La présente invention concerne un starter électronique bipolaire pour l'amorçage d'une lampe fluorescente avec préchauffage des électrodes en forme de filaments de la lampe fluorescente, comprenant deux bornes destinées à être raccordées électriquement chacune à un filament de la lampe fluorescente de façon à former, avec ledit filament, un montage série lui-même destiné à être raccordé à une source de courant alternatif.
Il est connu que pour qu'une lampe fluorescente s'amorce dans des conditions satisfaisantes, c'est-à-dire avec le maximum d'efficacité, sans détériorer les filaments de la lampe ni provoquer une diminution de sa durée de vie, il est nécessaire de préchauffer les filaments puis d'appliquer, pendant un temps minimal, une tension suffisante pour provoquer l'amor çage d'un arc entre les électrodes de la lampe.
La présente invention a pour objet un starter électronique bipolaire du type sus-mentionné, qui remplit ce rôle et permet un allumage rapide de la lampe fluorescente à laquelle il est associé, quel que soit le type de cette dernière, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des enroulements de chauffage sur le ballast d'alimentation.
A cet effet, le starter électronique bipolaire selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte, entre ses deux bornes, un commutateur électronique à conduction bidirectionnelle ainsi qu'un circuit de déclenchement à seuil pour envoyer des impulsions de commande sur une entrée de commande du commutateur électronique à conduction bidirectionnelle, le circuit de déclenchement à seuil étant essentiellement composé d'une diode à seuil dont l'une des électrodes est reliée à l'entrée de commande du commutateur électronique, tandis que son autre électrode est reliée à l'une des armatures d'un condensateur, elle-même reliée à une prise intermédiaire d'un pont diviseur de tension qui est alimenté par la source de courant alternatif et forme un circuit de charge et un circuit de décharge pour le condensateur,
et en ce que le pont diviseur de tension comporte un moyen propre à faire glisser le potentiel de la prise intermédiaire dans un sens tel que la tension à laquelle se charge ledit condensateur à chaque alternance de la tension alternative d'alimentation, devienne, au bout d'un temps prédéterminé pour lequel la tension appliquée à la lampe fluorescente est normalement suffisante pour provoquer son amorçage, inférieure au seuil de déclenchement de la diode à seuil, afin de maintenir le commutateur électronique à l'état bloqué.
Grâce à un tel agencement, lorsqu'on ferme un interrupteur de marche-arrêt prévu dans le circuit d'alimentation de la lampe fluorescente, le commutateur électronique à conduction bidirectionnelle, qui peut être avantageusement constitué par une triac, est tout d'abord commandé de façon à conduire au moins pendant un certain intervalle de temps à chaque alternance de la tension alternative d'alimentation, afin de laisser passer un courant de chauffage à travers les filaments de la lampe fluorescente, et ce jusqu'à la fin d'un intervalle de temps prédéterminé après la fermeture de l'interrupteur de marchearrêt, au bout duquel les électrodes de la lampe fluorescente sont suffisamment préchauffées et la tension appliquée aux bornes de cette lampe est normalement suffisante pour provoquer son amorçage.
A la fin de cet intervalle de temps prédéterminé, la triac cesse de conduire et deux possibilités peuvent se présenter. Ou bien la lampe fluorescente s'amorce et l'arc engendré entre ses électrodes shunte le starter qui reste alors inactif, ou bien la lampe fluorescente ne s'amorce pas et un nouveau cycle de préchauffage recommence en vue d'une nouvelle tentative d'amorçage de la lampe fluorescente, et ce jusqu'à ce que cette dernière s'amorce effectivement.
On donnera maintenant une description détaillée de divers modes de réalisation de la présente invention, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels:
La fig. 1 est un schéma électrique d'une lampe fluorescente équipée d'un starter électronique bipolaire conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention.
La fig. 2 est un oscillogramme évolutif de la tension aux bornes de la lampe fluorescente au cours d'une tentative d'allumage.
Les fig. 3 à 5 sont des schémas électriques représentant des variantes de réalisation du starter électronique représenté sur lafig. 1.
La fig. 6 est un schéma électrique d'une lampe fluorescente équipée d'un starter électronique bipolaire conforme à un second mode de réalisation de la présente invention.
La fig. 7 est un schéma électrique d'une variante du starter électronique représenté sur la fig. 6, pour l'amorçage de deux lampes fluorescentes montées en série.
Le starter électronique bipolaire 1 représenté sur la fig. 1, destiné à l'amorçage d'une lampe fluorescente L, comprend deux bornes la et lb respectivement raccordées aux filaments 2 et 3 de la lampe fluorescente L de façon à former avec ces filaments un montage série lui-même destiné à être raccordé à une source de courant alternatif (non représenté), par l'intermédiaire d'une self de stabilisation ou ballast S et d'un interrupteur de marche-arrêt (non représenté).
Conformément à la présente invention, le starter électronique bipolaire 1 comporte, entre ses deux bornes la et lb, un commutateur électronique à conduction bidirectionnelle, qui peut être avantageusement constitué par une triac 4, ainsi qu'un circuit de déclenchement à seuil pour envoyer une impulsion de commande sur la gâchette 4a de la triac 4. Le circuit de déclenchement à seuil est essentiellement composé d'une diode à seuil, par exemple une diac 5, dont l'une des électrodes est reliée à la gâchette 4a de la triac, tandis que son autre électrode est reliée à l'une des armatures d'un condensateur C2 dont l'autre armature est reliée à l'électrode commune de la triac.
