FR2524244A1 - DEVICE FOR SUPPLYING FLUORESCENT TUBES BY A CONTINUOUS SOURCE - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF POUR L'ALIMENTATION DE TUBES FLUORESCENTS
PAR UNE SOURCE CONTINUE.DEVICE FOR SUPPLYING FLUORESCENT TUBES
BY A CONTINUOUS SOURCE.
La présente invention concerne un dispositif perfectionné permettant l'alimentation des tubes d'éclairage fluorescents à partir d'une source continue constituée par exemple par une batterie. The present invention relates to an improved device allowing the supply of fluorescent lighting tubes from a continuous source constituted for example by a battery.
Elle a trait plus particulièrement à un dispositif non seulement de conception simple et efficace, mais qui, par ailleurs, peut être utilisé sans modification pour l'alimentation de tubes de puissances diverses, puissance comprise entre 8 et 6Q watts et ce, également- à partir d'une source continue pouvant avoir une tension nominale variable, comprise entre 12 et 250 volts. It relates more particularly to a device not only of simple and effective design, but which, moreover, can be used without modification for the supply of tubes of various powers, power between 8 and 6Q watts and this, also- from a DC source that can have a variable nominal voltage, between 12 and 250 volts.
A ce jour, les tubes fluorescents sont généralement alimentés par le secteur (220 volts alternatifs) à travers un ballast qui stabilise le courant après amorçage et un dispositif dit starter qui permet l'amorçage. To date, the fluorescent tubes are generally supplied by the sector (220 volts AC) through a ballast which stabilizes the current after ignition and a so-called starter device which allows ignition.
Pour certaines applications, notamment dans le domaine de l'éclairage de sécurité, il est nécessaire d'alimenter de tels tubes fluorescents au moyen d'une source continue constitue par exemple par une batterie indépendante. Le système ballast/starter utilisé pour une alimentation alternative ne pouvant être alors utilisé, on fait appel à des installations relativement complexes afin de permettre l'amorçage de la lampe et la régulation du courant Les solutions utilisées à cejour utilisent généralement un étage de puissance à deux transistors fonctionnant en push-pull avec un transformateur à point milieu, ou encore un montage à-quatre commuteteurs, montage convertisseur dit en pont ; en général, dans ces solutions, le transformateur utilisé présente des caractéristiques différentes fonction de chaque tension d'alimentation, ces transformateurs étant réalisés avec un rapport de transformation élevé qui permet l'amorçage du tube. Par ailleurs, un élément se- rie, inductance ou résistance, doit etre placé en série avec le montage, cet élément pouvant être inclus dans le transformateur au moyen d'un artifice de construction. For certain applications, in particular in the field of emergency lighting, it is necessary to power such fluorescent tubes by means of a continuous source constituted for example by an independent battery. Since the ballast / starter system used for an alternative supply cannot be used, relatively complex installations are used in order to allow the lamp to start and the current regulation. The solutions used to date generally use a power stage at two transistors operating in push-pull with a mid-point transformer, or alternatively a four-switch assembly, converter assembly known as a bridge; in general, in these solutions, the transformer used has different characteristics depending on each supply voltage, these transformers being produced with a high transformation ratio which allows the priming of the tube. In addition, a series element, inductance or resistance, must be placed in series with the assembly, this element being able to be included in the transformer by means of a construction device.
De telles solutions permettent bien l'alimentation des tubes fluorescents au moyen d'une source continue mais elles présentent comme inconvénient d'être très complexes, de nécessiter un grand nombre de composants, et surtout de devoir être conçues pour une puissance de lampe et une tension d'alimentation déterminées. Such solutions do allow the fluorescent tubes to be fed by means of a continuous source, but they have the drawback of being very complex, of requiring a large number of components, and above all of having to be designed for lamp power and supply voltage determined.
L'invention vise à surmonter ces inconvénients. The invention aims to overcome these drawbacks.
