FR2473246A1 - Commutateur d'amorcage rapide pour lampe fluorescente - Google Patents

Abstract

COMMUTATEUR D'AMORCAGE RAPIDE POUR LAMPE FLUORESCENTE A CONNECTER EN SERIE AVEC UN BALLAST ET DEUX FILAMENTS D'UNE LAMPE FLUORESCENTE, COMPRENANT UN CULOT DE RACCORDEMENT DESTINE A CONNECTER LE COMMUTATEUR D'AMORCAGE A UN CIRCUIT EXTERIEUR, UN BOITIER FIXEAU CULOT ET COUVRANT LES COMPOSANTS DU COMMUTATEUR D'AMORCAGE, UNE CARTE DE CIRCUIT IMPRIME 12 SUR LAQUELLE SONT MONTES AU MOINS UN CONDENSATEUR C A CARACTERISTIQUE "TENSION-CHARGE" NON-LINEAIRE ET UN CIRCUIT DE COMMUTATION A SEMI-CONDUCTEUR D CONNECTE EN PARALLELE AVEC CE CONDENSATEUR, ET UNE PAIRE DE CONDUCTEURS JOIGNANT LA CARTE AU CULOT.

Description

COMMUTATEUR D'AMORCAGE RAPIDE POUR LAMPE FLUORESCENTE

La présente invention concerne l'amélioration d'un commutateur d'amorçage pour lampe fluorescente, et notamment, concerne un tel commutateur d'amorçage qui allume une lampe

fluorescente très rapidement.

La figure 11 montre un système de lampe fluorescente classique à préchauffage. En général, un système de lampe

fluorescente, système de lampe au sodium ou au mercure:, com-

porte une lampe à décharge 1-l avec une paire de cathodes chau-

des la et lb, un ballast 2 qui est constftué par un inducteur

destiné à fournir la tension élevée d'allumag& permettant l'a-

morçage de la lampe à déchargeet à limiter le courant de dû-

charge après l'amorçage, et un interrupteur à décharge compor-

tant un bilame. Dans ce système classique de lampe fluorescent-

te, quand on tourne un commutateur SW en position MARCHE, un-

circuit est constitué, à travers un ballast 2, la paire de ca-

thodes la et lB de la lampe fluorescente 1, et un interrupteur

à décharge G, et un courant électrique passe dans ce circuit.

Ainsi, les cathodes chaudes la et lb sont chauffées. Ledit in-

terrupteur à décharge G passe alors en position ARRET. En rai-

son du soudain passage en position ARRET du courant par l'ac-

tion de l'interrupteur à décharge, l'inducteur 2 génère la haute tension qui allume la lampe 1. Quand la décharge de la

lampe s'amorce, le courant dans la lampe est limité par l'in-

ducteur 2.

Néanmoins, un système classique de lampe fluorescenite présente l'inconvénient qu'il faut longtemps pour démarrer la décharge d'une lampe fluorescente. En général, il faut plus

de trois secondes pour allumer une lampe après que le commu-

tateur ait été tourné en position MARCHE. Aussi a-t-on recherch - 2 -

une lampe à amorçage rapide qui s'allume juste quand un commu-

tateur a été placé en position MARCHE. Un autre inconvénient

des lampes fluorescentes classiques est la présence d'un in-

terrupteur à décharge comportant un bilame. En raison de la présence d'un bilame qui comporte un contact métallique, la

durée de vie de ce contact n'est pas longue, et un interrup-

teur à décharge doit être changé fréquemment-

Plusieurs propositions destinées à remédier auxdits

inconvénients des lampes fluorescentes classiques ont été fai-

tes, et l'on a connu une lampe fluorescente à amorçage rapi-

de, une lampe fluorescente à amorçag très rapide ou une lampe

fluorescente à amorage instantané. Néanmoins, ces lampes flu-

orescentes du type à amorçage rapide ont l'inconvénient de né-

cessiter l'utilfsation d'une structure particulière de la lam-

pe. C'est pourquoi ces propositions ne peuvent pas abréger le temps d'amorçage d'une lampe fluorescente classique du type à

interrupteur à décharge.

Un objectif de la présente invention est de fournir un commutateur d'amorçage nouveau et amélioré en surmontant les

inconvénients et les limitations d'un système antérieur de lam-

pe fluorescente.

C'est également un objectif de la présente invention que de fournir un commutateur d'amorçage qui assure un allumage

rapide d'une lampe fluorescente et qui soit capable d'être incor-

poré dans la prise d'un interrupteur à décharge préexistant.

Les objectifs ci-dessus et d'autres sont atteints par un commutateur d'amorçage comportant: n. culot ci

raccordement servant à connecter électriquement le présent com-

mutateur d'amorçage à un circuit extérieur et à soutenir le présent commutateur d'amorçage, ce culot étant capable d'être engagé dans la prise d'un interrupteur à décharge de lampe fluorescente préexistant; une carte de circuit imprimé sur -3-

laquelle on a monté au moins un condensateur non-linéaire pré-

sentant une caractéristique de saturation non-linéaire reliant une tension appliquée au condensateur et la charge enmagasinnée

dans le condensateur, et un circuit de commutation à semi-con-

ducteur connecté essentiellement en parallèle avec ce conden-

sateur non-linéaire; une paire de conducteurs de jonction des-

tinés à fournir un couplage électrique entre ladite carte de circuit imprimé et ledit culot de raccordement, et soutenúr ladite carte de circuit imprimé; et un boitier fixé audit

cuie de raccordement et couvrant ladite carte de circuit im-

primé ainsi que lesdits conducteurs de raccordement.

