FR2752135A1 - Procedes et dispositifs de commande de l'intensite de lampes fluorescentes - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de commande de l'intensité d'une lampe fluorescente (10), comprenant une source de puissance (12) ayant une sortie (16) connectée à la lampe (10), qui fonctionne pour commander l'intensité lumineuse provenant de la lampe (10) en shuntant le courant de la lampe (10).

Description

La présente invention concerne de manière générale un dispositif et des

procédés pour commander l'intensité d'une lampe fluorescente. En particulier, l'invention concerne la commande de l'intensité de la lampe en commandant le courant délivré à la lampe sans interrompre le fonctionnement de la source de puissance utilisée pour alimenter la lampe. Les lampes fluorescentes sont typiquement alimentées par une source de puissance qui délivre une tension de départ alternative élevée aux électrodes de la lampe. Dans les applications d'instruments d'avions, la source de puissance est typiquement un onduleur à courant alternatif qui fonctionne à partir d'une source d'entrée à tension continue. Une fois la lampe allumée, la tension dans la lampe diminue en raison de l'impédance relativement faible de l'arc. L'intensité de la lampe est une fonction de la quantité de courant que la lampe conduit, l'intensité maximale étant limitée par les composants de résistance de protection de la lampe et par la tension

1.5 continue appliquée à l'onduleur.

De nombreuses applications utilisant des lampes fluorescentes nécessitent de pouvoir faire varier l'intensité de la lampe. Cela est particulièrement vrai avec les instruments d'avions qui utilisent une lumière fluorescente en tant que rétro-éclairage dans un dispositif d'affichage à 2 0 cristaux liquides. Un pilote doit pouvoir lire l'affichage de l'instrument dans les différentes conditions de fonctionnement de l'avion, d'un fort ensoleillement direct à une obscurité quasi totale. Cela signifie que la lampe fluorescente doit être capable de produire une intensité de sortie élevée dans des conditions ambiantes lumineuses, et une intensité très faible dans des conditions ambiantes d'obscurité. Les techniques connues pour faire varier l'intensité des lampes fluorescentes consistent notamment à abaisser le niveau de la tension continue d'entrée et à mettre l'onduleur hors et sous tension. Cependant, ces techniques ne sont pas appropriées pour une

commande de l'intensité de très faible niveau.

3 o Il existe, donc un besoin de disposer d'un dispositif et de procédés améliorés, fiables et efficaces pour commander l'intensité d'une lampe fluorescente, en particulier pour commander des niveaux de très faible intensité.

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La présente invention fournit, conformément à un mode de réalisation, un dispositif de commande d'intensité qui comprend une lampe fluorescente; une source de puissance dont une sortie est connectée à la lampe; et un circuit de commande, en série avec la sortie de la source de puissance, qui fonctionne de manière à commander l'intensité lumineuse de

la lampe en faisant varier le courant dans la lampe.

La présente invention concerne également les procédés mis en oeuvre pour l'utilisation d'un tel dispositif, ainsi que, dans un autre mode de réalisation, un procédé pour commander l'intensité d'une lampe fluorescente, comprenant les étapes consistant à: a) produire une tension alternative en sortie d'une source de puissance pour alimenter la lampe; et b) shunter le courant dans la lampe afin de réduire l'intensité

délivrée par la lampe.

Ces aspects et avantages de la présente invention, ainsi que d'autres, apparaîtront et seront aisément compris et appréciés par les hommes du

métier au cours de la description détaillée qui suit des modes de réalisation

préférés de mise en oeuvre de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels: Figure 1 est un schéma synoptique simplifié d'un circuit de commande d'intensité pour une lampe fluorescente selon la présente invention; Figure 2 est un schéma synoptique simplifié d'une variante de mode de réalisation d'un circuit de commande d'intensité pour une lampe fluorescente selon la présente invention; Figures 3A et 3B sont des schémas synoptiques plus détaillés d'un mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 1; Figure 4 est un schéma détaillé d'un mode de réalisation d'un circuit de commande d'intensité selon la présente invention; et 3 o Figures 5A et 5B sont des graphiques représentatifs illustrant comment l'intensité de la lampe peut être commandée avec précision selon

la présente invention.

En référence à la figure 1, les concepts généraux de la présente invention sont illustrés à l'aide d'exemples. Une lampe fluorescente 10 est

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alimentée par la puissance électrique provenant d'une source de puissance à courant alternatif 12. Dans les exemples de modes de réalisation décrits ici, la lampe fluorescente est du type couramment utilisé pour le rétro-éclairage dans des instruments d'avions tels que, par exemple, des dispositifs d'affichage à cristaux liquides. Par conséquent, la source de puissance 12 est illustrée sous forme d'un onduleur qui convertit une tension d'entrée

continue 14 en une tension de sortie alternative 16 pour exciter la lampe 10.