D'une -maniere générale, elle- concerne un dispositif permettant la conversion du courant provenant d'une source continue en vue dtassurer-l'alimentation d'un tube fluorescent pour, d'une part, réaliser la fonction d'amorçage dudit tube sans préchauffage de filament, et donc sans starter, et d'autre part; d'assurer en régime d'arc une stabilisation du courant. In general, it relates to a device allowing the conversion of the current coming from a continuous source with a view to ensuring the supply of a fluorescent tube in order, on the one hand, to carry out the priming function of said tube. without filament preheating, and therefore without choke, and on the other hand; to ensure current stabilization in arc mode.
Elle a trait plus particulièrement à un dispositif permettant d'obtenir les-résultats-précités qui peut être être utilisé tel quel, sans modification d-e construction et par le bisais d'un simple règlage., pour des tubes ayant des puissances différentes et pouvant être alimentée par des sources de courait continu présentant. une tension nominale variable comprise, par exemple, entre 12 et 250 volts. It relates more particularly to a device making it possible to obtain the aforementioned-results which can be used as it is, without modification of construction and by the bisais of a simple adjustment., For tubes having different powers and being able to be powered by sources of running current presenting. a variable nominal voltage of, for example, between 12 and 250 volts.
D'une manière générale, le dispositif selon l'invention se caractérise par le fait qu'il comporte, disposé entre la source continue et le tube à alimenter, un ensemble comprenant, en combinaison :
- un transformateur élémentaire à deux enroulements, primaire et secondaire, lesdits enroulements étant des enroulements simples et- le rapport de transformation étant de préférence comprit entre 2 et- 4,
- un condensateur placé en série avec le secondaire du transformateur,
- un commutateur statique, unique, monté en série avec le primaire du transformateur et,
- un multivibrateur, à rapport cyclique réglable, dont l'impulsion permet. la commande du commutateur statique et le réglage du courant.In general, the device according to the invention is characterized in that it comprises, arranged between the continuous source and the tube to be supplied, an assembly comprising, in combination:
an elementary transformer with two windings, primary and secondary, said windings being simple windings and the transformation ratio preferably being between 2 and 4,
- a capacitor placed in series with the secondary of the transformer,
- a single static switch, mounted in series with the transformer primary and,
- a multivibrator, with adjustable duty cycle, the pulse of which allows. control of the static switch and adjustment of the current.
La combinaison des quatre éléments précités permet, conformément à l'invention, d'assurer les deux fonctions, amorçage direct du tube sous une tension élevée et contrôle du courant en régime de fonctionnement, et cela pour des tensions continues très faibles, variables, pouvant être de l'ordre de quelques volts et atteindre des valeurs allant jusqu'à 250 volts, ainsi que, sans adaptation particulière, l'alimentation de tubes de puissances diverses de 6, 8, 12, 18, 20, 36, 40... 60 watts. The combination of the four aforementioned elements allows, in accordance with the invention, to ensure the two functions, direct priming of the tube under a high voltage and control of the current in operating mode, and this for very low, variable DC voltages, which be of the order of a few volts and reach values of up to 250 volts, as well as, without special adaptation, the supply of tubes of various powers of 6, 8, 12, 18, 20, 36, 40 .. 60 watts.
De préférence, conformément à l'invention
- le transformateur à haute-fréquence à deux enroulements est réalisé de manière telle que i'inductance primaire soit suffisante pour, qu'à la fréquence de fonctionnement choisie, l'énergie magnétique développée au primaire, le circuit secondaire étant ouvert, soit relativement importante par rapport à la puissance du tube à alimenter ; cette caractéristique peut être obtenue en disposant un entrefer dans le circuit magnétique, voire même en adaptant la disposition des bobinages l'un par rapport à l'autre,
- le commutateur statique, contrôlant le primaire du transformateur, est de préférence constitué par un transistor unique de type bipolaire ; éventuellement, il pourrait être constitué par un transistor à technologie MOS.Preferably, in accordance with the invention
- the high-frequency transformer with two windings is produced in such a way that the primary inductance is sufficient so that, at the chosen operating frequency, the magnetic energy developed at the primary, the secondary circuit being open, is relatively large relative to the power of the tube to be supplied; this characteristic can be obtained by arranging an air gap in the magnetic circuit, or even by adapting the arrangement of the windings relative to one another,
- The static switch, controlling the primary of the transformer, is preferably constituted by a single transistor of bipolar type; possibly, it could be constituted by a transistor with MOS technology.