Suivant une autre réalasation du présent commutateur d'amorçage', un condensateur non-linéaire est construit sous forme cylindrique, et une carte de circuit imprimé est fixée

à l'intérieur du condensateur cylindrique. Dans cette. confi-

guration, on obtient pour le condensateur non-linéaire une

forte capacité car la grande taille du condensateur non-liné-

aire est disponible dans un boitier relativement petit. De

(..: i, le c-'> diilectrique dudit condensateur non-li-

néaire est composé d'un corps petycrLstallin de B& Ii 03 et de Ba S.03 avec 90 à 9Pme. % de Ra TI O et 10 à 2 % de Ba SnO3, avecun diamètre moyen des cristaux du corps fritté ae trouvant dans un intervalle de 10 i 60 y Les objectifscaractgristiques, et avantages correspondants précédemment exposes et autres de la présente inventionm seront

appréciés quand ils seront mieux compris au moyen de la des-

cription qui suit et des dessins joints dans lesquels: Les figures 1A et. lB montrent le schéma, du système

de lampe fluorescente utilisant le présent commutateur à amor-

$ae Les figures 2A et 2e montrent la caractéristique

d'un condensateur non-linéaire utilisé dans la présente inven-

tion, r2473246 - 4 - La figure 3 montre la forme de l'onde de tension aux

bornes du condensateur non-linéaire dans le présent commuta-

teur d'amorçage,

La figure 4A montre la structure du commutateur d'a-

morçage conformément à la présente invention,

La figure 4B montre une modification de la structu-

re de la figure 4A, Les figures 5A et 5e montrent la carte de circuit

imprimé avec les éléments de circuit dans le commutateur d'a-

morçage de la figure 4A,

La figure 6 montre la strctnure d'un autre commutab-

tateur d'amorçage conforme àâla présente invention,

Les figures 7A et 7, montrent encore une autre réa-

Iisation de commutateur d'amorçage conforme à la présente

inventions.

La figure 8-montre la structure d'encore une autre réalisation de commutateur d'amorçage conforme. à la présente invention,

Les figures 9 et 10 montrent les courbes caractéris-

tiques du condensateur non-linéaire utilisé dans le présent commutateur d'amorçage, et La figure lI est le schéma d'un système de lampe

fluorescente préexistant qui a été rappelé.

r 2473246 -5 -

La figure lA montre le schéma d'un système de lampe fluores-

cente utilisant la présente invention, et ce circuit. assure l'amorçage rapide de l'allumage d'ne lampe. Sur la figure 1A le numéro de référence I représente une lampe fluorescente ou une lampe à décharge comportant une paire de cathodes chaudes

la et lb, 2 est un ballast constitué par un inducteur et des-

tiné à limiter le courant de décharge dans la lampe 1 et à fa-

ciliter l'amorçage de l'allumage de la lampe 1. Le numéro de

référence 3 représente un condensateur ayant une caractéristi-

que non-linéaire comme le montrent les figures 2A et 2Be, Le nu-

méro de référence 4 représente un circuit de commutation cona-

titué par un élément semi-conducteur. La combinaison P formée

par ledit condensateur non-linéaire 3 et le circuit de commu-

tation 4 forme un commutateur d'amorçage, et il y a lieu de considérer que le commutateur d"amorçage P peut remplacer un

interrupteur a décharge préexistant sans apporter aucune mo-

dification aux autres circuits d'une lampe fluorescente clas-

sique du type à interrupteur à décharge. Cela signifie que le simple remplacement d'un interrupteur à décharge préexistant par le présent commutateur d'amorçage P procure une lampe

fluorescente à amorçage rapide. Le schéma du commutateur d'a-

morçage P est montré sur la figure 13.

L'on va commencer par l'analyse théorique du système à a-

morçage rapide décrit conformément aux figures 2A, 2R et 3.

Les figures 2A et 2B montrent la caractéristique non-li-

néaire du condensateur 3, l'axe horizontal représente la ten-

sion appliquée aux bornes du condensateur, et l'axe vertical représente la charge enmaganisée dans le condensateur 3. Il y a lieu de considérer que la relation entre la tension et la charge dans un condensateur ordinaire est linéaire comme le montrent les lignes en pointillé sur les figures 2A et 2B. Le condensateur non-linéaire tel qu'il est montré par les lignes: en traits pleins des figures 2A et 2B est obtenu en utilisant une substance ferroélectrique telle que le titanate de baryum

-2473246

-- 6 --

comme couche diélectrique enserrée entre la paire d'électro-

des du condensateur. Quand la substance ferroélectrique est, un monacristaI,.l'on obtient la caractéristique d'hystérésis

montrée sur la figure 2A, et quand la substance ferroélectri-

que est polycristalline, l'ox obtient la caractéristique de saturation montrée sur la figure 2B. Il faut considérer sur

les figures 2A et 2B que la charge emmagasiiée dans un conden-

sateur arrive à saturation. Par conséquent,,-quand un conden-

sateur non-linéaire est saturé, il ne passe aucun courant dans

le condensateur même quand une tension est appliquée à ses bor-

nes. L'utilisation de ce condensateur non-linéaire représente

la particularité essentielle de la présente invention. Ce con-

densateur non-linéaire est fourni par TDK Electronica C.., Ltd.,

Tokyo, Japon.

