FR2462081A2 - Alimentation secteur, a haut rendement, pour tubes fluorescents - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE PROPRE A ALIMENTER UNE LAMPE A DECHARGE, NOTAMMENT UN TUBE FLUORESCENT, AU MOYEN D'UN COURANT ALTERNATIF DE FREQUENCE ELEVEE, CE, A PARTIR DU RESEAU DE DISTRIBUTION EN COURANT ALTERNATIF. LE DISPOSITIF COMPREND TROIS CIRCUITS PRINCIPAUX, UN CIRCUIT LIMITEUR DE TENSION ALTERNATIVE A, UN CIRCUIT REDRESSEUR DE COURANT ALTERNATIF B, UN CIRCUIT OSCILLATEUR C QUI FOURNIT AU TUBE FLUORESCENT UN COURANT D'ALIMENTATION A FREQUENCE ELEVEE. PARMI SES APPLICATIONS LES PLUS INTERESSANTES, L'INVENTION PERMET, POUR UN COUT INFERIEUR, DE SUPPLEER AUX "BALLASTS" TRADITIONNELS TOUT EN REALISANT, A QUANTITE DE LUMIERE EGALE, UNE IMPORTANTE ECONOMIE EN ENERGIE ELECTRIQUE.

Description

La présente addition a pour objet de nouveaux perfectionnements apportés aux alimentations secteur pour tubes fluorescents venant s'ajouter à ceux décrits dans le brevet principal.

Celui-ci avait pour objet un dispositif propre à alimenter une lampe à décharge, notamment, un tube fluorescent, au moyen d'un courant alternatif de fréquence élevée, ce, à partir du courant alternatif d'un réseau de distribution.

Le dispositif d'alimentation secteur pour tubes fluorescents, objet du brevet principal, comportait quatre circuits principaux, à savoir: - un circuit redresseur du courant alternatif du réseau de distribution; ce circuit redresseur pouvant être constitué par une simple diode chargeant en régime de monoalternance un condensateur réservoir, ou un thyristor remplissant cette diode dans ladite fonction, ou encore un pont de diodes chargeant en régime de bialternance ledit condensateur réservoir; - un circuit limiteur de tension continue alimenté par le susdit circuit redresseur; ledit circuit limiteur de tension a pour fonction d'ajuster la tension d' alimentation du circuit oscillateur suivant à une valeur déterminée; ledit circuit limiteur est composé d'un thyristor dont on règle l'ouverture par rapport à la phase du secteur; - un circuit oscillateur symétrique à deux transistors dont les collecteurs sont connectés respectivement aux extrémités d'une inductance pourvue d'un point milieu servant d'entrée au courant continu délivré par le susdit circuit limiteur de tension; l'espace émetteur-base de chacun de ces transistors est shunté par un condensateur et une résistance; la polarisation en courant continu des bases desdits transistors est assurée par deux autres résistances connectées entre lesdites bases et un potentiel voisin de celui des collecteurs desdits transistors; 1' oscillation est obtenue par une boucle de réaction qui est réalisée en connectant deux condensateurs, respectivement entre le collecteur d'un des susdits transistors et la base de l'autre des susdits transistors, ces derniers condensateurs formant avec les premiers un diviseur capacitif propre à adapter les impédances collecteur-base desdits transistors; un potentiométre inséré dans le circuit émétteur desdits transistors a pour fonction d'équilibrer les courants traversant chacun des transistors; - un circuit "ballast" destiné à limiter le courant dans le tube fluorescent; ce circuit ballast est constitué par un condensateur et une inductance ou l'un des deux de ces moyens.

La présente invention ténd à améliorer le dispositif d'alimentation de tubes fluorescents, objet du brevet principal.

Elle a pour objet un dispositif propre à réaliser, à partir d'un réseau de distribution électrique, l'alimentation de tubes fluorescents, dispositif tel que défini par la revendication 1 du brevet principal, c'est à dire un dispositif électronique comprenant un circuit auto-oscillateur symétrique à deux tran sistors fonctionnant en émetteurs communs, et dont les collecteurs connectés, respectivement, l'un à l'entrée, l'autre à la sortie du bobinage d'une même inductance, se trouvent alimentés en courant continu par le point milieu de ladite inductance; l'entretien des oscillations étant assuré par deux condensateurs syw métriques de réaction, respectivement connectés entre le collecteur d'un des susdits transistors et la base de l'autre des susdits transistors.

L'invention pourra etre bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi qu'à l'aide du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont donnés, bien entendu, à titre d'indication.

La figure unique représente le schéma électrique d'un dispositif d'alimentation de tubes fluorescents doté des perfectionnements selon l'invention.

Selon la réalisation de l'invention illustrée par la figure unique ci-annexée, le dispositif objet de l'invention se résume à trois circuits principaux, à savoir: - un circuit (A) limitant la tension alternative du réseau de distribution; ce circuit peut être constitué par une impédance quelconque ou un dispositif quelconque à découpage, par exemple un triac; une solution avantageuse réside dans l' emploi d'un condensateur papier, film ou électrochimique dont la valeur régit, à la manière d'un "ballast" la puissance du réseau alternatif dont va disposer le circuit redresseur suivant; ce condensateur figurant sous la référence (41), aura de préférence un faible coefficient de pertes pour ne pas gréver le rendement global du dispositif; - un circuit (B) redressant le courant alternatif du réseau, limité par le circuit (A) susdit; le circuit redresseur (B) est constitué par le pont de diodes (3), (4), (5) et (6), dont la branche d'entrée est reliée au réseau de courant alternatif par l'intermédiaire du condensateur (41) formant le circuit limiteur (A); la branche de sortie dudit pont de diodes charge le condensateur réservoir (13); au bornes de ce condensateur (13) est disponible la tension continue destinée à alimenter l'étage oscillateur suivant; - un circuit (C) oscillateur a pour objet de convertir le courant continu disponible aux bornes du condensateur réservoir (13) en courant alternatif de fréquence élevée destiné à alimenter le tube fluorescent (33); selon cette réalisation de l'invention, ledit tube fluorescent comporte des filaments (42) et (43) assurant son préchauffage; l'oscillateur fonctionne de la manière décrite dans le brevet principal, aux différences suivantes près, à savoir: - dans le cas présent, les résistances fixes (48) et (49) remplaçent le potentiomètre ajustable de puissance (28) destiné, selon le brevet principal, à équilibrer les courants traversant les transistors (24) et (25); - dans le cas présent cet équilibrage est assuré par le notentiomètre de faible puissance (50) qui remplaçe les résistances (26) et (30) du brevet principal; - dans le cas présent, l'énergie électrique alternative à fréquence élevée est appliquée au tube fluorescent par le moyen de l'auto-transformateur à prises dont les sections d'enroulement (47), (17), (16) et (46) sont bobinées dans le même sens; les sections d'enroulement (44) et (45) ont pour objet d'alimenter les filaments de préchauffage (42) et (43); de cette manière, le tube fluorescent (33) peut avoir une tension d'amorçage plus élevée que la tension de claquage collecteur-émetteur des transistors (24) et (25) sans que ceux-ci risquent une détérioration quelconque, car les sections d'enroulement supplémentaire (46) et (47) adaptent la tension de sortie de l'auto-oscillateur aux caractéristiques du tube fluorescent (33); le fonctionnement à fréquence élevée permet, dans la plupart des cas, de ne pas utiliser les filaments (42) et (43), donc de se passer des sections d'enroulement (44) et (45); en outre, selon ce mode de réalisation, le circuit "ballast" décrit dans le brevet principal est ici sans objet car le condensateur (41) du circuit limiteur (A) remplit déjà cet office.

Le fonctionnement complet du dispositif objet de la présente invention, tel. que décrit par la figure unique ci-annexée est explicité ci-après.

Le courant du réseau alternatif est appliqué aux bornes (51) et (52); le condensateur (41) traversé par ce courant limite, sans absorber d'énergie, la puissance maximale qui pourra entre fournie au dispositif objet de l'invention; cette puissance alternative appliquée à l'entrée du pont des diodes (3), (4), (5) et (6), est redressée par lesdites diodes; la puissance ainsi redressée est stockée dans le condensateur réservoir (13) qui a pour objet de lisser la tension continue ainsi obtenue; cette tension continue à puissance limitée est appliquée entre le point milieu de l'inductance (19) et les bornes libres des résistances d'émetteur (48) et (49); les collecteurs des transistors (24) et (25) sont alimentés, respectivement, par les enroulements (16) et (17) de l'inductance (19); ces enroulements sont bobinés dans le même sens, et comme les baees desdits transistors (24) et (25) sont polarisées par les résistances (21) et (23), en.reliant le collecteur du transistor (24) à la base du transistor (25) par l'intermédiaire du condensateur (20) et symétriquement, le collecteur du transistor (25) à la base du transistor (24) par l'intermédiaire du condensateur (22), le circuit entre en oscillation; les condensateurs (27) et (29) shuntant respectivement l'espace base-émetteur du transistor (24) et l'espace base-émetteur du transistor (25), permettent, en créant un diviseur capacitif symétrique d'adapter les impédances collecteur et base desdits transistor au circuit de réaction, de plus, lesdits condensateurs (27) et (29) permettent pour des valeurs convenables d'accroître la tension de claquage collecteur-émetteur desdits transistors jusqu'à leur valeur propre maximale qui est leur-tension de claquage collecteur-base; les résistances (48) et (49) connectées, respectivement, entre les émetteurs des transistors (24) et (25) et l'un des pôles de la tension continue d'alimentation, ont pour rôle de stabiliser les courants collecteur desdits transistors; le potentiomètre (50) dont les extrémités sont reliées chacune à la base d'un des transistors (24) et (25) a son curseur relié au pole de la tension continue auquel sont connectées les résistances (48) et (49); ledit potentiomètre (50) a pour rôle, avec les résistances (21) et (23) de créer un pont de polarisation capable d'ajuster le courant de base de chacun desdits transistors de manière à égaliser leurs courants collecteur, et partant, la puissance commutée par chacun d'eux; les enroulements (46) et (47) bobinés dans le même sens que les enroulements (16) et (17) permettent de considérer l'inductance (19) comme un seul bobinage muni de prises, c' est à dire un auto-transformateur; les enroulements (44) et (45) ne possédent qu' un nombre restreint de spires, car ils n'ont pour fonction que de chauffer les filaments (42) et (43); en connectant une des extrémités desdits enroulements (44) et (i5) ehacune à une des extrémité de l'auto-transformateur (19), le tube fluorescent est alimenté; il suffit de jouer sur les enroulements (44) et (45) pour en modifier le chauffage et de jouer sur les enroulements (46) et (47) pour adapter sans tension d'amorçage au dispositif objet de l'invention; dans la pratique, le préchauffage des tubes fluorescents n'est pas indispensable avec ce dispositif, car dans la plupart des cas, le tube s'ionise de lui-même à fréquence élevée ce qui permet 11 économie desdits enroulements (44) et (45); d'autre part avec beaucoup de tubes fluorescents, il est possible de prélever l'énergie d'alimentation desdits tubes, directement entre les collecteurs des transistors (24) et (25), comme cela est prévu dans le brevet principal, on fait alors l'économie des enroulements (46) et (47); dans ce mode de réalisation il n'est pas prévu de circuit "ballast" monté en série avec le tube fluorescent car c'est le condensateur (41) ou l'impédance qui en tient lieu qui limite, en amont, le courant de court-circuit général.

On réalise ainsi une alimentation secteur, à haut rendement, pour tubes fluorescents présentant de nombreux avantages par rapport aux alimentations décrites dans le brevet principal. En effet, le dispositif selon l'invention est simple et économique à construire; il est adaptable à tous les réseaux de distribution de courant alternatif; il assure le fonctionnement de tous les types de tubes fluorescents dans des conditions optimales; il permet d'accroître le rendement électrique des dispositifs conventionnels d'au moins 30410; et enfin, il ne nécessite pour sa construction que des composants très courants.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Claims (10)

R E v E N D I C A T I O N S

1. Dispositif électronique propre à réaliser, à partir d'un réseau de distribution électrique, l'alimentation de lampes à décharge, notamment, des tubes fluorescents; caractérisé par ce qu'il comprend un circuit auto-oscillateur symétrique à deux transistors fonctionnant en émetteurs communs, et dont les collecteurs connectés, respectivement, l'un à l'entrée, l'autre à la sortie du bobinage d'une même inductance, se trouvent alimentés en courant continu par le point milieu de ladite inductance; l'entretien des oscillations étant assuré par deux condensateurs sy- métriques de réaction, connectés, respectivement, entre le collecteur d'un des susdit transistors et la base de l'autre des susdits transistors.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des susdits transistors comporte dans le circuit de son émetteur une résistance de stabilisation connectée entre ledit émetteur et un pôle de l'alimentation en courant continu.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des susdits transistors a sa base reliée respectivement à une des extrémités d'un potentiomètre dont le curseur est connecté au pole d'alimentation en courant continu auquel sont connectées les susdites résistances d'émetteur.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des susdits transistors a sa base polarisée par une résistance connectée entre ladite base et un point du potentiel continu proche de celui des collecteurs desdits transistors.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des susdits transistors a son espace baseémetteur shunté par un condensateur formant un pont capacitif adaptateur d'impédance avec chacun des susdits condensateurs de réaction.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enroulement à point milieu de la susdite inductance est complété à chacune de ses extrémités par un enroulement de même sens que l'enroulement principal à point milieu, le tout formant un auto-transformateur dont les extrémités libres fournissent l'énergie d'alimentation du tube fluorescent.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que. " ?'.enroulement. à point milieu de la susdite inductan- ce est complété à chacune de ses extrémités par un enroulement à faible nombre de spires destiné à assurer le chauffage des filaments du tube fluorescent, le tout formant un auto-transformateur.

8. Dispositif selon les revendications i à 7, caractérisé par le fait que l'alimentation en courant continu du dispositif soit assurée par un redresseur constitué par un pont de diodes ou une diode unique chargeant un condensateur réservoir de lissage, lequel condensateur shunte l'alimentation en courant continu dudit dispositif.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la branche d'entrée du susdit redresseur est connectée au réseau alternatif de distribution par l'intermédiaire d'une impédance telle qu'une capacité, une inductance ou une résistance.

10 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la branche d'entrée du susdit redresseur est connectée au réseau alternatif de distribution par l'intermédiaire d'un redresseur commandé, par exemple un triac, ou par dispositif sensible à la tension, par exemple un limiteur de tension à l'oxyde de zinc.