Par ailleurs, un tel dispositif comporte également des moyens de protection permettant de protéger le transistor dans le cas de fonctionnement sans tube ou lors de la phase d'amorçage, ces moyens de protection pouvant être constitués par un circuit de plusieurs zener, de telle sorte que la tension de zener ainsi que le rapport de transformation, fixent la tension secondaire d'amor çage. Furthermore, such a device also includes protection means making it possible to protect the transistor in the case of operation without a tube or during the ignition phase, these protection means being able to be constituted by a circuit of several zener, so that the zener voltage as well as the transformation ratio, set the secondary ignition voltage.
Une telle protection pourrait bien entendu être réalisée par tout autre moyen équivalent, par exemple en utilisant un circuit résistance/capacité à la place du circuit zener, voire même en utilisant un enroulement supplémentaire situé au primaire et raccordé à la borne positive par l'intermédiaire d'une diode. Such protection could of course be achieved by any other equivalent means, for example by using a resistance / capacitance circuit in place of the zener circuit, or even by using an additional winding located at the primary and connected to the positive terminal via of a diode.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci--après à titre indicatif mais non limitatif, et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels
- la figure 1 illustre de manière schématique une alimentation conventionnelle de tubes d'éclairage fluorescents au moyen d'une source alternative,
- la figure 2 illustre également de manière schématique l'alimentation d'un tube fluorescent réalisé conformément à l'invention au moyen d'une source continue,
- les figures 3 et 4 illustrent respectivement un schéma détaillé d'un dispositif réalisé conformément à l'invention, la figure 4 étant la représentation du diagramme de fonctionnement du multivibrateur utilisé pour la mise en oeuvre du système conforme à l'invention.The invention and the advantages which it brings will however be better understood thanks to the example of embodiment given below by way of indication but not limitation, and which is illustrated by the appended diagrams in which
FIG. 1 schematically illustrates a conventional supply of fluorescent lighting tubes by means of an alternative source,
FIG. 2 also schematically illustrates the supply of a fluorescent tube produced in accordance with the invention by means of a continuous source,
- Figures 3 and 4 respectively illustrate a detailed diagram of a device produced in accordance with the invention, Figure 4 being the representation of the operating diagram of the multivibrator used for the implementation of the system according to the invention.
Ainsi que cela est représenté à la figure 1, généralement, un tube fluorescent (1) est alimenté par le secteur par un courant alternatif à 220 volts à travers un ballast (2) qui stabilise le courant après amorçage, un dispositif (3), couramment désigné par l'expression "starter" permettant d'effectuer ledit amorçage. As shown in FIG. 1, generally, a fluorescent tube (1) is supplied by the sector by an alternating current at 220 volts through a ballast (2) which stabilizes the current after ignition, a device (3), commonly designated by the expression "starter" enabling said priming to be carried out.
Lorsque l'alimentation de la lampe (voir figure 2) est réalisée au moyen d'une source continue (A), batterie par exemple, les systèmes à ballast et starter ne peuvent être utilisés et l'on doit prévoir entre ladite source (A) et le tube (1) un ensemble (4) permettant la conversion de la source continue en source alternative, l'ensemble devant par ailleurs réaliser la fonction amor çage sans starter, tout en assurant en régime d'arc une stabilisation de courant. When the lamp is supplied with power (see Figure 2) by means of a continuous source (A), battery for example, ballast and choke systems cannot be used and provision must be made between said source (A ) and the tube (1) an assembly (4) allowing the conversion of the continuous source into an alternative source, the assembly having moreover to perform the priming function without choke, while ensuring in arc regime current stabilization.