Revenons maintenant aux figures lA et lBr le commutateur d'amorçage P comprend le montage en série de la résistance Rl, du condensateur nonlinéaire Cn et du montage en pwallèle de

la diode D) et de la résistance R4. Ce montage série est re-

présenté sur la figure lA par le numéro de référence 3 dans un but de simplification. Le circuit de commutation 4 comprend le

montage en série de la diode D1 et d'un semi-conducteur de com-

mutation à D2. La résistance R3 est montée en paral-

lèle avec ledit semi-conducteur de commutation D2, et une au-

tre résistance R2 est montée en parallèle avec le circuit, sé-

rie de la diode D et du semi-conducteur de commutation D. On suppose qu'un semi-conducteur de commutation

fonctionne de façon telle qu'il soit conducteur quand la ten-

sion à ses bornes dépasse une première valeur prédéterminée, et conserve l'état conducteur aussi longtemps que le courant dans le semi-conducteur de commutation est supérieur à une autre valeur prédéterminée plus faible que la première valeur prédéterminée. Un semi-conducteur de cette nature est réalisé

par une diode Shockley- au par un redresseur au silicium con-

trôlé ((SCR). Sur la figure lB, la polarité ou la direction r 2473246 -7de la diode D3 est l'inverse de celle de la diode D1. Les: Résistances R1, R2 y RS= et R4, sont prévues pour assurer

la stabilité du fonctionnement du circuit.

L'on va maintenant décrire le fonctionnement du commuta-

teur d'amorçage de la présente invention en relation avec les figures lB et 3. On suppose que la tension (e) d'un courant

alternatif (AC) est appliquée aux bornes U et V, et à l'ori-

ne des temps (( t) on suppose que le semi-conducteur de com-

mutation D2 n'est pas conducteur. Quand la tension (e) de la source augmente au cours du demi-cycle positif, une tensions

essentiellement égale à la valeur ((e) est appliquée au semi-

conducteur de commutation 2.A.Ussi, quand la tension instan-

tanée de la source atteint la tension de commutation du semi-

conducteur de commutation D2 au temps L (svoir figure 3), le-

dit semi-conducteur de commutation D2 devient conducteur, et

alors, le courant alternatif passe à travers le circuit, de-

puis la borne U à travers le ballast 2, le premier filament la de la lampe 1, ladiode D1, le semi-conducteur de commutatioi D2, le deuxième filament 1f de la lampe 1, jusqu'à la borne V.

Ledit courant électrique pré-chauffe les filament la et 1b. La.

tension aux bornes du condensateur non-Iinéaire Cm est pres-

que nulle pendant la période o le semi-conducteur de commuta-

tion D2 est conducteur comme le montre la figure 3. La figure

3 montre par le trait plein la tension aux bornes du condensa-

teur non-linéaire C^. Quand le courant électrique dans le semi-

conducteur de commutation D2 décroit, et que ce courant tombe

au-dessous du courant de maintien du semi-conducteur de commu-

tation D2, celui-ci commute en position ARRET et pass à l'14-

tat non-conducteur.

Dans ce cas, il convient de remarquer la présence du bal-

last 2 qui est un élément inductif. Dans un élément inductif tel que le ballast 2, le courant. 2 est retardé d'environ 90

degrés par rapport à la tension. Par conséquent, quand le semi-

conducteur de commutation D2 passe en position ARRET au temps t2 de la figure 3, la tension se trouve dans la région négative

succédant à la région positive précédente montrée sur la figure 3.

-8-

Il faut noter que cette tension est court-circuitée par le se-

ml-conducteur de commutation D2 quand D2 est conducteur. Quand le semiconducteur D2 passe en position ARRET, cette tension n'est plus courtcircuitée, et à ce moment, le condensateur non-linéaire Cn est chargé à une tension élevée, l'électrode A étant négative et l'électrode B positive dans la notation de la gigure IB.. Néanmoins, comme le condensateur C, présente la caractéristique de saturation montrée sur les figures 2A etl 2B,

le condensateur Cn se sature après un temps court, et le CQU-

'rant de charge dans le condensateur Cn décroît brusquement ou s'interrompt. L'interruption du courant dana le condensateur Cn entraine l'interruption du courant dans le ballast inductif

2, et par suiter, le ballast inductif 2 induit une force con-

tre-électromotrice élevée qui est fonction de l'inductance du

ballast 2 et de la dériv4e du courant (( dI2 / dt). Cette for-

ce contre-électromotrice qui est supérieure à la tension d'al-

lumage de la lampe I, provoque l'allumage de la lampe 1 à con-

dition que les filaments la et lb aient été pré-chauffés. E-

tant donné que l'opératioa précédente se répète à chaque cycle de la tension de la source de courant alternatif, les filament la et lb sont préchauffés pendant tl et t2 (voir figure 3), et

ces filaments sont bien préchauffés dans un bref délai.

Dans la configuration précédente., le temps d'amorçage en-

tre le moment o un commutateur (non-représenté) est mis sur

MARCHE et l'allumage de la lampe 1,. ou la durée de pré-chauffa-

ge des filaments, est considérablement abrégé par rapport à une

lampe fluorescente classique du type à interrupteur à décharge.