La première électrode mentionnée du condensateur
C2 est reliée à la prise intermédiaire 6 d'un pont diviseur de tension qui est alimenté par la source de courant alternatif et forme un circuit de charge et un circuit de décharge pour le condensateur C1. Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 1, ce pont diviseur comporte d'une part deux résistances
Ri et R2 montées en série entre la borne la du starter et la prise intermédiaire 6 et formant le circuit de charge pour le condensateur C2, et d'autre part deux résistances R3 et R4 formant un montage parallèle, lui-même monté en parallèle sur le condensateur C2.
Conformément à l'une des caractéristiques de la présente invention, le pont diviseur comporte un moyen propre à faire glisser le potentiel de la prise intermédiaire 6 dans un sens tel que la tension à laquelle se charge le condensateur C2 à chaque alternance de la tension alternative d'alimentation, devienne, au bout d'un temps prédéterminé pour lequel la tension appliquée à la lampe fluorescente L est normalement suffisante pour provoquer son amorçage, inférieure au seuil de déclenchement de la diac 5. Ce moyen peut être par exemple constitué par la résistance R3 qui peut être réalisée sous la forme d'une résistance à coefficient de température négatif placée en relation de transfert de chaleur avec une résistance de chauffage Rs, elle-même connectée en série avec la triac 4 entre les bornes la et lb du starter.
Un condensateur Cl dont le rôle sera expliqué plus loin, est branché en parallèle sur la triac 4. Plus précisément, I'une des armatures de ce condensateur est raccordée à l'électrode commune de la triac 4, tandis que son autre armature est reliée au point commun aux résistances R1 et R2, de sorte que c'est en fait le montage série constitué par la résistance Ri et le condensateur Cl qui est branché en parallèle sur la triac 4.
Le starter électronique qui a été décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Quand, à l'instant to (fig. 2), on ferme l'interrupteur prévu dans le circuit d'alimentation de la lampe
L, le circuit de déclenchement à seuil de la triac 4 est mis sous tension. Dès que la tension aux bornes du condensateur C2 devient supérieur au seuil de déclenchement de la diac 5, cette dernière envoie sur la gâchette 4a de la triac 4 une impulsion de déclenchement qui a pour effet de rendre cette triac conductrice. Un courant de chauffage passe alors dans les filaments 2 et 3 de la lampe fluorescente L. Ce courant de chauffage passe également à travers la résistance Rs de chauffage de la résistance R3 à coefficient de température négatif.
Par suite, la valeur de la résistance R3 diminue et, en diminuant, elle peut atteindre une valeur telle que la tension aux bornes du condensateur C2 devienne inférieure à la tension de seuil de la diac 5 de sorte que la triac 4 passe à l'état de nonconduction. Ce changement dans le régime de fonctionnement du circuit provoque l'apparition d'une surtension oscillante dans le circuit oscillant formé par la self de stabilisation S et par le condensateur Ci. Il en résulte la production d'une impulsion qui est appliquée aux bornes de la lampe fluorescente.
En donnant aux éléments du circuit des valeurs appropriées, il est possible de faire en sorte que ce changement de régime ait lieu à un instant prédéterminé ti après l'instant to (fig. 2), I'intervalle de temps tl-to étant à la fois suffisamment long pour que les filaments 2 et 3 de la lampe soient convenablement chauffés et suffisamment court pour provoquer un amorçage rapide de ladite lampe, et que la surtension de coupure qui apparaît à cet instant tl et qui est appliqué aux bornes de la lampe L soit suffisante pour provoquer l'amorçage de cette dernière. La résistance R4 a pour fonction d'empêcher le starter de se remettre en marche une fois que la lampe fluorescente L s'est allumée.
Plus précisément, la valeur de cette résistance R4 est choisie de telle façon qu'après amorçage de la lampe L, I'arc électrique entre les électrodes de cette lampe shuntant pratiquement le starter électronique 1, la tension qui apparaît alors entre les extrémités de cette résistance R4 et qui est appliquée au condensateur C2 reste toujours inférieure à la tension de seuil de la diac 5. La résistance R1 a pour fonction de limiter le temps de montée du courant passant dans la triac.
La fig. 2 illustre l'évolution du fonctionnement du starter électronique 1 au cours d'un cycle complet d'une tentative d'amorçage de la lampe fluorescente L. Dans cette figure, A représente la forme d'onde de la tension aux bornes de la triac pendant la période de temps correspondant au chauffage des filaments 2 et 3, et C désigne la forme d'onde de la tension d'arc de la lampe après amorçage de cette dernière à l'instant tl. Comme on peut le voir sur la fig. 2, dès qu'on ferme l'interrupteur (non représenté) prévu dans le circuit d'alimentation de la lampe L, la triac est rendue conductrice par la tension du réseau qui est appliquée au circuit de déclenchement à seuil de cette triac, par l'intermédiaire de la self de stabilisation S et des filaments 2 et 3 de la lampe A.
La coupure de la triac au cours de la première alternance de la tension alternative d'alimentation, au moment où la valeur instantanée du courant de chauffage passe par zéro, la tension alternative d'alimentation étant sensiblement à sa valeur de crête, le circuit oscillant série formé par la self de stabilisation S et le condensateur C1 entre en oscillation libre. Le circuit de déclenchement à seuil décrit plus haut est conçu de telle façon qu'à chaque alternance, la conduction de la triac soit provoquée par la surtension oscillante et non par l'onde sinusoïdale de la tension alternative d'alimentation. La fréquence propre du régime oscillant doit être alors suffisamment basse pour que l'impédance du condensateur C2 à cette fréquence ne soit pas trop faible.
La résistance R3 à coefficient de température négatif étant chauffée par la résistance Rs, sa valeur ohmique diminue à chaque alternance de la tension alternative d'alimentation.