Ces ensembles (4) sont, à ce jour, d'une conception relativement complexe et surtout doivent être adaptés en fonction de la puissance de la lampe et de la tension de la source d'alimentation. These assemblies (4) are, to date, of a relatively complex design and above all must be adapted as a function of the power of the lamp and the voltage of the power source.
Ce dispositif conforme à l'invention, dont un exemple de réalisation est illustré par les figures 3 et 4, permet non seulement de remplir les fonctions précitées mais, par ailleurs, peut être utilisé sans modification particulière, indifféremment pour des tubes de puissances différentes et des sources d'alimentation de tension également variable. This device according to the invention, an exemplary embodiment of which is illustrated by FIGS. 3 and 4, not only makes it possible to fulfill the abovementioned functions but, moreover, can be used without any particular modification, indifferently for tubes of different powers and also variable voltage power sources.
Un tel dispositif désigné par la référence~généra- le (4) se compose essentiellement d'-un-- transformateur (5) à haute fréquence dont: le primaire P et le secondaire S sont constitués chacun d'enroulement unique, le rapport de transformation étant faible, en général compris entre 2 et 4 et de préférence égal à 3. Ce transformateur (5) est réalisé de telle sorte que l'inductance primaire soit suffisante pour qu'à la fréquence de fonctionnement choisie , l'énergie magnétique développée au primaire P, le circuit secondaire S étant ouvert, soit relativement importante par rapport à la puissance du tube. Une telle caractéristique peut être obtenue en disposant un entrefer dans le circuit magnétique. Such a device designated by the reference ~ general (4) essentially consists of a high frequency transformer (5) of which: the primary P and the secondary S each consist of single winding, the ratio of transformation being weak, generally between 2 and 4 and preferably equal to 3. This transformer (5) is made so that the primary inductance is sufficient so that at the chosen operating frequency, the magnetic energy developed in primary P, the secondary circuit S being open, or relatively large compared to the power of the tube. Such a characteristic can be obtained by arranging an air gap in the magnetic circuit.
Un tel dispositif comporte, par ailleurs, d'une part, un condensateur (6), de type connu, monté en série avec le secondaire S et d'autre part, un commutateur statique unique (7), constitué dans le cas présent par un transistor, commutateur qui contrôle le primaire P et qui est commandé par un multivibrateur (8). Conformément à l'invention, le multivibrateur (8) est de fréquence fixe, fréquence choisie de préférence au-delà des limites audibles, et sa durée d'impulsion (15) (voir figure 4) peut ê;tre ajustée et réglée par rapport à la période (16) ou rapport cyclique, réglage permettant de fixer ie courant dans le tube (1) en fonction de la puissance nominale de celui-ci et de la tension d'alimentation.Le multivibrateur (8) commande le transistor par un circuit résistance (9) et résistance capacité (10) pour satisfaire au mieux les conditions d'extinction du transistor bipolaire. Eventuellement, dans le cas où le transistor est à effet MOS, le circuit d'extinction peut être supprimé. Such a device also comprises, on the one hand, a capacitor (6), of known type, mounted in series with the secondary S and, on the other hand, a single static switch (7), constituted in the present case by a transistor, switch which controls the primary P and which is controlled by a multivibrator (8). According to the invention, the multivibrator (8) has a fixed frequency, a frequency preferably chosen beyond the audible limits, and its pulse duration (15) (see FIG. 4) can be adjusted and adjusted with respect to at period (16) or cyclic ratio, setting allowing the current in the tube (1) to be fixed as a function of the nominal power of the latter and the supply voltage. The multivibrator (8) controls the transistor by a resistance circuit (9) and capacitance resistance (10) to best satisfy the conditions for extinguishing the bipolar transistor. Optionally, in the case where the transistor has an MOS effect, the extinction circuit can be eliminated.
