such a system has the drawback of making it difficult to control the discharge current in the lamp.
Le même système présente encore l'inconvénient d'obliger l'emploi de tubes fluorescents munis de deux filaments de préchauffage par tube. Cela a pour conséquence la mise en oeuvre d'un transformateur d'isolation pour chacun des tubes, ce qui complique et rend onéreuse la réalisation de tout l'ensemble.The same system also has the disadvantage of requiring the use of fluorescent tubes provided with two preheating filaments per tube. This results in the use of an isolation transformer for each of the tubes, which complicates and makes it expensive to produce the entire assembly.
Le document US-A-3 590 316 décrit un appareil servant de ballast à une pluralité de lampes à décharge. Il s'agit cependant là d'un système d'allumage très classique où l'amorçage et l'entretien de l'arc se font au moyen d'une seule bobine à inductance. Au contraire de cela, et comme cela apparaîtra par la suite, le système d'alimentation selon la présente invention fait appel à deux sources distinctes d'alimentation, l'une servant à l'amorcage de l'arc et l'autre à son entretien et ceci dans le but de régler la luminosité de la lampe dans une gamme très étendue. Le brevet cité ne dissociant pas création de l'arc puis maintien de cet arc par deux sources différentes ne permet pas ce réglage étendu et ne permet pas non plus d'utiliser le système pour alimenter un tube faisant partie d'un point d'une image mouvante.Document US-A-3,590,316 describes an apparatus serving as a ballast for a plurality of discharge lamps. However, this is a very classic ignition system where the ignition and maintenance of the arc are done by means of a single inductance coil. On the contrary, and as will appear later, the supply system according to the present invention calls upon two distinct sources of supply, one serving for striking the arc and the other for its maintenance and this in order to adjust the brightness of the lamp in a very wide range. The cited patent does not dissociate creation of the arc then maintenance of this arc by two different sources does not allow this extended adjustment and does not allow either to use the system to feed a tube forming part of a point of moving image.
Le brevet US-A-4 132 925 décrit un système comprenant un circuit de démarrage et un ballast à courant continu pour l'alimentation d'une lampe à décharge. Dans ce système, dès que la décharge est amorcée, le circuit de démarrage devient inactif et c'est l'amplitude du courant continu qui règle la luminosité de la lampe. On a donc affaire là à un réglage d'intensité lumineuse par variation de l'amplitude du courant et non pas par variation de la durée d'un courant restant constant comme c'est le cas dans la présente invention. Dans cette dernière, il s'agit principalement d'utiliser le tube comme composant matriciel d'une image vidéo et pour cela il est nécessaire de rafraîchir les points lumineux composant cette image à périodes prédéterminées, ce qui ne peut pas être réalisé dans le dispositif du brevet cité.US-A-4,132,925 describes a system comprising a starting circuit and a DC ballast for supplying a discharge lamp. In this system, as soon as the discharge is initiated, the starting circuit becomes inactive and it is the amplitude of the direct current which regulates the brightness of the lamp. We are therefore dealing here with a light intensity adjustment by varying the amplitude of the current and not by varying the duration of a current remaining constant as is the case in the present invention. In the latter, it is mainly a question of using the tube as a matrix component of a video image and for this it is necessary to refresh the light points composing this image at predetermined periods, which cannot be achieved in the device. of the cited patent.
Le brevet US-A-4 219 760 décrit un système manuel de réglage d'intensité lumineuse d'une lampe à décharge. On s'aperçoit cependant que l'alimentation, par ailleurs décrite fort sommairement, n'est nullement une alimentation continue, mais une alimentation pulsée, ce que justement cherche à éviter la présente invention.US-A-4,219,760 describes a manual system for adjusting the light intensity of a discharge lamp. However, it can be seen that the power supply, which is moreover described very briefly, is by no means a continuous power supply, but a pulsed power supply, which the present invention seeks to avoid.