Conformément à la réalisation recommandée de la présente inven-

tion, le commutateur d'amorçage de la figure 1B allume une lam-

pe fluorescente en 0,4 à 0,8 seconde.

Afin d'assurer le fonctionnement ci-dessus, la tensione de commutation de semi-conducteur de commutation D2 doit être plus élevée que la tension de décharge qui maintient la décharge dans la lampe 1, de façon que le semiconducteur de commutation.D2

ne soit pas conducteur après l'allumage de la lampe 1.

De plus, il faut noter que la tension de saturation Es d'un condensateur non-linéaire Cn doit être inférieure à la tensico

de crête de la source de courant.

Il y a lieu d'apprécier que le commutateur d'amorçage P conforme à la présente invention est totalement compatible a- vec un interrupteur à décharge préexistant en ce qui concerne

le circuit électrique. Aussi, si la taille du commutateur d'a-

morçage P est presque la même que celle d'un interrupteur à

décharge classique, et si la prise ou les broches de raecor-

dement du présent commutateur d'amorçage sont les mêmes que

ceux d'un interrupteur à décharge classique, le présent com-

mutateur d'amorçage peut remplacer un interrupteur à décharge

dans un système classique de lampe fluorescente. Il est pos-

sible de réaliser un tel commutateur d'amorçage en utilisant un condensateur non-linéaire de petite taillî, associé à des diodes, des résistances et un semi-conducteur de commutatione classiques. La réalisation d'un condensateur non-linéaire de petite taille possédant une excellente caractéristique est rendue possible par l'utilisation de la couche diélectrique 2G spéciale qui sera décrite ultérieurement. Ainsi, le présent

commutateur d'amorçage P peut être monté dans un boitier me-

surant 18 mm de diamètre et 40 mm de hauteur, ou 22 mm de

diamètre et 38 mm de hauteur,- ce qui est tout-à-fait compa-

tible avec les interrupteurs à décharge classiques.

L'on va maintenant décrire la structure mécanique du commutateur d'amorçage conforme à la présente invention La figure 4A montre la structure du présent commutateur d'amorçage. Sur la figure 4A, on prévoit un bottier 5 ayant un couvercle ou carter 7 cylindrique et un culot à vias

6 cylindrique et conducteur qui sert de connecteur. Le couve-

cle 7 a une paroi latérale cylindrique 7a et une plaque supé-

rieure 7b, et ce couvercle 7 est fait d'un matériau non-con-

ducteur tel qu'une matière plastique. Le culot à vis 6 qui est conducteur adhère au couvercle 7, a une paroi latérale

cylindrique 6a qui présente un filetage 8, et un corps-

- 10 -

diélectrique 9 à l'extrémité du culot à vis 6. On a monté aussi

un bras conducteur 10 au centre du corps diélectrique 9 de tel-

le façon que ce bras conducteur 10 soit isolé de la paroi laté-

rale 6a..On suppose Que la structure du culot à vis 6, y com-

pris son diamètre, sa longueur, et le pas du filetage 8, sont conçus de façon que le présent commutateur d'amorçage soit

compatible avec un interrupteur à décharge préexïstant.

On a prévu une carte. de circuit imprimé 12 comportant la plaque diélectrique 12A etr sur une surface de ladite plaque diélectrique 12A, la structure imprimée conductrice 12'- et les

composants de circuit- 13 t comprenant la diode D1, le semi-

conducteur de commutation.D2, la diode D3, le condensateur mmn-tinéaire em, et les résistances R1 à R4) sont montés sur la carte de circuit imprimé 12. On a choisi pour ces composant de circuit des composants discrets plutôt qu'un circuit intégré,

car l'échelle du circuit est faible, et dans la présente inven-

tSion les frais de fabricationm d'un circuit utilisant des campa-

sants discrets sont plus faibles que ceux qu'entrainerait l'u-

tilisation d'un circuit intégré.

La carte de circuit imprimé 12 est fixée au culot, à vis 6

par les conducteurs de jonction 14 et 15. Une extrémité du con-

ducteur de jonction 14 est connectie à la carte de circuit im-

primé 12 et l'autre extrémité du conducteur de jonction 14 est soudée au bras conducteur 10 par la soudure 16. D'autre part,

une extrémité de l'autre conducteur de jonction 15 est connec-

tée à la carte de circuit imprimé 12 et l'autre extrémité du conducteur de jonction 15 est soudée à la paroi intérieure du culot à vis 6. Ainsi, quand le présent commutateur d'amorçage

est inséré dans la prisa d'un interrupteur à décharge, le pré-

3y sent appareil est relié au circuit à travers les conducteurs

de jonction 14 et 15. Les conducteurs de jonction 14 et 15 as-

surent un doublement du support de la carte de circuit imprimé

12 dans le boitier 5..