Dans ces modes de réalisation, la lampe 10 est excitée de manière différentielle par la source de puissance 12, mais il s'agit là d'une préférence de conception et non d'une exigence pour le fonctionnement de l'invention. Le type particulier de lampe 10 illustré ici est habituellement

appelé dans l'art lampe à cathode chaude. Tous les exemples de descriptions

donnés ici ne doivent pas être compris dans un sens limitatif. La présente invention peut être utilisée avec un grand nombre de conceptions et de z5 configurations de source de puissance différentes, ainsi que des types différents de lampes fluorescentes, tels que des lampes à cathode froide, par

exemple.

La présente invention vise une technique de commande de l'intensité de la lampe 10 qui comprend, selon un mode de réalisation préféré, un 2 0 circuit logique de commande d'intensité 20 et un circuit de commutation de commande de courant 22. Le circuit de commande 20 peut être réalisé de différentes manières y compris des configurations analogiques et/ou numériques. Dans les exemples de modes de réalisation décrits ci-après, le circuit de commande 20 est basé sur l'utilisation d'un contrôleur

2 5 programmable, tel qu'un microprocesseur, par exemple.

Selon un aspect de la présente invention, la commande d'intensité, et en particulier la commande à très faible niveau d'intensité, est mise en oeuvre en utilisant le circuit de commutation 22 pour faire varier la quantité de courant dans la lampe 10. Dans le mode de réalisation préféré, le circuit 3 0 de commutation 22 est en parallèle avec la lampe 10 (comme illustré sur la figure 1), et lorsque le circuit de commutation 22 est activé à l'état "en service", le circuit 22 shunte le courant de la lampe 10, réduisant l'intensité de sortie de la lampe 10. Lorsque le circuit de commutation 22 est mis à

l'état "hors service", la totalité du courant est disponible pour la lampe 10.

Ainsi, le circuit de commutation 22 fonctionne de manière à commander,

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réguler ou modifier le courant moyen dans la lampe 10, commandant ainsi

l'intensité de la lampe.

Selon un autre aspect de l'invention, le courant d'excitation moyen dans la lampe 10 est commandé en modulant le circuit de commutation 22 de manière à ce que l'interrupteur 22 détourne le courant de la lampe 10 et le renvoie vers la source de puissance 12. En faisant varier le rapport cyclique de modulation ou la vitesse du circuit de commutation 22, on augmente ou on diminue le courant moyen dans la lampe 10 en diminue ou

en augmentant respectivement le courant dans le circuit de commutation 22.

La modulation peut être mise en oeuvre de différentes façons, notamment, par exemple, par des techniques de modulation de largeur d'impulsion et

modulation de fréquence d'impulsions, pour ne citer que deux exemples.

Dans le présent mode de réalisation, un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM) est utilisé pour commander l'état en/hors service du circuit de commutation 22. Le courant moyen et l'intensité moyenne dans la lampe 10 sont commandés par le rapport cyclique du signal PWM en commandant le rapport de durée "en service" sur la durée "hors service" du circuit de commutation 22 qui est en parallèle avec la lampe 10. Par exemple, en augmentant le rapport cyclique on met le circuit de commutation 22 à l'état "en service" pendant une durée plus longue pour chaque cycle du signal PWM, ce qui augmente le courant moyen shunté de la lampe 10 et réduit de manière correspondante l'intensité dans la lampe 10. Selon un autre aspect de l'invention, la fonction de commande de

courant est mise en oeuvre du côté de sortie de la source de puissance 12.

Les approches de l'art antérieur typiques pour commander l'intensité de la lampe 10 impliquent de faire varier les paramètres de fonctionnement de l'onduleur 12. Par exemple, pour diminuer l'intensité de la lampe 10, la tension d'entrée continue 14 peut être abaissée, ou bien le fonctionnement 3 o de la source de puissance 12 peut être interrompu. Ces techniques, cependant, ne sont pas particulièrement efficaces pour commander les très faibles intensités sans ajouter une complexité importante à la conception de la source de puissance 12. Pour une intensité très faible dans la lampe, il peut être nécessaire de réduire le courant s'écoulant dans la lampe à 3 5 seulement quelques cycles, voire un seul, par exemple. Un onduleur typique

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ne peut pas être facilement commandé pour effectuer une sortie de courant aussi faible car l'onduleur est un circuit réactif qui stocke de l'énergie qui doit être dissipée. La lampe 10 présente également une caractéristique de persistance qui empêche que la lampe s'éteigne pendant une durée minimale après interruption de l'onduleur. Le fait de réduire la tension d'entrée continue 14 peut affecter le fonctionnement de l'onduleur ou réduire, par exemple, la capacité à chauffer en continu les cathodes de la lampe 10. En outre, lorsque la source de puissance 12 est interrompue, ou lorsque la tension d'entrée continue est réduite, la lampe 10 demeure susceptible 0o d'avoir un bruit parasite qui peut être suffisant pour maintenir l'intensité de

la lampe 10 a un niveau plus lumineux que souhaité.

La technique de commande de l'intensité mise en oeuvre avec la présente invention surmonte ces inconvénients des tentatives antérieures dans la mesure o le fonctionnement de la source de puissance 12 n'est pas interrompu. En détournant le courant d'alimentation de la lampe 10, la source de puissance 12 peut continuer à fonctionner sans interruption et être utilisée, par exemple, pour chauffer en continu les cathodes de lampe. Le fait de détourner le courant de la lampe ne réduit pas de manière significative l'efficacité du système par la source de puissance 12 est un circuit oscillant. L'agencement de shunt mis en oeuvre par le circuit de commutation 22 fournit simplement un trajet de recirculation de faible

impédance pour le courant oscillant provenant de la source de puissance 12.

Par conséquent, la perte de puissance pendant la période o l'interrupteur 22 est "en service" est faible, la majeure partie de la dissipation de puissance se produisant dans la lampe 10 elle-même lorsque l'interrupteur 22 est "hors service". La configuration de shunt illustrée sur la figure 1 fournit aussi le bénéfice d'un trajet de faible impédance en parallèle avec la lampe 10 pendant un fonctionnement à très faible intensité. Ce trajet parallèle rend 3 0 ainsi la lampe 10 beaucoup moins susceptible à un courant ou une capacité parasite qui aurait sans cela tendance à maintenir la lampe allumée à une intensité plus forte que souhaité. Le fonctionnement de la configuration parallèle réduit également l'effet de persistance dans la lampe car le courant

d'excitation est immédiatement détourné de la lampe 10.

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Dans une variante de mode de réalisation représentée sur la figure 2, les éléments de base sont les mêmes et par conséquent les mêmes numéros de référence sont utilisés; il n'est donc pas nécessaire de les décrire à nouveau. La configuration des éléments est cependant maintenant sous la forme d'une connexion série du circuit de commutation 22 entre la lampe et la source de puissance 12. Le circuit de commutation 22 est de nouveau utilisé pour interrompre le courant dans la lampe 10, mais cela est réalisé dans cette configuration en ouvrant le trajet de courant entre la source de puissance 12 et la lampe 10. Bien que cette variante de configuration fonctionne pour la commande de faibles intensités, elle peut dans certains cas présenter une sensibilité plus élevée au bruit parasite et un effet de persistance dans la lampe 10 plus important que dans le cas du

mode de réalisation de la figure 1 en raison de l'absence de trajet de shunt.

Ce mode de réalisation peut également dans certains cas présenter des impulsions de bruit plus élevées lorsque le courant à la lampe est interrompu en raison des caractéristiques d'inductance de la source de puissance 12. Cependant, l'approche de la figure 2 est encore une amélioration par rapport aux techniques de l'art antérieur d'interruption de la source de puissance 12 ou de diminution de la tension d'entrée continue 2 0 car le mode de réalisation de la figure 2 permet toujours une commande très

fine de l'intensité de la lampe 10.

La référence à une connexion "série" sur la figure 2 est spécifiquement dans le contexte d'une connexion série du circuit de commutation 22 entre la source de puissance 12 et la lampe 10. Il convient de noter que sur la figure 1, le circuit de commutation 22 est également en série avec la source de puissance 12, cependant, dans cette configuration le circuit de commutation 22 est aussi en parallèle avec la lampe 10 et sert à détourner le courant de la lampe 10 et de faire recirculer le courant oscillant

vers la source de puissance 12.

3 o Les concepts de base de la présente invention ayant été ainsi décrits, on se réfère maintenant aux figures 3A et 3B pour un schéma synoptique plus détaillé du mode de réalisation préféré décrit généralement en référence

à la figure 1.

Dans le mode de réalisation des figures 3A et 3B, la source de

puissance 12 est réalisée sous la forme d'un onduleur sinusoïdal auto-

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oscillant alimenté en courant 24. La tension d'entrée continue 14 peut être délivrée par une batterie, par exemple, ou une autre source d'alimentation appropriée à bord de l'avion. Cette tension continue peut également être utilisée pour alimenter un dispositif chauffant de lampe 26 associé à la lampe 10. Le dispositif chauffant 26 peut être utilisé pour maintenir la lampe à sa température optimale pour produire de la lumière, comme cela est bien connu. Un circuit de commande de dispositif chauffant 27 peut être prévu pour commander séparément le fonctionnement du dispositif chauffant de la lampe 26. Le circuit de commande de dispositif chauffant 27 est commandé par une sortie 18a d'un processeur 18, qui peut être un circuit

de commande ou processeur numérique pratique et approprié quelconque.

Les hommes du métier reconnaîtront que différents circuits de commande numériques et analogiques peuvent être utilisés pour mettre en oeuvre la

présente invention, la description donnée ici étant explicative. Le processeur

18 est programmé en utilisant des techniques de programmation classiques, et effectuent différentes fonctions de commande et d'analyse comme il

apparaîtra d'après les descriptions suivantes du fonctionnement de

l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'onduleur 24 produit une tension de sortie sinusoïdale 16 d'environ 600 volts alternatifs (VCA) à une fréquence d'environ 70 KHz. La tension aux bornes de la lampe 10 tombe à environ à 90 VCA lorsque la lampe est allumée. La tension de sortie et la fréquence de l'onduleur 24 sont des exemples, et les hommes du métier reconnaîtront facilement que ces paramètres seront déterminés pour chaque application en fonction des caractéristiques de fonctionnement de la lampe et des besoins en puissance. La conception du circuit onduleur 24 peut être choisie parmi un grand nombre de conceptions classiques qui sont bien connues des hommes du métier. Bien que non représentée sur les figures 3A et 3B, la sortie de l'onduleur 24 est réalisée sous la forme d'un enroulement secondaire d'un transformateur de puissance dans le circuit de l'onduleur 24, et ce secondaire est connecté aux bornes de la lampe 10 de manière à exciter la lampe 10 différentiellement. La sortie 16 de l'onduleur 24 est connectée à la lampe 10 par deux condensateurs de protection 28 ou autres éléments de protection appropriés. Les éléments de protection 28 3 5 fonctionnent pour limiter le courant de crête dans la lampe 10, comme on le

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sait. Un signal de commande de mise en/hors service 29 peut être prévu

pour désactiver l'onduleur 24 si on le souhaite.

Dans ce mode de réalisation, la lampe 10 est une lampe à cathode chaude, et un petit transformateur 30 de l'onduleur 24 est utilisé pour fournir une faible tension alternative pour chauffer les cathodes 32 de la lampe. Etant donné que la fonction de commande de l'intensité de la présente invention est réalisée sur le côté de sortie de l'onduleur 24, la puissance de cathode chaude peut être appliquée en continu aux cathodes de la lampe 10. Un circuit de commande prioritaire du dispositif chauffant de la cathode 34 peut être prévu si on le souhaite, sous la commande du processeur 18 comme illustré. Ce circuit de commande du dispositif chauffant 34 peut également être utilisé avec un signal de commande modulé en largeur d'impulsion (PWM) afin de commander la fonction du

dispositif chauffant de cathode si on le souhaite.

Un interrupteur rapide 40 est disposé en parallèle avec la lampe 10.

Dans ce mode de réalisation, l'interrupteur 40 peut être, par exemple, un interrupteur à transistor à effet de champ à commutation rapide, tel que le composant N MTBlN100E disponible auprès de Motorola. Lorsqu'il est fermé, l'interrupteur 40 shunte le courant d'excitation de la lampe 10 et fait

essentiellement recirculer la puissance oscillante vers l'onduleur 24.

Lorsque l'interrupteur 40 est ouvert, le courant d'excitation provenant de l'onduleur 24 s'écoule dans la lampe 10 comme déterminé par les éléments de protection 28, les caractéristiques de la lampe 10 et la tension délivrée par l'onduleur 24. En commandant le rapport cyclique de l'interrupteur 40, l'intensité de la lampe 10 peut être commandée avec précision, même à des intensités très faibles, sans interruption de l'onduleur 24. L'interrupteur fonctionne en tant que dispositif de classe A. Le rapport cyclique de l'interrupteur 40 est commandé en utilisant un circuit de modulation en largeur d'impulsion (PWM) 42, qui produit un signal de commande de grille PWM 44 pour l'interrupteur 40. Selon un autre aspect de l'invention, le signal d'attaque PWM 44 est synchronisé avec la fréquence de sortie de l'onduleur 24. Le signal PWM 44 étant synchrone avec la fréquence de l'onduleur 24, on évite les signaux à faible fréquence de battement qui seraient visibles à l'oeil humain sous la forme

d'un scintillement dans l'affichage à rétro-éclairage.

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Une prise d'enroulement secondaire est utilisée pour produire un signal sinusoïdal de synchronisation à basse tension 46 à partir de l'onduleur 24, qui est à la même fréquence que la sortie de tension alternative 16 de l'onduleur utilisée pour exciter la lampe 10. Le signal de synchronisation 46 est délivré à un circuit de détection de passage par zéro 48, qui produit une sortie d'onde carrée correspondante 50 à la fréquence de l'onduleur 24. Cette sortie d'onde carrée 50 est ensuite divisée en utilisant un compteur 52 en une sortie d'onde carrée de fréquence plus basse 54, dans ce cas d'environ 140 Hertz. La fréquence de sortie du compteur 52 est choisie de manière à être largement supérieure à 30 Hertz, ce qui serait

visible à l'oeil humain.

La sortie basse fréquence 54 du compteur 52 est délivrée au modulateur PWM 42. Le circuit modulateur PWM 42 peut être de conception classique pour produire le signal de commande PWM 44. Dans 1_5 ce mode de réalisation, le signal de commande de grille PWM 44 est généré premièrement en intégrant le signal d'onde carrée basse fréquence 54 afin de produire un signal en dents de scie puis en comparant le signal en dents de scie à un signal de référence d'intensité 56. Le signal PWM 44 est ainsi "haut" chaque fois que le signal en dents de scie est supérieur à la référence et "bas" lorsque le signal en dents de scie est inférieur à la référence. En faisant varier le niveau du signal de référence 56, on fait varier de manière correspondante le signal de commande de grille 44. Les hommes du métier reconnaîtront que les références dans la présente aux états logiques "haut" et "bas" ainsi que les états de commutation "ouvert" et "fermé", et ainsi de suite, sont simplement des références données aux fins d'explication et que la mise en oeuvre réelle de la logique peut utiliser des états de commande inverses. Si nécessaire, un circuit à retard d'échauffement 60 peut être utilisé pour inhiber le fonctionnement du circuit PWM 42 jusqu'à ce que le o dispositif de chauffage 26 et les cathodes 32 soient suffisamment chauds pour un fonctionnement correct de la lampe 10. Le retard peut être minuté, ou bien basé sur un capteur de température de la lampe 62. Le signal de sortie du capteur 62 est délivré en entrée 18b au processeur 18 qui bloque le fonctionnement de la lampe jusqu'à ce que le capteur de température 62

indique que la lampe est suffisamment chaude pour fonctionner.

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Le signal de référence d'intensité 56 est utilisé pour régler le rapport cyclique PWM de l'interrupteur 40 afin de commander l'intensité de la lampe 10 comme indiqué ci-dessus. Cette commande d'intensité peut être mise en oeuvre sous une forme aussi simple qu'une forme à deux états: un état "forte intensité" avec l'interrupteur 40 pratiquement complètement ouvert (correspondant par exemple à un rapport cyclique de ou proche de 0 % du signal de commande 44 et de l'interrupteur 22) et un état "faible intensité" auquel l'interrupteur 40 est pratiquement complètement fermé (correspondant à un rapport cyclique de ou proche de 100 %). Cependant, tout autre degré de commande d'intensité peut être mis en oeuvre entre la forte intensité et l'intensité minimale simplement en ajustant le rapport cyclique du signal de commande d'interrupteur 44 comme il le faut pour obtenir l'intensité souhaitée. On remarquera que la finesse ou la résolution du degré de commande sur l'intensité de la lampe est déterminé en partie

par la résolution de conception du signal de commande PWM 44, c'est-à-

dire par le degré dont on peut faire varier de façon incrémentielle la largeur d'impulsion du signal PWM 44 en réponse à un signal de commande tel que

le signal de référence d'intensité 56.

Le signal de commande d'intensité 56 est commandé par le processeur 18 en utilisant un circuit de commande d'intensité à rétroaction en boucle fermée 61. Un amplificateur d'erreur 62, tel qu'un amplificateur différentiel classique, reçoit une première entrée provenant d'une source de tension continue réglable 64 et une autre entrée provenant d'un amplificateur de capteur de lumière 66. Le circuit amplificateur du capteur 66 amplifie et conditionne le signal de sortie provenant d'un capteur d'intensité lumineuse 58. Le capteur d'intensité 58 peut être réalisé sous la forme d'une photodiode, par exemple. Dans ce cas, le signal de rétroaction d'intensité provenant du capteur 58 peut être utilisé pour compenser ou ajuster d'une autre manière le niveau de référence 56 pour le comparateur PWM de manière à produire un signal de commande PWM 44 ayant un rapport cyclique qui permette d'obtenir et/ou de maintenir le niveau de sortie d'intensité choisi. L'amplificateur d'erreur 62 commande le signal de référence de commande d'intensité 56 au modulateur 42 sur la base du différentiel entre l'intensité de la lampe commandée telle que représentée par la tension de référence provenant de la source 64 et l'intensité réelle de la lampe détectée par le capteur 58. Ainsi, le signal de commande d'intensité 56 est utilisé pour régler le rapport cyclique du signal de sortie du modulateur PWM 44 qui attaque la grille de l'interrupteur 40. Le processeur 18 commande le niveau de la tension de référence de la source 64 à l'amplificateur d'erreur 62 en utilisant un signal de commande 68. De cette manière, le processeur 18 peut commander ou contrôler une variation de l'intensité de sortie de la lampe 10. Faisant partie de cette commande, le processeur 18 peut recevoir un signal d'entrée de commande d'intensité extérieur 69, provenant par exemple d'un circuit de commande d'affichage, d'un interrupteur manuel de réglage d'intensité, et ainsi de suite pour citer

quelques exemples.

En utilisant un dispositif à commutation rapide 40, une commande de la lampe 10 à très faible intensité peut être commandée efficacement en utilisant un signal de commande 44 ayant une période "hors service" de très courte durée (correspondant à un rapport cyclique élevé), même en ne laissant passer que de l'ordre de quelques cycles, un cycle ou moins d'un cycle du courant alternatif haute fréquence dans la lampe 10. La fréquence du signal de commande PWM 44 doit seulement être suffisamment élevée pour éviter d'être détectable par l'oeil humain, comme par exemple 140

2 o Hertz.

Dans le présent exemple, une commande très fine de l'intensité de la lampe 10 est obtenue. La fréquence d'attaque de 70 KHz est 500 fois supérieure à la fréquence de 140 Hz du signal de commande PWM. Ainsi, 500 cycles du courant d'attaque de la lampe se produisent pour chaque cycle du signal de commande 44. Ainsi, par exemple, un rapport cyclique de 1 % laisse passer cinq cycles du courant d'attaque de la lampe 10. Les figures 5A et 5B illustrent par un exemple la nature de la commande très fine de l'intensité qui peut être obtenue en utilisant la présente invention. La figure 5A représente l'intensité de la lampe en fonction des cycles de sortie de l'onduleur 24 (utilisés pour le courant d'attaque de la lampe 10) pour des nombres peu élevés de cycles. La figure 5B illustre la même relation à des cycles de l'onduleur 24 plus nombreux dans la lampe 10. L'invention facilite la commande très fine du nombre de cycles passant dans la lampe 10 (inversement, détournés de la lampe 10) produisant ainsi une commande de

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résolution stable et élevée de l'intensité de la lampe entre des niveaux

d'intensité maximale et de très faible intensité.

Bien que cela ne soit pas représenté sur les dessins, la lampe 10 peut également être connectée à un circuit de contrôleur d'affichage qui commande l'ensemble du dispositif d'affichage à cristaux liquides et peut avoir une interface avec celle-ci en fonction des besoins afin de fournir et de recevoir des signaux de commande prioritaires et autres pour la commande

de la lampe 10 de rétro-éclairage selon les besoins.

En se référant ensuite à la figure 4, on a représenté un schéma détaillé d'un circuit de commande d'intensité selon l'invention. Par souci de

clarté et pour faciliter la description, la figure 4 illustre seulement les

composants mettant en oeuvre la fonction de commande de l'intensité de laprésente invention ainsi que certains des composants de l'onduleur 24, et ne

vise pas à être un schéma exhaustif d'un circuit de commande de lampe.

L'onduleur 24, comme indiqué, peut être un onduleur classique et est bien connu. Dans ce mode de réalisation, l'onduleur 24 comprend un transformateur élévateur de puissance 70 qui a un certain nombre d'enroulements primaires et secondaires. Deux enroulements primaires 72a et 72b sont connectés à une extrémité à la tension d'entrée continue 14 par l'intermédiaire d'une bobine d'inductance 74. Les autres extrémités des enroulements primaires 72a et 72b sont respectivement connectées à des

transistors à effet de champ 76a et 76b et un condensateur 78.

L'enroulement secondaire d'attaque du transformateur 70 est connecté aux grilles des transistors à effet de champ 76a et 76b afin de compléter la

configuration d'onduleur sinusoïdal alimenté en courant auto-oscillant 24.

La fréquence de l'onduleur 24 est déterminée par la fréquence d'oscillation du condensateur 78 et des enroulements primaires 72a et 72b. De enroulements secondaires en prise sur eux-mêmes 80a et 80b sont connectés aux cathodes de lampe 10 par l'intermédiaire d'éléments de protection 28 o comme décrit précédemment dans la présente. Les éléments de protection 28 et les enroulements secondaires 80a et 80b influent aussi sur la fréquence d'oscillation de l'onduleur 24. Un enroulement secondaire 82 du transformateur de puissance 70 est connecté au transformateur de dispositif chauffant de cathode 30 qui a deux enroulements secondaires, connectés chacun a une cathode respective 32 de la lampe 10 comme illustré. Le

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fonctionnement de la fonction de chauffage de cathode est commandé par le circuit de commande du dispositif chauffant de cathode 34 (voir figure 3), qui dans le mode de réalisation de la figure 4 peut comprendre un circuit de commutation 34a pour commander la puissance au transformateur de cathode 30, et un circuit de temporisation de démarrage 34b qui réalise le chauffage des cathodes 32 avant l'allumage de la lampe. Le circuit de temporisation 34b peut délivrer un signal de sortie 34c au processeur 18 pour indiquer que le dispositif chauffant de cathode est activé et, pendant cette durée de chauffage, l'interrupteur 40 est complètement fermé afin de

détourner le courant d'attaque de la lampe 10.

Un autre enroulement secondaire 84 du transformateur de puissance est utilisé pour produire un signal de synchronisation de basse tension 46. Le détecteur de passage par zéro 48 est réalisé sous la forme d'un transistor de commutation 86 dont le collecteur est connecté à l'entrée d'un compteur diviseur 52. Le compteur 52 divise la fréquence de la sortie de détecteur de passage par zéro jusqu'à un signal d'onde carrée basse fréquence 54 qui est synchrone avec la fréquence de la tension de sortie de l'onduleur 24 qui attaque la lampe 10. La sortie d'onde carrée à basse fréquence du compteur 52 est délivrée à un intégrateur 88 qui produit un 2 0 signal en dents de scie 90 à l'entrée 94 d'un circuit comparateur différentiel 92. L'autre entrée du comparateur 92 est connectée à la sortie de l'amplificateur d'erreur 62, réalisé dans ce cas sous la forme d'un amplificateur opérationnel dans une configuration d'amplificateur additionneur. La sortie de l'amplificateur 62 est le signal de référence de commande d'intensité 56 décrit ci-dessus. La sortie du comparateur 92 est ainsi un signal d'impulsion rectangulaire ayant un rapport cyclique déterminé par le pourcentage du signal en dents de scie 94 qui est au-dessus de l'entrée de référence 96. La sortie du comparateur 92 est ainsi un signal o modulé en largeur d'impulsion 44 utilisé pour attaquer la grille de commande de l'interrupteur à effet de champ à commutation rapide à haute

tension 40.

L'amplificateur additionneur 62 reçoit une entrée provenant de l'amplificateur de capteur de lampe 66 qui conditionne et inverse le signal de sortie du capteur de lampe 58. L'amplificateur additionneur 62 reçoit

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aussi une entrée de référence continue provenant de la sortie du circuit de

référence 64 réalisé sous la forme d'un convertisseur numérique/analogique.

Le processeur 18 délivre un mot binaire au convertisseur 64 qui produit une tension continue correspondante délivrée à l'amplificateur 62 sur la base d'un niveau d'intensité commandé extérieur 69 pour la lampe. Il convient de noter que la fonction de commande de l'intensité du processeur 18 (par exemple diminution ou augmentation de l'intensité), dans ce mode de réalisation, est accomplie en tant que partie du circuit de commande de rétroaction en boucle fermée 61 pour la commande de l'intensité de la

0o lampe.

Selon un autre aspect de l'invention, l'interrupteur 40 est ouvert lentement. Ce mode de fonctionnement de l'interrupteur 40 permet ainsi à l'interrupteur de changer d'état sans front augmentant ou diminuant brusquement et améliore la commande aux très faibles intensités de la lampe 10. Cependant, dans certaines applications, le fonctionnement de l'interrupteur 40 avec des transitions clairement définies produit une

commande acceptable de l'intensité de la lampe.

L'interrupteur 40 est connecté en parallèle à la lampe 10 par dessus un circuit redresseur en pont complet 98, de sorte que lorsque l'interrupteur 40 est fermé, le courant alternatif produit par l'onduleur 24 est détourné de la lampe 10 et renvoyé à l'onduleur 40 avec très peu de perte de puissance car ce courant est seulement le courant oscillant de l'onduleur 24. Le rapport cyclique de l'interrupteur 40 détermine ainsi la quantité moyenne de courant qui est shunté de la lampe 10 et détermine par conséquent l'intensité de sortie moyenne de la lampe 10. En appliquant des impulsions à l'interrupteur 40 sur des durées très courtes, on obtient une commande stable à très faible intensité de la lampe 10. Les hommes du métier reconnaîtront que l'interrupteur 40 et le circuit en pont 98 forment un mode de réalisation simple d'un interrupteur à courant alternatif, et que d'autres conceptions d'interrupteur à courant alternatif peuvent également être utilisées, en fonction du degré de commande de l'intensité de la lampe nécessaire. L'invention propose donc un dispositif et des procédés pour commander l'intensité d'une lampe fluorescente, en particulier une commande aux très faibles intensités, sans interruption du fonctionnement is 2752135 de la source de puissance utilisées pour attaquer la lampe. L'invention assure ainsi une commande très fine du fonctionnement à faible intensité de la lampe en utilisant une conception de source de puissance classique et simple. Bien que l'invention ait été représentée et décrite en regard de modes de réalisation spécifiques donnés à titre d'exemples non limitatifs, d'autres variantes et modifications de ces modes de réalisation spécifiques représentés décrits ici seront évidentes aux hommes du métier et rentrent dans le cadre et la portée de l'invention telle que définie dans les

revendications annexées.

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Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande d'intensité pour une lampe fluorescente (10), comprenant: une source de puissance (12, 24) ayant une sortie qui peut être connectée à la lampe (10); et caractérisé par un circuit de commande (22), en série avec ladite sortie (16), qui fonctionne pour commander l'intensité lumineuse de la lampe (10) en faisant varier le

courant dans la lampe (10).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de comimande (22) réduit le courant moyen dans la lampe (10) afin

de réduire l'intensité lumineuse.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit circuit de commande (22) comprend un interrupteur (22), en parallèle avec la lampe (10), qui conduit le courant provenant de ladite source de puissance (12, 24) afin de réduire le courant moyen dans la lampe (10) pour

abaisser l'intensité de la lampe.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,

caractérisé en ce que ledit interrupteur (22) comprend un interrupteur à semi-conducteur (40) et des moyens (42) pour actionner ledit interrupteur (40) à l'aide d'un signal modulé en impulsion afin de faire varier le courant

dans l'interrupteur (40).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite source de puissance (24) produit une tension alternative, ledit signal modulé

en impulsion étant synchrone avec ladite tension alternative.