Enfin, le brevet FR-A-2 397 768 (= US-A-4 158 793) ne montre pas non plus d'impulsions d'amorçage périodiques ou de rafraîchissement comme cela a été dit ci-dessus. On n'y trouve pas non plus de source de courant continu mais bien plutôt une source de tension. De plus, aucun moyen n'est mis en oeuvre pour régler indépendamment l'intensité lumineuse de chacun des trois tubes représentés qui sont tous réglés en même temps au moyen d'une seule source de réglage.Finally, patent FR-A-2,397,768 (= US-A-4,158,793) also does not show periodic priming or refresh pulses as has been said above. There is also no DC source, but rather a voltage source. In addition, no means is used to independently adjust the light intensity of each of the three tubes shown, which are all adjusted at the same time by means of a single adjustment source.
Pour remédier aux inconvénients énumérés, la présente invention propose les moyens qui apparaissent dans les revendications pour mettre en oeuvre le dispositif d'alimentation objet de ladite invention ainsi qu'une utilisation préférée dudit dispositif.To remedy the drawbacks listed, the present invention provides the means which appear in the claims to implement the supply device object of said invention as well as a preferred use of said device.
L'invention sera comprise maintenant à l'aide de la description qui va suivre et pour l'intelligence de laquelle on se référera, à titre d'exemple, au dessin dans lequel :
- La figure 1 est un schéma général qui montre le dispositif d'alimentation d'une lampe à décharge selon l'invention.
- La figure 2 montre l'allure de la tension aux électrodes de la lampe quand elle est alimentée au moyen du dispositif montré en figure 1.
- La figure 3 est un schéma de détail d'alimentation d'un élément émetteur de lumière comprenant trois tubes fluorescents.
- Les figures 4 et 5 montrent chacune un schéma de réalisation possible du générateur de
surtension 4 qui apparaît en figure 3. - La figure 6 est un schéma de réalisation possible des
blocs 26 et 29 illustrés en figure 3. - La figure 7 présente les divers signaux formés par le circuit de la figure 6 ainsi que l'allure de la tension aux bornes de la lampe résultant de la combinaison desdits signaux.
- Figure 1 is a general diagram showing the device for supplying a discharge lamp according to the invention.
- FIG. 2 shows the shape of the voltage at the electrodes of the lamp when it is supplied by means of the device shown in FIG. 1.
- FIG. 3 is a detailed diagram of the supply of a light emitting element comprising three fluorescent tubes.
- FIGS. 4 and 5 each show a possible embodiment diagram of the
overvoltage generator 4 which appears in FIG. 3. - FIG. 6 is a possible embodiment diagram of the
26 and 29 illustrated in FIG. 3.blocks - Figure 7 shows the various signals formed by the circuit of Figure 6 as well as the shape of the voltage across the lamp resulting from the combination of said signals.
Une lampe à décharge comprend notamment deux électrodes auxquelles sont appliquées les tensions de commande. Si la lampe est du type à cathodes chaudes, ce qui est le cas pour un tube d'éclairage fluorescent, les cathodes sont alors constituées de filaments recouverts d'un dépôt d'oxyde qui favorise l'émission d'électrons et permet l'amorçage d'un arc entre les électrodes si, en même temps on les soumet à une impulsion à haute tension. En technique de l'éclairage sur réseau alternatif, cette haute tension est créée par l'ouverture d'un interrupteur (starter) disposé aux bornes de la lampe laquelle comporte une self (ballast) montée en série dans son circuit d'alimentation. Une fois l'arc amorcé, on coupe l'alimentation des filaments et on maintient le courant d'excitation dans la lampe à des valeurs raisonnables en se servant de la self comme limiteur de courant. A ce dispositif d'allumage connu, on pourrait adjoindre des moyens de réglage également connus pour régler l'intensité lumineuse émise par le tube, par exemple un thyristor dont on pourrait varier le temps de conduction.A discharge lamp notably comprises two electrodes to which the control voltages are applied. If the lamp is of the hot cathode type, which is the case for a fluorescent lighting tube, the cathodes then consist of filaments covered with an oxide deposit which promotes the emission of electrons and allows the striking of an arc between the electrodes if, at the same time, they are subjected to a high voltage pulse. In alternating network lighting technique, this high voltage is created by the opening of a switch (choke) placed at the terminals of the lamp which includes a self (ballast) connected in series in its supply circuit. Once the arc has been struck, the supply of filaments is cut off and the excitation current in the lamp is kept at reasonable values by using the inductor as a current limiter. To this known ignition device, it is possible to add adjustment means also known for adjusting the light intensity emitted by the tube, for example a thyristor, the conduction time of which could be varied.