- l1 -

Le condensateur non-linéaire 11 (C) qui représente un plateau diélectrique lla circulaire ou rectangulaire et une paire d'électrodes llE et lle fixées sur les surfaces dudit plateau l1a, est également monté sur la structure de circuit 12' de la carte de circuit imprimé 12 au moyen des conducteurs de jonction lld et lle.. Les extrémités de ces conducteurs de

jonction lld et lle sont connectées respectivement aux élec-

trodes llb et lIc. Le plateau diélectrique lla est composé d'un matériau polycristallin fait dans la présente réalisation au

moyen d'un système Ra (, Ti - Sum) 03.. Dans ce matériau poly-

cristallin,, l'on obtient une courbe tension-eharge caractéri-

sée par une pente raide t voir figure 2A au 2Bj), et cette-

courbe i pente raide procure une force contre-électremotrice élevée dans le ballast 2r ee qui facilite un fonctionnement

stable pour l'allumage d'une lampe fluorescentes La compuasi-

timn du plateau diélectrique lla sera décrite ultérieurement

plus en détail en relation avec les figures 9 et 10. De pré-

férence, on utilise une paire de condensateun non-linéaire Il et llA comme le montre la figure 4B.. Dans ce cas, ès deux condensateurs sont connectés en parallèle entre eux afin de

procurer une force contre-électromotrice plus élevée.

De plateau diélectrique llowvibre mécaniquement quand une tension de courant alternatif est appliquée au condensateur, étant donné que ce plateau diélectrique est fait d'un matériau ferrmélectrique. Afin d'absorber cette vibration et d'éviter

que la vibration ne soit transmise à la carte de circuit im-

* primé, les conducteurs de raccordement lld et lie du condem-

sateur ont de préférence une longueur supérieure s 7 mm, et un diamètre de 0,5 à Cr, mm-, quand ces conducteurs de jonction

sont réalisés en cuivre. En vue de l'absorption de la vibra-

tion.un diamètre plus fin est préférable, mais le diamètre proposé est un compromis en vue d'absorber la vibration et de faire soutenir le poids du condensateur par les conducteurs

de jonction. De plus, les longueurs des conducteurs de jonc-

jonction lld et Ile sont prises de préférence égales entre elles

- 12--

afin que la contrainte exercée sur les conducteurs de jonctioen

par la vibration se répartisse également entre les deux con-

ducteurs. La figure 5A montre la vue en plan de la carte de circuit imprimé 12 avec les composants du circuit, et la figure 5 est une vue verticale du dispositif de la figure 5A. la carte de circuit imprimé 12 comprend les structures conductrices 12a, 12b,-12c, I2d et 12e fixées sur le plateau diélectrique. Cea

structures sont obtenues par exemple par un procédé d'impres-

IO sion sous écran sur le plateau diélectrique. La résistance R1 est connectée entre les structures 12a et 12e, la résistance

R2 est connectée entre les structuree 12a et 12b, la résiatan-

ce R est reliée entre les structure& 12b et 12o et la réais-

tance R est reliée entre les structuree 12b et 12d, les ré-

sistances R1 à pouvant être soit des résistances discrëtes, soit des résistances imprimées formées sur la carte de circuit I2 par le procédé d'impression à écran de soie. La diode D1

est connectée entre les structures 12a et 12e, le semi-conduc-

teur de commutation D2 est connecté entre les structures 12X et 12r, et la diode D est connectée entre les structures 12b

et 12d' de façon que les polarités de ces diodea et semi-conduo-

teur de commutation soient conformes à la figure 1. De même,

le condensateur non-linéaire 11 est connecté par les structu-

res 12d et 12e par l'intermédiaire des conducteurs de jonctiom 11d et lle. Quand on utilise un condensateur non-linéaire 11 unique comme le montre la figure 4A, le condensateur 11 est placé du cSté arri're de la carte de circuit imprimé 12, c8té o< il m'y a pas de structures conductrices comme le montre la figure 4A mais o il y a de l'espace entre le condensateur et

la carte de circuit imprimé. Quand on utilise deux condensa-

teurs nan-linéaires. ces condensateurs sont placés chacun d'un c8té de la carte de circuit imprimé comme le montre la figure 4B. Les conducteurs de jonction I4 et 15 destinés à soutenir la carte de circuit imprimé I2 et à la connecter au circuit extérieur sont reliés respectivement aux structures 12h et 12"4

- 13 -

Les connexions des composants de circuit et des conducteurs de jonction sur la carte de circuit imprimé 12 s'effectuent par soudure.

Quelques modifications des figures 5A et 5B sont possibles.

Par exemple, le condensateur non-linéaire 11 peut adhérer à la surface arrière de la carte de circuit imprimé 12 de façon que

ce condensateur 11 soit fixé solidement. De plus, on peut ren-

dre le plateau diélectrique lia du condensateur non-linéaire 11

double du plateau diélectrique 12A de la carte de circuit im--

primé 12. Dans ce cas, les électrodes llb et lle du condensa-

teur 11 sont placées sur une partie du plateau diélectrique ferroélectrique llar et les structures conductrices 12a à 12e sont placées sur d'autres parties du plateau diélectrique lla

et les composants du circuit sont montés sur ce plateau lla.

Dans cette configuration, on peut supprimer la carte séparée de

circuit imprimé 12, et l'appareil peut être plus petit.