6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit interrupteur (40) peut être ouvert pendant une durée d'au plus un cycle de

2 5 ladite tension alternative.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6,

caractérisé en ce que ledit signal modulé en impulsion est un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM), ledit signal PWM ayant un rapport cyclique que l'on peut faire varier de façon sélective pour faire varier l'intensité

3 0 lumineuse de la lampe (10).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7,

caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement (42) font varier le

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rapport cyclique dudit signal en fonction de l'intensité lumineuse provenant

de la lampe (10).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,

caractérisé en ce que la lampe est alimentée de manière différentielle par

ladite source de puissance (12, 24).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite source de puissance (24) comprend un onduleur à onde sinusoïdale haute fréquence comprenant un transformateur avec des enroulements secondaires

connectés à des électrodes de la lampe (10).

11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de commande comprend un interrupteur à semi-conducteur (40) en parallèle avec la lampe (10), ledit interrupteur à semi-conducteur (40) fonctionnant en tant que dispositif de classe A en utilisant un signal de commande modulé en impulsion ayant un rapport cyclique que l'on peut

faire varier pour faire varier le courant moyen dans l'interrupteur.

12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de la lampe est sinusoïdal et ledit circuit de commande (40) comprend un interrupteur à courant alternatif en parallèle avec la lampe

pour faire varier le courant moyen dans la lampe.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit interrupteur (40) est commandé par un signal de commande modulé en impulsion qui est synchrone avec la fréquence de courant de la lampe, et a une fréquence sensiblement inférieur à ladite fréquence du courant et supérieure à une fréquence détectable par un observateur de l'intensité de

sortie de la lampe.

14. Procédé pour commander l'intensité d'une lampe fluorescente (10), comprenant l'étape consistant à produire une tension à la sortie d'une source de puissance afin d'alimenter la lampe; et caractérisé par l'étape consistant à shunter le courant de la lampe (10) afin de réduire l'intensité de

sortie de la lampe (10).

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'étape consistant à shunter le courant de la lampe (10) comprend les étapes d'actionnement d'un interrupteur à semi-conducteur (22, 40) en parallèle avec la lampe (10) de telle sorte que lorsque l'interrupteur (22, 40) est fermé moins de courant s'écoule dans la lampe (10), ledit interrupteur (22, 40)

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étant actionné par un signal modulé en largeur d'impulsion ayant un rapport cyclique qui détermine l'intensité de sortie de la lampe (10) en commandant

le courant moyen shunté par ledit interrupteur (22, 40).

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la lampe (10) est attaquée par une tension alternative et l'étape d'actionnement dudit interrupteur par un signal modulé en largeur d'impulsion est réalisée en synchronisant ledit signal modulé en largeur d'impulsion avec ladite tension alternative.

17. Dispositif pour commander l'intensité d'une lampe fluorescente (10), comprenant une source de puissance (12, 24) ayant une sortie de tension (16) connectée à la lampe (10); et caractérisé par un circuit de commande (22) qui est connecté à ladite sortie (16) et qui fonctionne afin de réduire sélectivement l'intensité lumineuse de la lampe (10) en faisant

varier le courant dans la lampe (10).

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit circuit de commande (22) comprend un interrupteur à semi-conducteur (40) en parallèle avec la lampe (10); et des moyens (42) pour commander ledit interrupteur (40) avec un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM) ayant un rapport cyclique qui commande des périodes pendant lesquelles

2 o ledit interrupteur shunte le courant de la lampe (10).

19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite sortie de tension est alternative et ledit signal PWM est synchrone avec

ladite sortie de tension alternative.

20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 17 à 19,

caractérisé en ce que ladite source de puissance comprend un onduleur auto-

oscillant (12, 24) et délivre en continu de la puissance à ladite sortie (16).

21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 17 à 20,

caractérisé en ce que ladite source de puissance (24) comprend un circuit oscillant (72a, 72b, 78) qui produit un courant d'attaque de sortie pour la 3 0 lampe (10); ledit circuit de commande (22) fonctionnant pour commander l'intensité de la lampe (10) en commandant le courant moyen dans la

lampe (10).

22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit circuit de commande (22) commande le courant moyen dans la lampe (10)

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en détournant le courant de la lampe (10) et en faisant recirculer le courant

d'attaque de sortie de la source de puissance vers la source de puissance.

23. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit circuit de commande comprend un interrupteur à semi-conducteur (40) en série avec ladite sortie et la lampe; ledit interrupteur à semiconducteur étant actionné par un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM) afin de faire varier le courant dans la lampe en fonction du rapport cyclique du

signal PWM.