Cette diminution de la valeur ohmique de la résistance Ri a pour conséquence que la valeur instantanée de la tension d'oscillation à appliquer au circuit de commande de la triac pour la rendre conductrice croît à chaque alternance, jusqu'à ce qu'elle atteigne, au cours d'une certaine alternance, une valeur voisine de la valeur de crête de cette tension d'oscillation avant que la triac passe à l'état de non-conduction. Au cours de cette dernière alternance, la tension transitoire résultant de la coupure de la triac à l'instant tl sera l'impulsion dont l'amplitude est la plus importante d'un cycle de fonctionnement du starter, et cette impulsion est appliquée aux bornes de la lampe fluorescente pour l'amorcer.
Si à la fin de ce premier cycle de fonctionnement la lampe fluorescente ne s'est pas amorcée, le starter s'arrête pour laisser refroidir la résistance R3, puis il répète le même cycle autant de fois que cela est nécessaire jusqu'à l'amorçage de la lampe. Ainsi, à chaque tentative d'amorçage, les filaments de la lampe sont toujours pré-chauffés et ce pré-chauffage est réalisé grâce à une triac montée en série avec les filaments et commandée de façon à être conductrice à répétition pendant un intervalle de temps prédéterminé.
Au cas où la lampe fluorescente est désactivée, le starter fonctionne comme dans le cas précédent, c'est-à-dire en relaxation; ainsi, le courant moyen passant dans la self de stabilisation S et dans la triac 4 sera très faible et il n'y aura donc aucun risque d'échauffement anormal de cette self et de la triac.
Le starter électronique décrit ci-dessus est entièrement statique et à commande thermique. Il n'y a donc aucun réglage mécanique à effectuer lors de sa fabrication, ni aucun risque de détérioration de contacts mobiles du fait qu'il n'en comporte aucun. Ceci présente un avantage appréciable par rapport aux starters conventionnels utilisant un bilame. Le starter électronique selon l'invention présente de nombreux autres avantages parmi lesquels on peut citer:
1) en agissant sur la résistance d'un chauffage Rs, c'est-à
dire en agissant sur sa valeur ohmique ou sur sa position
par rapport à la résistance à coefficient de température
négatif R3, il est possible de régler le temps de chauffage
et, par suite, le temps au bout duquel s'amorce la lampe
fluorescente.
2) En cas de non allumage de la lampe fluorescente, notam
ment si un de ses filaments est coupé, le starter s'arrête
de fonctionner.
3) La lampe fluorescente est dans l'impossibilité de s'al
lumer si ses filaments ont été insuffisamment pré-chauffés
(et en supposant toutefois que le temps de chauffage a
été correctement déterminé), ce qui se traduit par une
bonne tenue des lampes fluorescentes équipées d'un
starter électronique selon l'invention, vis-à-vis des allu
mages successifs (de l'ordre de 100 000 allumages au lieu
de 40 000 pour le starter classique à lueur).
4) Le starter électronique selon l'invention est utilisable
avec un circuit de stabilisation compactif pour lampe
fluorescente. Le délai d'amorçage et la tenue de la lampe
vis-à-vis des allumages successifs sont donc indépendants
de la nature du circuit de stabilisation.
5) Le même schéma de circuit de starter peut être utilisé
pour des lampes fluorescentes de différentes puissances et
alimentées sous différentes tensions. C'est ainsi que pour
les différentes gammes de courant il suffit de modifier la
valeur ohmique de la résistance de chauffage Rs, tandis
que pour les différentes gammes de tension il suffit de
modifier la valeur ohmique de la résistance R2.
A titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, en vue de produire l'amorçage d'une lampe fluorescente ayant une puissance de 215 W et alimentée sous une tension de 380 V, on a réalisé un starter électronique tel que celui représenté sur la fig. 1 et dont les composants avaient les valeurs suivantes:
Triac 4,5 A/800 V
Condensateur Cl 33 nF/1000 V
Condensateur C2 22 nF/250 V
Résistance Ri 100 ohms 1 W
Résistance R2 100 kiloohms 1 W
Résistance R3 C T N 150 kiloohms
Résistance R4 24 kiloohms 0,5 W
Résistance Rs 0,8 ohms
Les fig. 3 à 5 illustrent des variantes de réalisation du starter électronique conforme à la présente invention.
Le mode de réalisation représenté sur la fig. 3 diffère du mode de réalisation représenté sur la fig. 1 par le fait que la résistance R2 a été supprimée et que le pont diviseur de tension est ici constitué d'une part par la résistance Ri et le condensateur Cl monté en série entre la borne la et la prise intermédiaire 6 et, d'autre part, par la résistance à coefficient de température négatif 3 et la résistance de chauffage Rs montée en série, ce montage série étant lui-même branché en parallèle sur le condensateur C2 dont l'armature opposée à celle reliée à la prise intermédiaire 6 est connectée à la borne lb, tandis que le point commun à la résistance R3 et la résistance Rs est connecté à l'électrode commune de la triac 4.
Dans ce mode de réalisation, du fait de la faible valeur ohmique de la résistance Rs, on peut admettre que la résistance Rs est là encore montée en parallèle sur le condensateur
C2 afin de fixer la tension qui lui est appliquée, et, par suite, celle qui est appliquée à la diac 5.
Le mode de réalisation représenté sur la fig. 4 diffère de celui représenté sur la fig. 1 par le fait que le pont diviseur de tension est ici constitué d'une part par la résistance Ri, le condensateur Cl et la résistance R2 montées en série entre la borne la et la prise intermédiaire 6 et, d'autre part, par la résistance à coefficient de température négative R3 qui est connectée en parallèle sur le condensateur C2 dont l'armature opposée à celle reliée à la prise intermédiaire 6 est connectée à la borne lb. Un condensateur C3 est branché en parallèle sur le montage série constitué par la résistance R2 et le condensateur C2. Là encore, la résistance à coefficient de température négatif R3 permet de fixer la tension aux bornes du condensateur C2.
Le mode de réalisation de la fig. 5 diffère de celui représenté sur la fig. 3 par le fait que la résistance à coefficient de température négatif R3 est ici directement branchée en parallèle sur le condensateur C2, sans passer par la résistance de chauffage Rs, et par le fait qu'un condensateur C4 est branché en parallèle sur le montage série constitué par les condensa teurs Ci s et C2. Là encore, la résistance à coefficient de tempé- rature négatif R3 permet de fixer la tension aux bornes du condensateur C2.
Les starters électroniques conformes aux variantes de réalisation représentés sur les fig. 3 à 5 fonctionnent sensiblement de la même manière que celui représenté sur la fig. 1. Dans tous les cas, la résistance à coefficient de température négatif
R3 permet de faire glisser le potentiel de la prise intermédiaire 6 dans un sens tel que, au bout d'un intervalle de temps prédéterminé après la fermeture d'un interrupteur placé dans le circuit d'alimentation de la lampe, la tension aux bornes du condensateur C2 devienne inférieure à la tension de seuil de la diac 5 afin de faire cesser la conduction de la triac 4.
Bien que le mode de réalisation du starter électronique qui a été décrit en faisant référence à la fig. 1, et ses variantes décrites en faisant référence aux fig. 3 à 5 soient applicables à l'amorçage de lampes fluorescentes de puissance élevée, alimentées sous 380 V, la triac utilisée dans ces conditions doit être de forte puissance et capable de supporter une tension crête maximale relativement élevée.
De telles triacs sont relativement onéreuses, et il peut être alors préférable d'utiliser un starter électronique qui comporte, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, un deuxième commutateur électronique à conduction bidirectionnelle, monté en série avec le premier commutateur électronique à conduction bidirectionnelle, et un deuxième circuit de déclenchement à seuil pour ce deuxième commutateur électronique, le condensateur du premier circuit de déclenchement à seuil et le moyen propre à faire glisser le potentiel (la tension aux bornes de ce condensateur) étant communs aux deux circuits de déclenchement à seuil.
Ce second mode de réalisation sera maintenant décrit, en faisant référence aux fig. 6 et 7 dans lesquelles on a utilisé les mêmes numéros de référence que dans la fig. 1 pour désigner des éléments identiques ou jouant le même rôle que dans le premier mode de réalisation représenté sur la fig. 1. Comme dans le premier mode de réalisation, le starter électronique bipolaire représenté sur la fig. 6 comporte un commutateur électronique à conduction bidirectionnelle, qui peut être constitué, par exemple, par une triac 4A, ainsi qu'un circuit de déclenchement à seuil pour envoyer une impulsion de commande sur la gâchette de la triac 4A.
Ce circuit de déclenchement à seuil est essentiellement composé d'une diode à seuil, par exemple une diac 5A, dont l'une des électrodes est reliée à la gachette de la triac 4A, tandis que son autre électrode est reliée à l'une des armatures d'un condensateur C2. Cette armature du condensateur C2 est également reliée à une prise intermédiaire 6A d'un pont diviseur de tension comportant un moyen propre à faire glisser le potentiel de la prise intermédiaire 6A dans un sens tel que la tension à laquelle se charge le condensateur C2 à chaque alternance de la tension alternative d'alimentation, devienne, au bout d'un temps prédéterminé pour lequel la tension appliquée à la lampe fluorescente L est normalement suffisante pour provoquer son amorçage, inférieur au seuil de déclenchement de la diode 5A.
Ce moyen peut être par exemple constitué par une résistance R3 à coefficient de température négatif, branchée en parallèle sur le condensateur C2 et placée en relation thermique avec une résistance de chauffage Rs, elle-même connectée en série avec la triac 4A.
Le starter électronique bipolaire représenté sur la fig. 6 comporte en outre un deuxième commutateur électronique à conduction bidirectionnelle, constituée par exemple par une deuxième triac 4B, et un deuxième circuit de déclenchement à seuil identique au premier circuit de déclenchement à seuil, pour envoyer des impulsions de commande sur la gachette de la deuxième triac 4B; en outre, le condensateur C2, la résistance R3 à coefficient de température négatif et la résistance de chauffage Rs sont communs aux deux circuits de déclenchement à seuil.
La diode à seuil, par exemple une diac 5B, du second circuit de déclenchement à seuil est branchée entre la gachette de la triac 4B et l'autre armature du condensateur C2
Les deux triacs 4A et 4B sont montées en opposition avec interposition, entre elles, de la résistance de chauffage Rs, les deux triacs et la résistance de chauffage formant un montage série qui est branché entre les deux bornes la et lb du starter.
La résistance R3 à coefficient de température négatif est branchée en parallèle sur une résistance R7, le montage parallèle ainsi formé étant lui-même branché en série avec deux autres résistances R6A et R6B, entre ces deux résistances, le montage série ainsi formé étant lui-même branché en parallèle sur le condensateur C2. Les valeurs des résistances R3, R6A, R6B, R7 sont choisies de telle façon que la résistance équivalente du montage série sus-mentionné ait une valeur telle, qu'après amorçage de la lampe fluorescente L, la tension à laquelle se charge le condensateur C2, à chaque alternance de tension alternative d'alimentation, reste inférieure à la tension de seuil des diacs 5A et 5B afin de maintenir les deux triacs 4A et 4B à l'état bloqué.
Les ponts diviseurs de tension des deux circuits de déclenchement à seuil sont complétés par la résistance R2A, branchée entre le point de jonction 6A et la borne la, par la résistance
R2B, branchée entre le point de jonction 6B et la borne lb. En outre, un condensateur Cl et une résistance Rs sont branchés en série entre la borne la et la borne lb du starter.
Le starter électronique représenté sur la fig. 6 fonctionne exactement de la même manière que celui représenté sur la fig. 1, si bien qu'il n'a pas été jugé utile de décrire son fonctionnement.
La fig. 7 montre une variante du mode de réalisation représenté sur la fig. 6. Dans cette variante, la résistance de chauffage Rs n'est pas connectée directement à l'électrode commune de la triac 4A, mais à une borne auxiliaire 7, tandis que l'électrode commune de la triac 4A est connectée à une autre borne auxiliaire 8. Les deux bornes auxiliaires 7 et 8 peuvent être reliées l'une à l'autre sélectivement par un organe de court-circuit amovible, par exemple un cavalier ou une barrette de connexion 9, auquel cas le circuit obtenu est alors équivalent au circuit représenté sur la fig. 6, ou par les filaments respectifs 3 et 2, branchés en série, de deux lampes fluorescentes Li et L2 montées en série entre les deux bornes principales la et lb du starter.
Ainsi, par une modification très simple du circuit représenté sur la fig. 6, c'est-à-dire par adjonction des deux bornes auxiliaires 7 et 8, et de l'organe de court-circuit amovible 9, il est possible d'obtenir un starter électronique bipolaire pouvant être utilisé aussi bien pour l'amorçage d'une unique lampe fluorescente branchée entre les bornes la et lb, l'organe de court-circuit 9 étant alors en place sur les bornes auxiliaires 7 et 8, que pour amorcer deux lampes fluorescentes Li et L2 montées en série, l'organe de courtcircuit 9 étant enlevé, les filaments 2 et 3 de la lampe Li étant respectivement reliés à la borne la et à la borne 8, tandis que les filaments 2 et 3 de la lampe fluorescente L2 sont respectivement reliés à la borne 7 et à la borne lb, le filament 3 de la lampe Li et le filament 2 de la lampe L2 étant eux-mêmes reliés en série.
Il est du reste bien entendu que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus ont été donnés à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que l'on pourrait utiliser d'autres moyens pour faire glisser le potentiel de la prise intermédiaire 6 de la façon indiquée plus haut. Par exemple, à la place de la résistance à coefficient de température négatif R3, on pourrait prévoir une résistance à valeur ohmique fixe, et à la place de la résistance à valeur ohmique fixe R2 (fig. 1), on pourrait prévoir une résistance à coefficient de température positif placé en relation de transfert de chaleur avec la résistance de chauffage Rs.
The present invention relates to a bipolar electronic starter for starting a fluorescent lamp with preheating of the electrodes in the form of filaments of the fluorescent lamp, comprising two terminals each intended to be electrically connected to a filament of the fluorescent lamp so as to form , with said filament, a series assembly itself intended to be connected to an alternating current source.
It is known that in order for a fluorescent lamp to start under satisfactory conditions, that is to say with the maximum efficiency, without damaging the filaments of the lamp or causing a reduction in its life, it is necessary to It is necessary to preheat the filaments then to apply, for a minimum time, a voltage sufficient to cause the initiation of an arc between the electrodes of the lamp.
The present invention relates to a bipolar electronic starter of the aforementioned type, which fulfills this role and allows rapid ignition of the fluorescent lamp with which it is associated, whatever the type of the latter, without the need for it. to provide heating windings on the power supply ballast.
To this end, the bipolar electronic starter according to the invention is characterized in that it comprises, between its two terminals, an electronic switch with bidirectional conduction as well as a threshold trigger circuit for sending control pulses to an input control of the bidirectional conduction electronic switch, the threshold trigger circuit being essentially composed of a threshold diode of which one of the electrodes is connected to the control input of the electronic switch, while its other electrode is connected to one of the plates of a capacitor, itself connected to an intermediate tap of a voltage divider bridge which is supplied by the alternating current source and forms a charging circuit and a discharging circuit for the capacitor,
and in that the voltage-dividing bridge comprises a means suitable for sliding the potential of the intermediate tap in a direction such that the voltage at which said capacitor charges at each half-wave of the alternating supply voltage becomes, at the end a predetermined time for which the voltage applied to the fluorescent lamp is normally sufficient to cause it to start, less than the tripping threshold of the threshold diode, in order to keep the electronic switch in the off state.
By virtue of such an arrangement, when an on-off switch provided in the supply circuit of the fluorescent lamp is closed, the electronic bidirectional conduction switch, which can advantageously be constituted by a triac, is first of all controlled. so as to conduct at least for a certain time interval at each alternation of the AC supply voltage, in order to allow a heating current to pass through the filaments of the fluorescent lamp, and this until the end of a predetermined time interval after the closing of the on-off switch, at the end of which the electrodes of the fluorescent lamp are sufficiently preheated and the voltage applied to the terminals of this lamp is normally sufficient to cause its ignition.
At the end of this predetermined time interval, the triac stops driving and two possibilities may arise. Either the fluorescent lamp starts up and the arc generated between its electrodes shunts the starter which then remains inactive, or the fluorescent lamp does not start and a new preheating cycle begins again with a view to a new attempt of ignition of the fluorescent lamp, until the latter actually starts.
A detailed description will now be given of various embodiments of the present invention, with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is an electrical diagram of a fluorescent lamp equipped with a bipolar electronic starter according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a changing oscillogram of the voltage at the terminals of the fluorescent lamp during an ignition attempt.
Figs. 3 to 5 are electrical diagrams showing alternative embodiments of the electronic starter shown in lafig. 1.
Fig. 6 is an electrical diagram of a fluorescent lamp equipped with a bipolar electronic starter according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 7 is an electrical diagram of a variant of the electronic starter shown in FIG. 6, for igniting two fluorescent lamps connected in series.
The bipolar electronic starter 1 shown in FIG. 1, intended for starting a fluorescent lamp L, comprises two terminals la and lb respectively connected to the filaments 2 and 3 of the fluorescent lamp L so as to form with these filaments a series assembly which is itself intended to be connected to an alternating current source (not shown), via a stabilization inductor or ballast S and an on-off switch (not shown).
In accordance with the present invention, the bipolar electronic starter 1 comprises, between its two terminals 1a and 1b, an electronic switch with bidirectional conduction, which can advantageously be constituted by a triac 4, as well as a trigger circuit with a threshold to send a control pulse on the trigger 4a of the triac 4. The threshold trigger circuit is essentially composed of a threshold diode, for example a diac 5, one of whose electrodes is connected to the trigger 4a of the triac, while its other electrode is connected to one of the armatures of a capacitor C2, the other armature of which is connected to the common electrode of the triac.
The first mentioned electrode of the capacitor
C2 is connected to the intermediate tap 6 of a voltage divider bridge which is supplied by the alternating current source and forms a charging circuit and a discharging circuit for the capacitor C1. In the embodiment shown in FIG. 1, this divider bridge comprises on the one hand two resistors
Ri and R2 connected in series between the terminal 1a of the starter and the intermediate tap 6 and forming the load circuit for the capacitor C2, and on the other hand two resistors R3 and R4 forming a parallel circuit, itself mounted in parallel on capacitor C2.
In accordance with one of the characteristics of the present invention, the divider bridge comprises a means suitable for sliding the potential of the intermediate tap 6 in a direction such as the voltage to which the capacitor C2 is charged at each half-wave of the alternating voltage. power supply, becomes, at the end of a predetermined time for which the voltage applied to the fluorescent lamp L is normally sufficient to cause its initiation, below the triggering threshold of the diac 5. This means may for example consist of the resistor R3 which can be produced in the form of a resistor with a negative temperature coefficient placed in heat transfer relation with a heating resistor Rs, itself connected in series with the triac 4 between the terminals la and lb of the starter .
A capacitor C1, the role of which will be explained later, is connected in parallel to the triac 4. More precisely, one of the plates of this capacitor is connected to the common electrode of the triac 4, while its other plate is connected. at the point common to the resistors R1 and R2, so that it is in fact the series assembly constituted by the resistor Ri and the capacitor C1 which is connected in parallel to the triac 4.
The electronic starter which has been described above operates as follows. When, at the instant to (fig. 2), we close the switch provided in the supply circuit of the lamp
L, the triac 4 threshold trigger circuit is energized. As soon as the voltage at the terminals of capacitor C2 becomes greater than the triggering threshold of diac 5, the latter sends on trigger 4a of triac 4 a trigger pulse which has the effect of making this triac conductive. A heating current then passes through the filaments 2 and 3 of the fluorescent lamp L. This heating current also passes through the heating resistor Rs of the resistor R3 with a negative temperature coefficient.
As a result, the value of the resistor R3 decreases and, by decreasing, it can reach a value such that the voltage across the capacitor C2 becomes lower than the threshold voltage of the diac 5 so that the triac 4 passes to the state of non-conduct. This change in the operating regime of the circuit causes the appearance of an oscillating overvoltage in the oscillating circuit formed by the stabilization inductor S and by the capacitor Ci. This results in the production of a pulse which is applied to the terminals of the fluorescent lamp.
By giving the elements of the circuit appropriate values, it is possible to ensure that this change of regime takes place at a predetermined instant ti after the instant to (FIG. 2), the time interval tl-to being at both long enough so that the filaments 2 and 3 of the lamp are suitably heated and short enough to cause a rapid ignition of said lamp, and that the cut-off overvoltage which appears at this instant tl and which is applied to the terminals of the lamp L is sufficient to cause the priming of the latter. The resistor R4 has the function of preventing the choke from restarting once the fluorescent lamp L has ignited.
More precisely, the value of this resistor R4 is chosen such that after ignition of the lamp L, the electric arc between the electrodes of this lamp practically bypassing the electronic starter 1, the voltage which then appears between the ends of this lamp. resistor R4 and which is applied to capacitor C2 always remains below the threshold voltage of diac 5. The function of resistor R1 is to limit the rise time of the current flowing in the triac.
Fig. 2 illustrates the evolution of the operation of the electronic starter 1 during a complete cycle of an attempt to start the fluorescent lamp L. In this figure, A represents the waveform of the voltage at the terminals of the triac during the period of time corresponding to the heating of the filaments 2 and 3, and C denotes the waveform of the arc voltage of the lamp after ignition of the latter at the instant t1. As can be seen in fig. 2, as soon as the switch (not shown) provided in the supply circuit of the lamp L is closed, the triac is made conductive by the network voltage which is applied to the threshold trigger circuit of this triac, by the intermediary of the stabilization choke S and of the filaments 2 and 3 of the lamp A.
Switching off the triac during the first alternation of the AC supply voltage, when the instantaneous value of the heating current passes through zero, the AC supply voltage being substantially at its peak value, the oscillating circuit series formed by the stabilization choke S and the capacitor C1 enters into free oscillation. The threshold tripping circuit described above is designed such that at each halfwave, the conduction of the triac is caused by the oscillating overvoltage and not by the sine wave of the AC supply voltage. The natural frequency of the oscillating regime must then be sufficiently low so that the impedance of capacitor C2 at this frequency is not too low.
The resistor R3 with negative temperature coefficient being heated by the resistor Rs, its ohmic value decreases with each alternation of the AC supply voltage.
This decrease in the ohmic value of the resistor Ri has the consequence that the instantaneous value of the oscillation voltage to be applied to the control circuit of the triac to make it conductive increases with each half-wave, until it reaches, during a certain half-wave, a value close to the peak value of this oscillation voltage before the triac goes into the non-conduction state. During this last half-wave, the transient voltage resulting from the switching off of the triac at the instant tl will be the pulse whose amplitude is the largest in an operating cycle of the starter, and this pulse is applied to the terminals fluorescent lamp to start it.
If at the end of this first operating cycle the fluorescent lamp has not ignited, the starter stops to let the resistor R3 cool, then it repeats the same cycle as many times as necessary until the lamp ignition. Thus, at each attempt to start, the filaments of the lamp are always pre-heated and this pre-heating is carried out thanks to a triac mounted in series with the filaments and controlled so as to be conductive repeatedly for a period of time. predetermined.
In the event that the fluorescent lamp is deactivated, the starter operates as in the preceding case, that is to say in relaxation; thus, the average current flowing in the stabilization choke S and in the triac 4 will be very low and there will therefore be no risk of abnormal heating of this choke and of the triac.
The electronic choke described above is fully static and thermally controlled. There is therefore no mechanical adjustment to be made during its manufacture, nor any risk of deterioration of movable contacts because it does not include any. This presents an appreciable advantage over conventional starters using a bimetallic strip. The electronic starter according to the invention has many other advantages, among which there may be mentioned:
1) by acting on the resistance of a heating Rs, that is
say by acting on its ohmic value or its position
with respect to resistance to temperature coefficient
negative R3, it is possible to adjust the heating time
and, consequently, the time at the end of which the lamp starts
fluorescent.
2) If the fluorescent lamp does not come on, especially
ment if one of its filaments is cut, the starter stops
to work.
3) The fluorescent lamp cannot be turned off.
lumer if its filaments have been insufficiently preheated
(and assuming, however, that the heating time has
correctly determined), which results in a
good performance of fluorescent lamps equipped with
electronic starter according to the invention, vis-à-vis allu
successive mages (of the order of 100,000 ignitions instead of
40,000 for the classic glow starter).
4) The electronic starter according to the invention can be used
with compact lamp stabilization circuit
fluorescent. The ignition delay and lamp life
with respect to successive ignitions are therefore independent
the nature of the stabilization circuit.
5) The same choke circuit diagram can be used
for fluorescent lamps of different powers and
supplied at different voltages. This is how for
the different current ranges, it suffices to modify the
ohmic value of the heating resistor Rs, while
that for the different voltage ranges it suffices to
modify the ohmic value of resistor R2.
By way of purely indicative and in no way limiting example, with a view to producing the initiation of a fluorescent lamp having a power of 215 W and supplied at a voltage of 380 V, an electronic starter such as that shown in FIG. fig. 1 and whose components had the following values:
Triac 4.5 A / 800 V
Capacitor Cl 33 nF / 1000 V
Capacitor C2 22 nF / 250 V
Resistance Ri 100 ohms 1 W
Resistance R2 100 kiloohms 1 W
Resistance R3 C T N 150 kiloohms
Resistor R4 24 kiloohms 0.5 W
Resistance Rs 0.8 ohms
Figs. 3 to 5 illustrate variant embodiments of the electronic starter according to the present invention.
The embodiment shown in FIG. 3 differs from the embodiment shown in FIG. 1 by the fact that the resistor R2 has been removed and that the voltage-dividing bridge is here formed on the one hand by the resistor Ri and the capacitor Cl mounted in series between the terminal 1a and the intermediate tap 6 and, on the other hand on the other hand, by the resistance with negative temperature coefficient 3 and the heating resistor Rs mounted in series, this series assembly itself being connected in parallel to the capacitor C2, the armature of which opposite to that connected to the intermediate socket 6 is connected to terminal lb, while the point common to resistor R3 and resistor Rs is connected to the common electrode of triac 4.
In this embodiment, due to the low ohmic value of the resistor Rs, it can be assumed that the resistor Rs is again mounted in parallel with the capacitor
C2 in order to fix the tension which is applied to it, and, consequently, that which is applied to the diac 5.
The embodiment shown in FIG. 4 differs from that shown in FIG. 1 in that the voltage divider bridge is here formed on the one hand by the resistor Ri, the capacitor Cl and the resistor R2 connected in series between the terminal 1a and the intermediate tap 6 and, on the other hand, by the resistor with negative temperature coefficient R3 which is connected in parallel to the capacitor C2 whose armature opposite to that connected to the intermediate tap 6 is connected to the terminal lb. A capacitor C3 is connected in parallel on the series assembly formed by the resistor R2 and the capacitor C2. Here again, the resistor with a negative temperature coefficient R3 makes it possible to fix the voltage across the terminals of the capacitor C2.
The embodiment of FIG. 5 differs from that shown in FIG. 3 by the fact that the resistor with negative temperature coefficient R3 is here directly connected in parallel to the capacitor C2, without going through the heating resistor Rs, and by the fact that a capacitor C4 is connected in parallel on the series assembly consisting of capacitors Ci s and C2. Here again, the resistor with a negative temperature coefficient R3 makes it possible to fix the voltage across the terminals of the capacitor C2.
The electronic starters conforming to the variant embodiments shown in FIGS. 3 to 5 operate substantially in the same way as that shown in FIG. 1. In all cases, the resistance at negative temperature coefficient
R3 makes it possible to slide the potential of the intermediate tap 6 in a direction such that, at the end of a predetermined time interval after the closing of a switch placed in the supply circuit of the lamp, the voltage at the terminals of the capacitor C2 becomes lower than the threshold voltage of diac 5 in order to stop conduction of triac 4.