Par ailleurs, la protection du transistor (7) dans le cas de fonctionnement sans tube lors de la phase d'amorçage, est obtenue au moyen d'un circuit de plusieurs zener (13), la tension de zener ainsi que le rapport de transformation fixant la tension secondaire d'amorçage. Furthermore, the protection of the transistor (7) in the case of operation without a tube during the ignition phase, is obtained by means of a circuit of several zener (13), the zener voltage as well as the transformation ratio fixing the secondary ignition voltage.
Eventuellement, dans le cas où la tension d'alimentatio-n est élevée, par exemple supérieure à 100 volts, les condensateurs ainsi que les inductances de fuite du transformateur, réalisent un circuit pseudo-oscillant. Optionally, in the case where the supply voltage is high, for example greater than 100 volts, the capacitors as well as the transformer leakage inductances, produce a pseudo-oscillating circuit.
stabilisant le fonctionnement du tube.stabilizing the operation of the tube.
Si, conformément à l'invention, pour une même tension nominale d'alimentation, et donc un réglage déter- miné, grâce à un choix correct des éléments et de la fréquence, un tel système permet une stabilisation du courant secondaire pour une large plage-de vari-ationd'alimentation et n'impose donc pas la présence d'une boucle de régulation de courant ou la nécessité d'asservir le monostable à la valeur de la tension, il est évident que de telles possibilités peuvent également être réalisées. If, in accordance with the invention, for the same nominal supply voltage, and therefore a determined setting, thanks to a correct choice of the elements and of the frequency, such a system allows a stabilization of the secondary current for a wide range -vari-ationd'alimentation and therefore does not impose the presence of a current regulation loop or the need to control the monostable to the value of the voltage, it is obvious that such possibilities can also be realized.
Grâce à un tel dispositif, comportant un nombre minime de composants et en utilisant un seul transistor, il est possible de simplifier à l'extrême le bobinage du transformateur dont le primaire et le secondaire peuvent être constitués d'un enroul-ement unique. Par ailleurs, ce dispositif permet de régler très facilement le courant dans le tube en régime d'arc, d'obtenir de fortes tensions d'amorçage malgré une tension continue faible et un rapport de transformation limité, par exemple avec un rapport de 3 et une tension de 24 volts, on peut obtenir néanmoins des tensions de 1000 volts. Thanks to such a device, comprising a minimal number of components and using a single transistor, it is possible to simplify the winding of the transformer to the extreme, the primary and secondary of which may consist of a single winding. Furthermore, this device makes it very easy to adjust the current in the tube in arc mode, to obtain high ignition voltages despite a low direct voltage and a limited transformation ratio, for example with a ratio of 3 and a voltage of 24 volts, one can nevertheless obtain voltages of 1000 volts.
Par ailleurs, avec le même transformateur, on peut faire fonctionner un même tube sous une tension d'alimentation très différente,
Par rapport aux dispositifs antérieurs, ce dispositif selon l'invention est non seulement très simple, donc économique à fabriquer mais peut être uti- lisé, sans modification de construction pour des tubes de puissance variable pouvant être alimentés par des sources continues ayant des tensions également variables.Furthermore, with the same transformer, the same tube can be operated under a very different supply voltage,
Compared with previous devices, this device according to the invention is not only very simple, therefore economical to manufacture, but can be used, without modification of construction, for tubes of variable power which can be supplied by DC sources having also voltages. variables.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi, un tel dispositif peut être utilisé également en combinaison avec un système comportant un préchauffage dé filament. Of course, the invention is not limited to the embodiment described above, but it covers all the variants produced in the same spirit. Thus, such a device can also be used in combination with a system comprising a filament preheating.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |