FR2602115A1

FR2602115A1 - Device for wiring up incandescent lamps individually

Info

Publication number: FR2602115A1
Application number: FR8610739A
Authority: FR
Original assignee: ESTIVAL HERVE
Current assignee: ESTIVAL HERVE
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1988-01-29
Also published as: FR2602115B1

Abstract

The present invention relates to a device using incandescent lamps whose nominal voltage is low with respect to that of the supply network. This device consists of a series-circuit arrangement of several lamps L1, L2, ... Ln, which is associated with an arrangement in parallel with each of the relevant lamps, of a zener system Z1, Z2,... Zn whose reference voltage is close to that of the relevant lamps. It makes it possible to produce highly reliable incandescent lighting or signalling lights.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de branchement particulier de lampes à incandescence. The present invention relates to a particular connection device for incandescent lamps.

L'utilisation des lampes à incandescence pose des problèmes qui sont liés à cette technologie et dont les principaux sont: fragilité relative des filaments, fragilité relative des bulbes... The use of incandescent lamps poses problems which are linked to this technology and the main ones of which are: relative fragility of the filaments, relative fragility of the bulbs ...

Ces problèmes font que ces types de lampes sont mal adaptés comme sources d'éclairage ou de signalisation de sécurité. Pour améliorer la fiabilité ou la sécurité d'utilisation, la solution généralement retenue consiste à jouer sur la multiplication des lampes alimentées en parallèle sur le circuit de base de l'installation, que celle-ci soit fixe ou mobile. These problems make these types of lamps unsuitable as sources of lighting or safety signaling. To improve reliability or safety of use, the generally adopted solution consists in playing on the multiplication of lamps supplied in parallel on the basic circuit of the installation, whether the latter is fixed or mobile.

Lorsque certaines limitations de volume, de consommation électrique, ou d'échauffement, ou autres, se posent, on est alors conduit à réduire la puissance de chacune de ces sources multiples, ce qui se traduit très souvent par le montage de lampes moins puissantes, donc avec des filaments plus longs c'est-à-dire plus fragiles aux vibrations, chocs, etc..., ce qui, en fin de compte, revient, dans une certaine mesure, à aller à l'encontre du but fondamental recherché. When certain limitations of volume, electrical consumption, or heating, or others, arise, we are then led to reduce the power of each of these multiple sources, which very often results in the fitting of less powerful lamps, therefore with longer filaments, that is to say more fragile to vibrations, shocks, etc., which, in the end, amounts, to a certain extent, to go against the fundamental aim sought .

Comme il est aussi de notoriété courante que la résistance mécanique d'un filament de lampe à incandescence est d'autant meilleure que, pour une puissance donnée, sa tension d'alimentation est plus faible, ii pourrait être suffisant soit de changer la tension d'alimentation, mais ce n'est pas toujours possible, soit d'utiliser un système qui provoque une chute de tension, mais celà conduirait à une perte d'énergie notable. As it is also common knowledge that the mechanical resistance of an filament of an incandescent lamp is all the better when, for a given power, its supply voltage is lower, it could be sufficient either to change the voltage d power, but it is not always possible, either to use a system that causes a voltage drop, but this would lead to a significant loss of energy.

Une autre solution tentante serait de monter des lampes, non en circuit parallèle, mais en série. Cette solution est rarement retenue, car elle est théoriquement mauvaise, et qu' elle s'avère en pratique peu intéressante. En effet, comme les lampes ne peuvent pas être rigoureusement identiques entre elles, le montage en série provoque un déséquilibre de tension qui peut atteindre des proportions importantes. La figure 1 permet d'apprécier aisément le phénomène. Si l'on porte en abcisses la tension d'alimentation d'une lampe, V1, et en ordonnées, l'intensité du courant correspondante, I1, on obtient une courbe d'allure très caractéristique (très forte pente à l'origine, allant en décroissant, ce qui correspond à l'augmentation de résistance électrique du filament en fonction de sa température, par exemple courbe L1 (V1,I1)]. Another tempting solution would be to mount lamps, not in a parallel circuit, but in series. This solution is rarely retained, because it is theoretically bad, and that it turns out in practice to be of little interest. Indeed, as the lamps cannot be strictly identical to each other, the series connection causes a voltage imbalance which can reach significant proportions. Figure 1 makes it easy to appreciate the phenomenon. If the power supply voltage of a lamp, V1, is plotted on the abscissa and the corresponding current intensity, I1, on the ordinate, a very characteristic curve is obtained (very steep slope at the origin, decreasing, which corresponds to the increase in electrical resistance of the filament as a function of its temperature, for example curve L1 (V1, I1)].

Si l'on dispose bout-à-bout mais tête bêche, les courbes caractéristiques d'une lampe L1(V1,I1) à gauche, et d'une autre lampe L2(V2 ,12 ) à droite, en sens inverse, la distance entre les deux origines Oi et 2 étant égale à la tension U alimentant le montage en série des deux lampes, le point de fonctionnement correspond au point de croisement des deux courbes.La pratique courante montre qu'avec une lampe L2 dont l'intensité de courant serait supérieure de 10% à celle de la lampe L1, celle-ci se trouve alors survoltée de presque 10% par rapport- à la tension moyenne U/2 que l'on aurait dû avoir avec deux lampes identiques, ce qui est considérable pour l'influence .sur sa durée de vie (le raisonnement fait sur deux lampes montées en série reste transposable pour une association d'un nombre quelconque de lampes; cette remarque est aussi valable pour toute la suite du texte). Ce phénomène peut être aussi obtenu par un effet de vieillissement naturel qui, par suite d'évaporation du filament par exemple, tend à rendre mauvaise une association lampe neuve/ lampe vieillie.L'association de lampes.montées en série possède un autre inconvénient majeur: la rupture .d'une seule des lampes montées en série entraîne le défaut de fonctionnement de l'ensemble de la chaine, ce qui est dans la plupart des cas rhédibitoire. De plus, la localisation de la lampe défectueuse en vue de son remplacement n'est pas toujours facile, toutes étant éteintes. L'objet du présent brevet est de donner une solution simple qui ne conserve que les avantages de chacune de toutes les solutions évoquées, tout en en éliminant les inconvénients. La figure 2 en donne le schéma.Elle se traduit fondamentalement par un montage en circuit série de plusieurs lampes de tension nominale inférieure à celle de la source d'alimentation (L1,L2,. ..Ln) associé à un montage en parallèle sur chacune des lampes considérées d'une-diode zener (Z1,ZE,..,Zn), ou d'un dispositif électronique de caractéristiques similaires, dont la tension de référence soit voisine de celle choisie pour le fonctionnement de la lampe considérée et qui peut être sa tension nominale. If we have end-to-end but head to tail, the characteristic curves of a lamp L1 (V1, I1) on the left, and another lamp L2 (V2, 12) on the right, in opposite direction, the distance between the two origins Oi and 2 being equal to the voltage U supplying the series connection of the two lamps, the operating point corresponds to the point of intersection of the two curves. Current practice shows that with an L2 lamp whose intensity current would be 10% higher than that of the lamp L1, it is then boosted by almost 10% compared to the average voltage U / 2 that we should have had with two identical lamps, which is considerable for the influence on its lifetime (the reasoning made on two lamps mounted in series remains transposable for an association of any number of lamps; this remark is also valid for the rest of the text). This phenomenon can also be obtained by a natural aging effect which, due to evaporation of the filament for example, tends to make bad a combination of new lamp and aged lamp. The association of lamps mounted in series has another major drawback : the breakage of only one of the lamps connected in series leads to the malfunction of the entire chain, which is in most cases unstable. In addition, locating the defective lamp for replacement is not always easy, all of them being turned off. The object of the present patent is to give a simple solution which retains only the advantages of each of all the solutions mentioned, while eliminating the disadvantages. The diagram is shown in Figure 2. Basically this results in a series circuit assembly of several lamps with a nominal voltage lower than that of the power source (L1, L2 ,. ..Ln) associated with parallel mounting on each of the lamps considered with a zener diode (Z1, ZE, .., Zn), or an electronic device with similar characteristics, the reference voltage of which is close to that chosen for the operation of the lamp considered and which may be its nominal voltage.