Le dispositif qui vient d'être décrit est inutilisable pour alimenter une ou plusieurs lampes à décharge où l'on désire obtenir d'abord un allumage instantané et ensuite un grand domaine de variation de luminosité. En effet, d'une part, l'emploi du starter classique provoque un retard à l'allumage et, d'autre part, les périodes de conduction d'un thyristor sont limitées par rapport au cycle d'alimentation. Des essais ont également montré que la durée de vie du tube est raccourcie dans d'assez fortes proportions s'il est alimenté par un tel montage. car la température des électrodes n'est pas suffisante à faible luminosité.The device which has just been described cannot be used to supply one or more discharge lamps where it is desired first to obtain instantaneous ignition and then a large range of variation in brightness. Indeed, on the one hand, the use of the conventional starter causes a delay in ignition and, on the other hand, the conduction periods of a thyristor are limited compared to the power cycle. Tests have also shown that the life of the tube is shortened in fairly large proportions if it is supplied by such an assembly. because the temperature of the electrodes is not sufficient in low light.
La figure 1 est un schéma général qui montre le dispositif d'alimentation selon l'invention d'une lampe à décharge dont il s'agit de régler l'intensité lumineuse. La lampe à décharge 1 est pourvue de deux électrodes 2 et 3. Un générateur 4 fournit aux électrodes, à intervalles périodiques prédéterminés Tr des impulsions de tension aptes à créer l'amorcage de la décharge dans la lampe. On trouve également une source de courant continu 5 branchée aux mêmes électrodes. Dans ce système l'intensité lumineuse émise par la lampe va dépendre de la durée d'application Tc du courant délivré par la source 5 entre chaque impulsion de tension délivrée par le générateur 4. Ainsi, chaque impulsion d'amorçage est suivie par une période d'application Tc d'un courant de maintien de la décharge, les deux signaux étant synchrones. Dans la figure 1, le bloc 6 symbolise un circuit de synchronisation qui active la source de courant 5 quand il a reçu du générateur 4 l'information que l'impulsion de tension a été envoyée à la lampe 1. On l'a déjà dit, l'intensité lumineuse émise par la lampe va dépendre de la durée d'application du courant issu de la source 5. Cette durée est contrôlée par un signal de consigne imposé par un circuit 7 qui interrompt le courant de la source 5 en fonction de la luminosité désirée.Figure 1 is a general diagram which shows the supply device according to the invention of a discharge lamp which is to adjust the light intensity. The
La figure 2 montre l'allure de la tension aux électrodes 2 et 3 de la lampe 1 dans un premier cas de luminosité très faible (figure 2a) et dans un second cas de luminosité proche du maximum (figure 2b). Dans le premier cas, les impulsions 10 issues du générateur 4 et qui se répètent à intervalles périodiques Tr sont suivies par un maintien de la tension d'arc 11 de très courte durée Tc. Dans le second cas, les mêmes impulsions 10 sont suivies par un maintien de la tension d'arc 12 dont la durée Tc occupe presque tout l'espace disponible entre deux impulsions. On s'aperçoit que dans ce système on a affaire à une modulation de durée alors que l'amplitude du courant continu délivré par la source 5 reste sensiblement constante. On remarquera que le cas de luminosité la plus faible est celui où la durée d'application Tc de la tension 11 est nulle (figure 2a) et que le cas de luminosité maximum est celui où Tc = Tr (figure 2b).FIG. 2 shows the shape of the voltage at the