La figure 6 représente une autre structure du présent com-

mutateur d'amorçage. Dans cette réalisation, én prévoit une plaque de fond circulaire diélectrique 5a et une paire debroehm

de connexion. 18b9 fixées à ladite plaque de fond 5a. La car-

te de circuit imprimé 12 est reliée à ces broches 18 et 19 par les conducteurs de jonction 14 et 15. Leboitier cylindrique diélectrique 5 couvre l'appareil tout en le fixant à la plaque de fond5à par enfichage ou par des moyens adhésifs. Dans la réalisation de la figure & le boitier 5 peut être fait soit d'un matériau non-conducteur tel qu'une matière Plastique, soit d'un matériau conducteur comme l'aluminium. Le choix entre les structures des figures 4A ou. 6 dépend de la structure de la prise utilisée par le système de lampe fluorescenteo La figure 7A est la vue en section verticale d'une encore

autre structure du présent commutateur d'amorçage, et la figu-

re 7 B'est la vue en perspective du même après enlèvement du

carter 7.. Ce qui caractérise cette réalisation est l'utilisa-

tion d'un condensateur non-linéaire 21, qui possède un corps di électrique ferroélectrique cylindrique 2Ia, une électrode

- 14 -

intérieure fixée à la surface interne dudit corps cylindrique 2L

a, une électrode extérieure 21c fixée à la surface externe du-

dit corps cylindrique 21a et un conducteur de jonction 21d con-

necté à l'électrode intérieure 21b. Le reste des structures de la réalisation montrée par les figures 7A et 7B est identique

à celles de la figure 4A.

Sur les figures 7A et 7B, on a prévu unbGitioe 5 ayant un couvercle 7 et un culot, à vis conducteur G. Le couvercle 7 a une paroi latérale cylindrique et une plaque de sommet circu-

laire.. Ce couvercle 7 est fait d'un matériau non-conducteur

tel qu'une matière plastique. De culot à vis 6 a une paroi la-

térale cylindrique 6a avec un filetage &, et. est fait d'un matériau conducteur. Le culot à vis 6 possède également un

corps diélectrique 9 à son extrémité ainsi qu'un bras conduc-

teur 10 placé au centre du corps diélectrique 9 de telle façon

que le bras conducteur 10 est isolé du culot à vis 6. La atruo-

ture du culot à vis 6 r y compris son diamètre, sa longueur, et le pas du filetage $, est compatible avec un interrlupteur à décharge classique.. L'extrémité du culot à vis 6 est fixée à 2U l'extrémité correspondante du couvercle 7 au moyen par exemple de produits adhésifs. De préférence, on prévoit un évasement 7it à lîextrémité du couvercle 7,. et ledit évasement 7' s'engage

avec l'évasement correspondant 6b à l'extrémité du culot à vis 6.

L'on prévoit également la carte de circuit imprimé portant les

éléments de circuit 13 ( y compris la diode D1, le semi-conduc-

teur de commutation D2' la diode D3, et les résistances R1 i R, et nom compris le condensateur non-linéaire Cn)., La carte de circuit imprimé 12 est soutenue sur le culot à

vis & par les conducteurs de jonction 14 et-15, qui repréaeMn-

3( tent une double ligne de jonction pour le couplage électrique

entre la carte de circuit imprimé 12 et le culot 6. Le conduc-

teur de jonction 14 est connecté au culot à vis 6 et le con-

ducteur de jonction 15 est connecté au bras conducteur 10. La carte de circuit imprimé 12 est insérée dans le condensateur

cylindrique 21 de façon telle que l'électrode externe 21c fas-

se contact avec la surface interne du culot à vis 6.

- 15 -

L'électrode intérieure 21b du condensateur 21 est connectée à la carte de circuit imprimé I2 par le conducteur de jonction

21d. L'on obtient ainsi le sous-ensemble du commutateur d'a-

morçage, comme le montre la figure 73.. Le commutateur d'amor-

çage est complété en couvrant ledit sous-ensemble par le cQu- vercle 7. La réalisation des figures 77A et 7B utilisant un condensateur nonlinéaire cylindrique présente l'avantage que les surfaces se faisant visà-vis des électrodes 21b et 21e sont beaucoup plus grandes que celles du condensateur Il de la figure 4A, et une grande quantité de charge, est emmaganisée

dans le condensateur; l'on obtient ainsi une tension d'allu-

mage plus élevée et l'on réalise un fonctionnement stable de

1 ' allumage.

La figure $ montre encore une autre réalisation du pré-

sentocmutateur d'amorçage. Cette réalisatiow est l'applúa-

tion de la réalisation de la figure 6 à un condensateur non-

linéaire cylindrique. Dans cette réalisation, on prévoit la plaque de fond circulaire diélectrique 5a, et deux broches de -,. cn l1à et 19 sont fixee à ladite p aque de fond 5a La carte de circuit imprimé 12 est connectée à ces broches 18 et 19 par les conducteurs de jonction 14 et 15, et le condensateur

cylindrique 21 est connecté à la carte de circuit 12 par les.

conducteurs de joanction 21d et 21e.. Le boitier-couvercle 5 qui est fait soit en matière plastique soit en aluminium recouvre l'appareil, étant fixé à la plaque de fond 5a par enfichage ou procédé adhésif. Le choix entre les structures des figures T;A et 7B ou de la figure 8 dépend naturellement de la structure

de la prise utilisée dans un système de lampe fluorescente.

L'on va décrire maintenant le corps diélectrique d'un condensateur nonlinéaire. Le condensateur non-linéaire doit fournir une tension élevée à une lampe fluorescente, et la

tension de rupture diélectrique doit être élevée. L'expérien-

ce a permis aux inventeurs de comprendre que le résultat ci-

dessus est obtenu en utilisant une combinaison de Ba Ti 03 et

de Ba Sm U3 comme corps diélectrique du condensateur non-lin&-

aire et que l'on doit bien contrôler le taux de combinaisom

- 16 -

des deux matières premières ainsi que le diamètre du matériaua.

(Expérimentation).

Les matières premières]aC(O3, T fO2 et S. 2 sont mélan-

gées dans un pot,. en milieu humide, avec l'additif minérali-

sant MNa et un matériau argileux. Le mélange est séché,. et est préfritté pendant deux heures à la température de 11500 Cv Le mélange est alors mis en poudre de façon à obtenir pour la poudre le diamètre moyen désiré. L'on ajoute alors un liant au mélange en poudre, et l'on falm un disque ayant 16,5 mm de

diamètrw et 0,6 mm d'épaisseur, dans une presse de 1 tonnea.

Ce disque est fritté pendant deux heures i la température de 1400 - 150t1 C.. L'on prend alors la photographie des cristaux du produit afin de vérifier le diamètre moyen d'un cristal en,

comptant le nombre de cristaux par unité de longueur. Lm'o at-

I5 tache alors une paire d'électrodes d'argent audit produit ("disque diélectrique) à la température de 7800 C pour former un condensateur. Le condensateur ainsi obtenu est connecté au circuit de la figure lB comme condensateur non-linéaire Cn, et l'on mesure l'amplitude de la tension d'impulsion, PV (voir figure 3), la tension de la source étant de l0a volts. L'on mesure également la tension de rupture du disque.., La tension

d'impulsion ainsi obtenue, et la tension de rupture diélectri-

quedépendent du diamètre moyen des cristaux et de la propor-

tion des matièree premières. Les résultatw &e cette expérimen-

tation sont montrés par les figures: 9 et 10.

La figure 9 montre la courbe caractéri'stique reliant la tension d'impuisio induite dans un ballast et obtenue par le condensateur ( axe vertical). au diamètre moyen des cristaux (axe horizontal), et la courbe caractéristique reliant la ten sion de rupture diélectrique (,axe vertical) au diamètre moyen

des cristaux (axe horizontal). Il est naturellement souhaita-

ble d'obtenir la tension d'impulsion et la tension de rupture diélectrique les plus élevées possibles.. Sur la figure 9, l'an appréciera que, lorsque le diamètre moyen des cristaux se situe dans l'intervalle de Io (microns) à 60 r, la tension

- 17 -

d'impulsion obtenue est supérieure à 770- volts, ce qui est sa-

tisfaisant paur allumer une lampe fluorescente. Quand le dia-

mètre moyen des cristaux dépasse 60i?, la tension de rupture diélectrique décratt trop. C'est pQurquoL le. meilleur diamètre moyen des cristaux se situe dans l'intervalle de1 I0 à 60À.. A condition que le diamètre moyen des cristaux se situe

dans l'intervalle indiqué précédemment, les effets de la tem-

pérature ambiante et de la proportion des matériaux (ea Ti 03 et Ba SnU3) sur la tension d'impulsion obtenue se présentent comme le montre la figure 10, o l'axe horizontal représente la température ambiante, l'axe vertical montrant la tension d'impulsion obtenue, et les proportions C % mol) des matières première ceorrespondant aux courbes ( a à e) comme le montre

le tableau ci-dessous.

Il y a lieu d'observer sur la figure I: que, quand le pourcentage moléculaire de Ba Ti 03 est dans l'intervalle de 90 à 98- ( le % mol de Ba Sn 03 étant alors dans l'intervalle de 2 à 10), la tension d'impulsion est supérieure à 500 volts, ce qui est suffisant pour allumer une lampe, à une température % mot Courb i Ba ie 96 lç b 90 Io0 c 98: 2 e 800 0 e a4 m6

- 18 -

comprise entre -30 C et + 60 C. Les courbe& (d) et (e) ne

sont pas valables pour l'allumage d'une lampe fluorescente é-

tant donné que la tension d'impulsion diminue aux températures

élevées. C'est pourquoi la proportion optima de mollécules en-

tre Ba Ti U3et. Ba SLC3 est celle o le % moi de BEa Ti 0 est dans l'intervalle de 9(Y 983, le % mol de.a Sn: 03 étant dansa

l'intervalle de 10 à 2.

Comme cela a été indiqué précédemment en détail, le pré-

sent commutateur d'amorçage comportant un condensateur non-li-

néaire et un circuit de commutatiom, peut remplacer un inter-

rupteur à décharge classique, et assurer l'allumage rapide

d'une lampe fluorescente.

De ce qui précede, il est évident maintenant qu'un commu-

tateur d'amorçage pour lampe fluorescente, nouveau et amélioré,

a été découvert. Il faut comprendre naturellement que les réa-

lisations décrites ont un caractère purement illustratif et ne prétendent pas limiter la portée de l'invention. Il convient

done de se reporter plutôt aux revendications ci-jointes,

qu'aux spécifications, comme indicateurs de la portée de l'in-

2O vention.

- 19 -

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 -Commutateur d'amorçage rapide pour lampe fluorescente à connecter en série avec un ballast et deux filaments d'une lampe fluorescente, et comprenant:

a) un culot de raccordement destiné à connecter électrique-

ment le présent commutateur d'amorçage à un circuit extérieur et à supporter ce commutateur, ce culot étant capable d'être engagé dans la prise d'un interrupteur à décharge de lampe fluorescente b) un bottier fixé audit culot et couvrant les composants du commutateur d'amorçage et des conducteurs de raccordement; caractérisé en ce qu'il comprend en outre c) une carte de circuit imprimé (12) sur laquelle on a monté au moins un condensateur non-linéaire (C) présentant une caractéristique non- linéaire reliant la tension appliquée au condensateur et la charge emmagasinée dans le condensateur et un circuit de commutation à semi- conducteur (D2) connecté essentiellement en parallèle avec ce condensateur non-linéaire;

d) une paire de conducteurs de jonction destinés à four-

nir un couplage électrique entre ladite carte de circuit imprimé et ledit culot, et à supporter ladite carte de circuit imprimé.

2 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la revendi-

cation 1, caractérisé en ce que ledit culot est un culot

à vis.

3 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la revendi-

cation 1, caractérisé en ce que ledit culot comporte un disque circulaire diélectrique et une paire de broches de connexion.

4 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la revendi-

cation 1, caractérisé en ce que ledit bottier est fait en

matière plastique.

- 20 -

- Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven- dication 3, caractérisé en ce que le bottier est fait en aluminium.

6 - Commutateur d'amorçage rap.ide conforme à la reven-

dication 1, caractérisé en ce-qu'une première diode (D3

est connectée en série avec ledit condensateur non-

linéaire (C) et une deuxième diode (D 1) est connectée en série avec ledit circuit de commutation (D2) de façon que la polarité de cette dernière soit opposée à celle de la

première.

7 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven-

dication 1, caractérisé en ce que ledit condensateur non-

linéaire (C n) possède une couche diélectrique composée d'un corps polycristallin de Ba Ti 03 et de Ba.Sn 03 avec les proportions suivantes: Ba-Ti 03 % mol - 90 à 98 et Ba Sn 03 % mol 10 à 2 et la diamètre moyen d'un corps fritté de la couche diélectrique

se situant dans l'intervalle de 10bU à 601u.

8 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven-

dication 1, caractérisé en ce que deux condensateurs non-

linéaires sont montés en parallèle.

9 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven-

dication 1, caractérisé en ce que ledit condensateur non-

linéaire possède une paire de conducteurs de jonction des-

tinés à coupler électriquement le condensateur non-linéaire à la carte de circuit imprimé et à supporter le condensateur non-linéaire, la longueur de chacun des conducteurs de jonction est supérieure à 7 mm, et le diamètre de chacun des conducteurs de jonction se situe dans l'intervalle de 0,5 mm

à 0,8 mm.

- Commutateur d'amorçage rapide pour lampe fluorescente à connecter en série avec un ballast et deux filaments d'une

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lampe fluorescente, et comprenant a) un culot destiné à connecter électriquement le présent commutateur d'amorçage à un circuit extérieur et à supporter le présent commutateur d'amorçage, ledit culot étant capable d'être engagé dans la prise d'un interrupteur à décharge de lampe fluorescente, b) un bottier fixé audit culot et couvrant les composants du commutateur d'amorçage et des conducteurs de raccordement caractérisé en ce qu'il comprend en outre

c) un condensateur non-linéaire présentant une caractéris-

tique non-linéaire reliant une tension appliquée au condensa-

teur et la charge emmagasinée dans le condensateur, ledit condensateur non-linéaire étant de forme eylindrique et ayant un corps diélectrique cylindrique et une électrode intérieure fixée à la surface interne du corps diélectrique cylindrique et une électrode extérieure fixée à la surface externe du

corps diélectrique cylindrique, et ledit condensateur non-

linéaire étant fixé audit culot; d) une carte de circuit imprimé sur laquelle on a monté au moins un circuit de commutation à semi-conducteur connecté essentiellement en parallèle audit condensateur non-linéaire; e) une paire de conducteurs de jonction (14,15) destinée à fournir un couplage électrique entre ladite carte de circuit imprimé et ledit culot, et à supporter ladite carte de circuit imprimé à l'intérieur dudit condensateur non-linéaire cylindrique.

11 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven-

dication 10, caractérisé en ce que ledit culot est un culot

à vis ayant une paroi filetée cylindrique, un corps diélec-

trique fixé à l'extrémité de ladite paroi filetée, et un bras conducteur fixé au centre dudit corps diélectrique, et o la surface interne du culot est en contact direct avec

l'électrode extérieure dudit condensateur non-linéaire.

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12 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven-

dication 10, caractérisé en ce que ledit culot comporte un disque circulaire diélectrique et une paire de broches de connexion. 13 Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven- dication 10, caractérisé en ce que ledit bottier est fait

d'une matière plastique diélectrique.

14 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven-

dication 10, caractérisé en ce que deux diodes sont montées sur ladite carte de circuit imprimé, de façon telle que la

première diode soit connectée en série avec ledit condensa-

teur non-linéaire, et la deuxième diode soit connectée en série avec ledit circuit de commutation, de façon que la

polarité de la première soit opposée à celle de la seconde.

15 - Commutateur d'amorçage rapide conforme à la reven-

dication 10, caractérisé en ce que le corps diélectrique dudit

condensateur non-linéaire est composé d'un corps polycristal-

lin de Ba Ti 03 et de Ba Sn 03 avec les proportions suivantes: Ba Ti 03 % mol 90 à 98 et Ba Sn 03 % mol 10 à 2 et le diamètre moyen d'un corps fritté de la couche diélectrique

se situant dans l'intervalle de 10 j à 60ju.