Dans la mesure où l'on peut admettre une certaine réduction .e flux lumineux, la tension de fonctionnement des lampes peut tre inférieure à la tension nominale, ce qui va aussi dans le ens de l'amélioration de la durée de vie. Les diverses lampes, onc les zener, peuvent avoir des tensions nominales difféentes. Elles pourraient aussi avoir des intensités de courant .ifférentes dans la mesure où l'on compenserait ces différences ar un artifice, tel que montage d'une résistance d'équilibrage !n parallèle sur les lampes qui consomment le moins. Les diver ;es lampes et autres composants peuvent naturellement être réographiquement situés dans des éléments communs ou difféentes. Insofar as it is possible to allow a certain reduction in the luminous flux, the operating voltage of the lamps may be lower than the nominal voltage, which also goes in the direction of improving the lifespan. The various lamps, onc zener, can have different nominal voltages. They could also have different intensities of current insofar as one compensates for these differences by a device, such as mounting a balancing resistor! N parallel on the lamps which consume the least. The various lamps and other components can naturally be reographically located in common or different elements.

Cette solution résoud en effet:
A] le problème de la multiplicité: on peut choisir le nombre le lampes qui convient le mieux;
B) le problème de déséquilibre, car si une lampe consomme oins qu'elle ne devrait par rapport à ses voisines, la diffépence de courant traverse alors la diode zener qui lui est iontée en parallèle, et la tension aux bornes de l'ensemble .ampe/zener reste limitée à celle qui a été choisie pour la :ener.La figure 3 illustre ce cas qui est dérivé de celui :raité à l'occasion de la figure 1, mais avec une diode zener pontée en parallèle sur chacune des lampes considérées (Z1 en parallèle sur L1; Z2 en parallèle sur L2...). La tension d'équi .ibre V dans le cas considéré (tel que U soit inférieur à la ;omme des deux zener) est beaucoup plus voisine de U/2;
C) le problème de la panne de l'une des lampes (L2 par exem ,lue), car dans ce cas, tout le courant du système traverse la liode zener Z2 qui impose sa tension dans la partie quasi-vertiale de sa caractéristique au lieu et place de la lampe en vanne, ce qui déséquilibre très peu l'ensemble du reste du circuit qui continue de fonctionner presque normalement. La igure 4 illustre ce cas où l'on a représenté, toujours en liagrammes complémentaires, les caractéristiques d'une lampe L1 shuntée par une diode zener Z1) et d'une diode zener Z2 (en pa -allèle avec la lampe L2 en panne). La tension de la lampe L1 se :rouve encore voisine de U/2;
D] le problème du repérage facile de la lampe en panne, du fait que toutes les autres restent allumées lorsque le circuit est sous tension.This solution solves indeed:
A] the problem of multiplicity: we can choose the number of lamps which is most suitable;
B) the problem of imbalance, because if a lamp consumes less than it should with respect to its neighbors, the current difference then passes through the zener diode which is ionized in parallel, and the voltage across the terminals. ampe / zener remains limited to that which was chosen for the: ener. Figure 3 illustrates this case which is derived from that: crossed on the occasion of figure 1, but with a zener diode bridged in parallel on each of the lamps considered (Z1 in parallel on L1; Z2 in parallel on L2 ...). The equilibrium voltage V in the case under consideration (such that U is less than the; as of the two zener) is much closer to U / 2;
C) the problem of the breakdown of one of the lamps (L2 for example, read), because in this case, all the current of the system passes through the zener liode Z2 which imposes its voltage in the quasi-vertical part of its characteristic at instead of the lamp as a valve, which very little unbalances the rest of the circuit which continues to operate almost normally. Figure 4 illustrates this case where we have represented, still in complementary liagrams, the characteristics of a lamp L1 shunted by a zener diode Z1) and a zener diode Z2 (in pa -allele with the lamp L2 broken down ). The voltage of the lamp L1 is: again close to U / 2;
D] the problem of easy identification of the faulty lamp, since all the others remain on when the circuit is energized.