On a vu que l'intensité lumineuse émise par la lampe dépend de la durée pendant laquelle on applique un courant de maintien entre deux impulsions d'amorçage et que cette durée est contrôlée par un signal de consigne. Ce signal de consigne peut être donné par un simple réglage manuel, par exemple un potentiomètre. Il peut également être dérivé d'un signal à basse fréquence par exemple musical. La présente invention trouve cependant son application privilégiée dans la reproduction et l'affichage d'images ou de textes qu'ils soient fixes ou animés, en noir et blanc ou en couleur. Dans ce cas, le signal de consigne peut être dérivé d'un signal vidéo.We have seen that the light intensity emitted by the lamp depends on the duration during which a holding current is applied between two ignition pulses and that this duration is controlled by a setpoint signal. This setpoint signal can be given by a simple manual adjustment, for example a potentiometer. It can also be derived from a low frequency signal, for example a musical signal. The present invention however finds its preferred application in the reproduction and display of images or texts whether fixed or animated, in black and white or in color. In this case, the setpoint signal can be derived from a video signal.
La figure 1 montre un élément émetteur de lumière composé d'une seule lampe, de préférence un tube fluorescent produisant une lumière blanche. Cet élément et le dispositif de commande qui lui est lié peut constituer un point lumineux (pixel) d'une partie d'image comportant un groupe de points. A leurs tours, une multiplicité de groupes de points peut constituer une image à grande dimension comme cela apparaît dans les tableaux matriciels géants destinés par exemple à des stades où un grand nombre de spectateurs sont rassemblés. Pour cette application, on comprendra qu'à chaque élément émetteur de lumière correspond une source de courant de maintien 5 de façon à pouvoir varier indépendamment l'intensité lumineuse produite par la lampe pour aboutir aux multiples dégradés de lumière qui composent une image. Il est alors possible d'afficher des textes comme des résultats sportifs, de la réclame, des évènements animés ou des reprises desdits évènements au moyen de caméras, de disques ou de bandes magnétiques qui sont porteurs des signaux de consigne contrôlant à leur tour les sources de courant de maintien.Figure 1 shows a light emitting element composed of a single lamp, preferably a fluorescent tube producing white light. This element and the control device which is linked to it can constitute a light point (pixel) of an image part comprising a group of points. In their turn, a multiplicity of groups of points can constitute a large-dimensional image as it appears in the giant matrix tables intended for example for stadiums where a large number of spectators are gathered. For this application, it will be understood that to each light emitting element corresponds a source of holding current 5 so as to be able to vary independently the light intensity produced by the lamp to result in the multiple gradations of light which compose an image. It is then possible to display texts such as sports results, advertising, animated events or repeats of said events by means of cameras, discs or magnetic tapes which carry the set signals in turn controlling the sources. holding current.
La figure 3 montre en détail un exemple de réalisation du dispositif de commande qui a été sommairement esquissé en figure 1. L'élément présenté en figure 3 comporte cependant trois lampes à décharge 15, 16 et 17 qui sont des tubes dont on a revêtu l'intérieur des parois de verre avec des substances fluorescentes (phosphor) différentes pour obtenir trois couleurs fondamentales, par exemple le rouge, le vert et le bleu.Figure 3 shows in detail an embodiment of the control device which has been roughly sketched in Figure 1. The element shown in Figure 3, however, includes three
Chaque tube est muni d'une électrode froide 18 et d'une électrode chaude 19 qui se présente sous la forme d'un filament. Chaque filament 19 est alimenté en permanence par une source d'alimentation commune U5. La puissance de chauffage par tube est de l'ordre de un watt. Le filament est recouvert d'oxyde émissif et fait office de cathode. On pourrait envisager un chauffage indirect d'une cathode isolée du filament de chauffage à l'image des tubes électroniques. On conçoit aisément l'avantage qu'il y a avec le dispositif selon l'invention de ne prévoir qu'un filament chauffé par tube. On comprend en effet que si l'électrode 18 devait être chauffée, il faudrait l'alimenter en courant de chauffage par autant de sources qu'il y a de tubes puisque pour fonctionner selon le principe proposé ici les électrodes 18 et 19 doivent être séparées galvaniquement. Quoiqu'il en soit, l'expérience a montré qu'un seul filament actif était suffisant pour favoriser l'émission d'électrons voulue et assurer l'amorçage de l'arc lors de l'application d'une surtension aux bornes du tube. Si l'on dispose de tubes déjà munis de deux filaments, comme c'est usuellement le cas, on ne chauffera qu'un seul de ces filaments.Each tube is provided with a
En figure 3, on retrouve le générateur 4 déjà esquissé en figure 1 et susceptible de fournir à tous les tubes en même temps des impulsions aptes à créer l'amorçage de la décharge. Ces impulsions apparaissent aux bornes S, 0 du générateur 4.In FIG. 3, we find the
On se référera maintenant aux figures 4 et 5 qui illustrent deux réalisations possibles de ce générateur 4.Reference will now be made to FIGS. 4 and 5 which illustrate two possible embodiments of this
Le générateur 4 présenté en figure 4 se compose essentiellement d'une source de tension continue U4, d'une bobine 20, d'un interrupteur 21 et d'un condensateur 22. Dans un tel système, l'énergie accumulée dans la bobine 20 sous forme de courant pendant la conduction de l'interrupteur 21 est restituée sous forme de tension aux bornes du condensateur 22 lors de l'ouverture de l'interrupteur 21. La valeur de l'énergie accumulée est déterminée par la tension U4, l'inductance L de la bobine 20 et la période d'accumulation t, - to, to représentant l'instant de fermeture et t, l'instant d'ouverture de l'interrupteur 21. L'énergie accumulée peut être exprimée par la relation
Afin d'éviter l'oscillation du circuit LC formé par les éléments 20 et 22, et par là-même la décharge du condensateur 22 dans la source U4, on place dans le circuit une diode 23.In order to avoid oscillation of the LC circuit formed by the
L'interrupteur 21 est constitué par un transistor du type MOSFET dimensionné pour supporter les très hautes tensions qui prennent naissance à ses bornes. On pourra utiliser par exemple une pièce en provenance de la société Siemens et qui porte le symbole BUZ 50 A. La commande du transistor est assurée via la ligne 32 par un bloc 26 apparaissant en figure 3 et qui fournit à intervalles périodiques prédéterminés des impulsions de largeur t, - to. Un exemple de réalisation de ce bloc est donné plus bas.The
Le générateur 4 présenté en figure 5 est une solution préférée de réalisation de ce générateur quand il s'agit d'amorcer un très grand nombre de tubes (par exemple plus de trente tubes). Il se compose d'une source de tension continue U6 de l'ordre de 900 V et d'un interrupteur 45. La commande de l'interrupteur est assurée via le transformateur 46 par la ligne 32. Lorsqu'une impulsion de commande est émise par le bloc 26 (voir figure 3), l'interrupteur 45 se ferme et la haute tension U6 est reportée aux bornes de sorties S, Ø pendant un temps très court (de l'ordre de 5 us).The