Although the embodiment of the electronic starter which has been described with reference to FIG. 1, and its variants described with reference to FIGS. 3 to 5 are applicable to the starting of fluorescent lamps of high power, supplied at 380 V, the triac used in these conditions must be of high power and able to withstand a relatively high maximum peak voltage.
Such triacs are relatively expensive, and it may then be preferable to use an electronic starter which comprises, according to a second embodiment of the invention, a second electronic bidirectional conduction switch, mounted in series with the first electronic switch to bidirectional conduction, and a second threshold tripping circuit for this second electronic switch, the capacitor of the first threshold tripping circuit and the means suitable for sliding the potential (the voltage across this capacitor) being common to the two circuits of threshold trigger.
This second embodiment will now be described, with reference to FIGS. 6 and 7 in which the same reference numbers have been used as in FIG. 1 to designate elements which are identical or play the same role as in the first embodiment shown in FIG. 1. As in the first embodiment, the bipolar electronic starter shown in FIG. 6 comprises an electronic switch with bidirectional conduction, which can be constituted, for example, by a triac 4A, as well as a threshold trigger circuit for sending a control pulse to the trigger of the triac 4A.
This threshold trigger circuit is essentially composed of a threshold diode, for example a diac 5A, one of the electrodes of which is connected to the trigger of the triac 4A, while its other electrode is connected to one of the reinforcements of a capacitor C2. This armature of capacitor C2 is also connected to an intermediate tap 6A of a voltage divider bridge comprising a specific means for sliding the potential of intermediate tap 6A in a direction such as the voltage at which capacitor C2 is charged at each alternation of the alternating supply voltage, becomes, at the end of a predetermined time for which the voltage applied to the fluorescent lamp L is normally sufficient to cause its ignition, below the tripping threshold of the diode 5A.
This means can be for example constituted by a resistor R3 with a negative temperature coefficient, connected in parallel with the capacitor C2 and placed in thermal relation with a heating resistor Rs, itself connected in series with the triac 4A.
The bipolar electronic starter shown in fig. 6 further comprises a second electronic switch with bidirectional conduction, constituted for example by a second triac 4B, and a second threshold trigger circuit identical to the first threshold trigger circuit, to send control pulses to the trigger of the second triac 4B; furthermore, the capacitor C2, the resistor R3 with a negative temperature coefficient and the heating resistor Rs are common to the two threshold trigger circuits.
The threshold diode, for example a diac 5B, of the second threshold trigger circuit is connected between the trigger of the triac 4B and the other armature of the capacitor C2
The two triacs 4A and 4B are mounted in opposition with the interposition between them of the heating resistor Rs, the two triacs and the heating resistor forming a series assembly which is connected between the two terminals la and lb of the starter.
The resistor R3 with a negative temperature coefficient is connected in parallel to a resistor R7, the parallel assembly thus formed being itself connected in series with two other resistors R6A and R6B, between these two resistors, the series assembly thus formed being itself. even connected in parallel to capacitor C2. The values of resistors R3, R6A, R6B, R7 are chosen such that the equivalent resistance of the aforementioned series assembly has a value such that, after ignition of the fluorescent lamp L, the voltage at which the capacitor C2 is charged , at each alternation of AC supply voltage, remains below the threshold voltage of diacs 5A and 5B in order to maintain the two triacs 4A and 4B in the off state.
The voltage dividing bridges of the two threshold tripping circuits are completed by resistor R2A, connected between junction point 6A and terminal la, by resistor
R2B, connected between junction point 6B and terminal lb. Further, a capacitor C1 and a resistor Rs are connected in series between the terminal la and the terminal lb of the starter.
The electronic starter shown in fig. 6 operates in exactly the same way as that shown in FIG. 1, so that it was not considered useful to describe its operation.
Fig. 7 shows a variant of the embodiment shown in FIG. 6. In this variant, the heating resistor Rs is not connected directly to the common electrode of the triac 4A, but to an auxiliary terminal 7, while the common electrode of the triac 4A is connected to another terminal. auxiliary 8. The two auxiliary terminals 7 and 8 can be connected to each other selectively by a removable short-circuit member, for example a jumper or a connection strip 9, in which case the circuit obtained is then equivalent to circuit shown in fig. 6, or by the respective filaments 3 and 2, connected in series, of two fluorescent lamps Li and L2 mounted in series between the two main terminals 1a and 1b of the starter.
Thus, by a very simple modification of the circuit shown in FIG. 6, that is to say by adding the two auxiliary terminals 7 and 8, and the removable short-circuit member 9, it is possible to obtain a bipolar electronic starter which can be used both for starting of a single fluorescent lamp connected between the terminals la and lb, the short-circuit member 9 then being in place on the auxiliary terminals 7 and 8, that to start two fluorescent lamps Li and L2 mounted in series, the member of short-circuit 9 being removed, the filaments 2 and 3 of the lamp Li being respectively connected to the terminal 1a and to the terminal 8, while the filaments 2 and 3 of the fluorescent lamp L2 are respectively connected to the terminal 7 and to the terminal lb, the filament 3 of the lamp Li and the filament 2 of the lamp L2 being themselves connected in series.
It is moreover of course understood that the embodiments which have been described above have been given by way of purely indicative example and in no way limiting, and that numerous modifications can be made without departing from the scope of the present invention. . This is how, in particular, other means could be used to slide the potential of the intermediate plug 6 in the manner indicated above. For example, instead of the resistor with negative temperature coefficient R3, one could provide a resistor with fixed ohmic value, and instead of the resistor with fixed ohmic value R2 (fig. 1), one could provide a resistor with positive temperature coefficient placed in heat transfer relation with the heating resistance Rs.