Afin de tenir compte des trois possibilités suivantes: - la tension du réseau peut ne pas être exactement la somme des tensions des lampes montées en série; - la tension du réseau peut subir des fluctuations lentes ou rapides (transitoires, surtensions, etc...) telles que les lampes et les diodes zener puissent se trouver au-delà de leurs limites normales de fonctionnement; - si le remplacement des lampes en panne n'est pas fait systématiquement, les lampes peuvent quand même se retrouver simultanément toutes en panne, mettant ainsi la tension du réseau aux bornes des zener montées en série; il faut alors associer à l'ensemble du système précédemment décrit une ou plusieurs résistances (repérée R sur la figure 2) dont la valeur permet de retomber dans les limites normales de fonctionnement.Cette (ces) résistance offre un avantage complémentaire qui résulte des considérations classiques suivantes:
La résistance électrique d'une lampe à froid, donc au démarrage, est très inférieure (de l'ordre de 10 fois environ) à celle du filament à chaud.In order to take account of the following three possibilities: - the network voltage may not be exactly the sum of the voltages of the lamps connected in series; - the network voltage may undergo slow or rapid fluctuations (transients, overvoltages, etc.) such that the lamps and zener diodes may be beyond their normal operating limits; - if the replacement of the faulty lamps is not done systematically, the lamps can still find themselves all failing simultaneously, thus putting the network voltage across the zener terminals connected in series; it is then necessary to associate with the whole of the system previously described one or more resistors (marked R in FIG. 2) whose value makes it possible to fall back within normal operating limits. This (these) resistance offers an additional advantage which results from considerations following classics:
The electrical resistance of a cold lamp, therefore at start-up, is much lower (around 10 times) than that of the hot filament.

Le courant qui traverse la lampe pendant quelques milli-secondes peut donc atteindre des valeurs relativement élevées, dit courant d'appel, phénomène normal mais qui peut aussi s'avérer nuisible pour le comportement mécanique du filament.The current flowing through the lamp for a few milliseconds can therefore reach relatively high values, called inrush current, a normal phenomenon but which can also be harmful for the mechanical behavior of the filament.

La résistance R éventuellement associée contribue à limiter ce courant d'appel et ne peut donc être que bénéfique pour la bonne tenue de l'ensemble. Sa valeur pourra être limitée par le temps d'allumage des filaments plus long qui pourrait en-résul- ter.The resistance R possibly associated contributes to limiting this inrush current and can therefore only be beneficial for the good performance of the assembly. Its value may be limited by the longer ignition time of the filaments which could result.

Les raisonnements précédents peuvent également être appliqués, en remplaçant les diodes zener par des dispositifs non linéaires tels que résistances à coefficient de température négatif, voire même de simples résistances. Le résultat final est toutefois d'autant moins précis que l'on s'écarte davantage de la courbe zener. Ces dispositifs peuvent cependant présenter de l'intérêt lorsque le courant n'est plus continu (alternatif par exemple). The above reasoning can also be applied, by replacing the zener diodes with non-linear devices such as resistors with negative temperature coefficient, or even simple resistors. The final result is however all the less precise as one deviates more from the zener curve. These devices can however be of interest when the current is no longer direct (alternating for example).

La présente invention permet ainsi d'obtenir des feux d'éclairage ou de signalisation utilisables à bord de tous véhicules ou sur des installations fixes, dont la fiabilité est supérieure à celle des solutions couramment utilisées. The present invention thus makes it possible to obtain lighting or signaling lights that can be used on board any vehicle or on fixed installations, the reliability of which is greater than that of the solutions commonly used.

Claims

1) Special connection device for incandescent lamps characterized by a series circuit assembly of lamps whose nominal voltage is lower than that of the power source U, associated with a parallel installation on each of the lamps considered (L1, L2 .... Ln), a zener diode (Z1.Z2 ... Zn) whose reference voltage is close to that chosen for the operation of the lamp in question.

2) Special connection device according to claim 1 characterized by the addition in series on the circuit of one or more resistors R.

3) Device according to claim 1 characterized in that one or more zener diodes (Z1, Z2, ... Zn) are replaced by an electronic device having similar current / voltage characteristic curves.

4) Device according to claims l and 3 characterized in that one or more zener systems are replaced by non-linear resistors.

5) Device according to claims 1, 3 and 4 characterized in that one or more zener diodes or nonlinear resistors are replaced by linear resistors.