Si l'on revient maintenant à la figure 3, on constate que les impulsions de surtension émises par le générateur 4 sur ses bornes S et 0 sont appliquées aux tubes par l'intermédiaire d'une diode 24 et d'une résistance 25. Ces résistances 25 ont pour but de limiter le courant d'arc dans le tube dès l'instant où il est amorcé. Cet artifice permet d'assurer l'allumage de toutes les lampes au moyen d'un générateur unique. Sans cela, du fait que les lampes présentent des caractéristiques d'amorçage différentes, seule la lampe exigeant l'impulsion de tension la plus faible s'allumerait. En effet, la tension présente aux bornes du tube une fois l'arc établi est nettement plus faible que la tension nécessaire à la provoquer. Un courant important prendrait alors naissance si aucune précaution n'était prise. Ce courant empêcherait, d'une part, la tension d'amorçage d'atteindre des valeurs suffisantes pour amorcer les autres tubes et pourrait, d'autre part, entraîner la destruction du premier tube amorcé.Returning now to FIG. 3, it can be seen that the overvoltage pulses emitted by the
En figure 3, on retrouve également pour chacun des tubes 15, 16 et 17 une source 5 de courant continu de maintien de la décharge dont le rôle a été expliqué à propos de la figure 1. Ici, il y a autant de sources 5 que de tubes pour permettre de régler indépendamment l'intensité de lumière de chacun d'eux. Les sources de courant 5 sont toutes alimentées par une source de tension commune Ut. Une source de courant 5 comprend essentiellement une cascade de deux transistors 26 et 27. La base du transistor 26 est alimentée via une résistance 28 par le signal de consigne issu du bloc 29 dont un exemple de réalisation sera donné ci-après. Quand un signal est présent sur la base du transistor 26, la source de courant 5 débite un courant qui est celui des sens des flèches de la figure et l'intensité lumineuse des tubes va dépendre du temps pendant lequel on va appliquer ce signal. La source de courant 5 comprend une diode de sécurité 32 qui empêche la destruction du transistor 26 lorsque ladite source ne débite aucun courant.In FIG. 3, there is also found for each of the
Il faut indiquer aussi qu'on a prévu la possibilité de régler individuellement le courant débité par chaque source en jouant sur le potentiomètre 30 placé en série dans le circuit de l'émetteur du transistor 27. Ceci permet d'équilibrer entre eux les flux lumineux émis par chacun des tubes quand ils reçoivent un signal de consigne de même durée. De même, il a été prévu de pouvoir régler le courant de toutes les sources d'une quantité égale en même temps. Pour ce faire, on alimente le collecteur du transistor 26 par une source de tension variable U3 commune à toutes les sources de courant 5. Une tension U3 variant entre 3 et 6 volts suffira en général à satisfaire aux besoins qui se présentent et qui consistent entre autres à adapter la luminosité émise par le groupe de tubes à la lumière ambiante.It should also be noted that provision has been made for the possibility of individually adjusting the current delivered by each source by playing on the
On mentionnera encore qu une tension d'alimentation U1 de 60 V continu permet dans le dispositif décrit d'assurer une tension d'arc d'environ 40 V dans le tube. Enfin, comme il est nécessaire d'isoler les sources de courant 5 du générateur à impulsions 4, le schéma de la figure 3 montre encore le montage de deux diodes 24 et 31. La diode 24 empéche que la source de courant 5 d'un tube n'alimente un autre tube via la ligne commune du générateur de surtension. La diode 31 interdit à l'impulsion de surtension en provenance du générateur 4 de remonter jusqu'à la source de courant 5.It will also be mentioned that a supply voltage U 1 of 60 V DC makes it possible in the device described to ensure an arc voltage of around 40 V in the tube. Finally, as it is necessary to isolate the
L'élément émetteur de lumière dont on vient de décrire le fonctionnement comprend généralement trois tubes fluorescents disposés côte à côte ou imbriqués les uns dans les autres selon des dispositions qui font l'objet du document EP 0 109 671 déjà cité. On comprend qu'en dosant le temps pendant lequel le courant est injecté dans chacun des tubes 15, 16 et 17 on puisse obtenir une lumière résultante dont la couleur peut être variée sur toute l'étendue des teintes visibles. Le mélange additif des trois couleurs fondamentales peut être réalisé par un verre dépoli que l'on dispose devant l'élément. Ce mélange peut aussi intervenir naturellement si l'on observe l'élément avec un certain recul.The light emitting element whose operation has just been described generally comprises three fluorescent tubes arranged side by side or nested one inside the other according to arrangements which are the subject of document EP 0 109 671 already cited. It is understood that by measuring the time during which the current is injected into each of the
La richesse des coloris ou, si l'on veut, le nombre de couleurs différentes que l'on pourra obtenir d'un tel élément va dépendre du nombre de tons présentés par chacun des tubes formant l'élément. Avec le dispositif préconisé par la présente invention, on peut obtenir au moins 25 = 32 dégradés de lumière par tube. Enfin, si un tube autorise 32 dégradés de lumière, trois tubes de couleurs différentes permettront alors 215 = 32'768 teintes différentes.The richness of the colors or, if you like, the number of different colors that can be obtained from such an element will depend on the number of tones presented by each of the tubes forming the element. With the device recommended by the present invention, it is possible to obtain at least 2 5 = 32 light gradations per tube. Finally, if a tube allows 32 shades of light, three tubes of different colors will then allow 2 15 = 32,768 different shades.
Dans le dispositif décrit, les 32 tons de lumière correspondant à 32 durées d'excitation différentes du tube doivent trouver place entre deux impulsions de surtension successives. Si l'on tient compte de la courbe de sensibilité de l'oeil, il faut remarquer cependant que la luminance qui représente un nombre de candelas émis par unité de surface éclairante de l'élément et qui est perçue par l'oeil n'est pas une fonction linéaire de la durée d'excitation du tube. Weber préconise pour l'éclairage diurne la courbe de conversion
Reste à dire un mot sur la périodicité des impulsions de surtension. Dans le cas particulier où le dispositif décrit trouve son application dans la reproduction d'images animées issues d'un signal vidéo par exemple, on comprendra qu'un point image (l'élément émetteur de lumière cité dans les revendications) doit pouvoir être rafraîchi, ou, en d'autres termes, doit pouvoir être capable de recevoir une nouvelle information au moins tous les 1/25 de seconde dans les réseaux à 50 Hz (1/30 de seconde dans les réseaux à 60 Hz), ce qui conduit à une répétition d'impulsions de surtension toutes les 40 ms. Cependant, cette périodicité sera choisie inférieure à 20 ms pour éviter le clignotement d'image qu'on réduit par le procédé d'entrelaçage.It remains to say a word on the periodicity of the overvoltage pulses. In the particular case where the device described finds its application in the reproduction of animated images resulting from a video signal for example, it will be understood that an image point (the light emitting element cited in the claims) must be able to be refreshed , or, in other words, must be able to receive new information at least every 1/25 of a second in 50 Hz networks (1/30 of a second in 60 Hz networks), which leads to a repetition of overvoltage pulses every 40 ms. However, this periodicity will be chosen less than 20 ms to avoid the flashing of the image which is reduced by the interleaving process.
La figure 6 montre un exemple de réalisation possible des blocs 26 et 29 qu'on trouve à la figure 3. Il se compose essentiellement de trois circuits 555 bien connus de l'état de la technique et référencés 40, 41 et 42. Le premier circuit 40 est un générateur qui engendre de brèves impulsions 50 qu'on recueille sur sa sortie 3 et dont l'allure est montrée en figure 7a. La période de répétition Tr des impulsions dépend des valeurs qu'on donne à Ro + R'o et Co. Elle peut être ajustée en variant Ro. Les impulsions 50 commandent à leur tour le circuit 41 qui est un monostable qui s'enclenche sur le flanc descendant de l'impulsion 50 et allonge ladite impulsion d'une quantité imposée par les valeurs données à R, + R'i et Ci. Elle peut être ajustée en variant Ri. L'impulsion qui en résulte et qui est également représentée sur la figure 7b est recueillie à la sortie 3 du circuit 41 et commande par la ligne 32 soit l'interrupteur 21 du générateur 4 illustré en figure 4, soit le transformateur 46 du générateur 4 illustré en figure 5, selon que l'on choisisse l'une ou l'autre variante d'exécution. Ainsi, le bloc 26 de la figure 3 est constitué dans cet exemple de réalisation par les circuits 40 et 41 de la figure 6 pour générer l'impulsion 51 de largeur t, - to. Les impulsions 51 commandent à leur tour le circuit 42 qui est également un monostable qui s'enclenche sur le flanc descendant de l'impulsion 51 et allonge ladite impulsion d'une quantité imposée par les valeurs données à R2 + R'2 et C2. L'impulsion 52 de durée Tc qui en résulte, et qu'on a représentée sur la figure 7c, est recueillie à la sortie 3 du circuit 42 et commande par la ligne 33 l'enclenchement du générateur de courtant 5 alimentant le tube 15, comme on le voit en figure 3. L'impulsion 52 n'est autre que le signal de consigne issu du bloc 29 de la même figure 3, ledit bloc 29 étant constitué dans cet exemple de réalisation du circuit 42 de la figure 6, circuit qui fonctionne donc en synchronisme avec le générateur d'amorçage du tube. Il est évident que pour alimenter en courant de maintien les trois tubes 15, 16 et 17 de l'élément émetteur de lumière présenté en figure 3, il sera nécessaire de prévoir deux circuits supplémentaires 42 identiques à celui montré en figure 6. Ces deux circuits supplémentaires 42 attaqueront alors les deux autres générateurs 5 par les lignes 34 et 35.FIG. 6 shows a possible embodiment of the
Il faut mentionner encore à propos de la figure 6 la présence du circuit comportant le transistor 60 qui a pour but la remise à zéro du monostable 42 dès qu'apparaît à la sortie 3 du circuit 40 une nouvelle impulsion 50, ceci pour éviter tout chevauchement de l'impulsion 50 sur une impulsion 52 qui ne serait pas terminée.It should also be mentioned in connection with FIG. 6 the presence of the circuit comprising the
Enfin, la figure 7d montre en complément la tension qui apparaît aux électrodes du tube et qui est le résultat de la combinaison des diagrammes 7a, 7b et 7c. Ainsi, l'impulsion de surtension 10 coïncide avec le flanc descendant de l'impulsion 51 et la tension de modulation 13 (ou de maintien de l'arc) coïncide avec l'impulsion 52.Finally, FIG. 7d shows in addition the voltage which appears at the electrodes of the tube and which is the result of the combination of diagrams 7a, 7b and 7c. Thus, the
Le schéma de réalisation de la figure 6 permet de varier l'intensité de lumière au moyen d'un réglage potentiométrique (R2) qui est ici le signal de consigne à proprement parler. Il est clair que ce réglage serait réalisé de façon toute différente si le signal de consigne devait être une information livrée par une caméra de télévision par exemple. Dans ce cas, la caméra présente à sa sortie un signal analogique qu'on transforme en signal digital par un convertisseur. On trouve alors à la sortie du convertisseur 25 = 32 tons possibles corrigés selon les formules (1) et (2) données plus haut, l'un de ces tons correspondant à l'intensité lumineuse du point analysé à un moment précis. L'information digitale est ensuite envoyée à un compteur qui restituera à sa sortie un signal dont la durée correspondra à l'intensité lumineuse analysée à ce moment. Ce signal commandera enfin une source de courant de maintien comme cela a été expliqué plus haut.The embodiment of Figure 6 allows to vary the light intensity by means of a potentiometric adjustment (R 2 ) which is here the setpoint signal itself. It is clear that this adjustment would be carried out in a completely different manner if the reference signal were to be information delivered by a television camera for example. In this case, the camera presents an analog signal at its output which is transformed into a digital signal by a converter. One then finds at the output of the
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