Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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BALLAST ÉLECTRONI~ ~b~ UBE FLUORESCENT
~.....
La présente invention a pour objet un ballast
électronique pour tube fluorescent.
Dans la divulgation et les revendications qui
suivent, on entend par "tube fluorescent" non seulement les
tubes fluorescents en tant que tels, mais aussi tout autre
genre de lampes à arc. On comprendra donc que l'invention
n'est pas exclusivement limitée aux tubes fluorescents mais
lo utilisable avec n'importe quel genre de lampes ~ arc.
Dans la divulgation et les revendications qui
suivent, on entend également par 'Iballast" tout genre
d'appareil destiné à alimenter en courant l'arc se formant
à l'intérieur d'un tube fluorescent.
La grande majorité des ballasts actuellement
utilieés sont de type "magnétique", ce qui implique
notamment l'utilisation d'un gros transformateur inductif.
Récemment, plusieurs sociétés telles que PHILIPS,
ADVANCE ou SIEMENS, ont introduit sur le marché des
ballasts de type "électronique" dont le principal avantage
est de consommer près de 30% en moins d'énergie que les
ballasts magnétiques. Ces ballasts électroniques sont
toutefois de structure assez compliquée, ce qui les rend
très-chers. En outre, ils ne sont pas utilisables avec un
graduateur conventionnel et n'offrent donc pas la
possibilité de faîre varier a volonté l'intensité de la
lumière dans les cas où ceci est requis.
La présente invention a pour objet un ballast de
type électronique qui contourne chacun des problèmes ci~
dessus mentionnés dans la mesure où, d'une part, il est de
structure très simple, ce qui le rend très pas cher à
produire et donc commercialiser, ét o~, d'autre part, sa
structure le rend autrement utilisable avec n'importe
graduateur de lumière de type conventionnel.
Le ballast selon l'invention a comme
2 ~ ~ a ~ 9 3
s
. ..
particularité principale de jumeler deux modes de
fonctionnement, lui permettant dans un premier temps
d'amorcer la lampe à arc et, dans un deuxième temps, de la
maintenir alimentée par la source de courant.
Il est connu que pour amorcer une lampe à arc il
est nécessaire de produire à ses bornes une tension plus
élevée que celle exigée, lors de son fonctionnement
continu. Cette tension appelée tension d'amorçage, doit
atteindre, dépendant du type de lampes utilisées, plusieurs
lo centaines de volts et parfois dans certains cas, quelques
milliers de volts. De plus, cette tension d'amorçage doit
être limitée en courant afin de ne pas détruire la lampe.
Selon l'invention ce double mode de
fonctionnement est obtenu grâce à la présence d'un circuit
,, . . ~ .
oscillateur bi-mode.
L'invention a donc plus précisément pour objet un
ballast électronique pour tube fluorescent, comprenant~
a) un circuit oscillateur bi-mode comprenant~
- un circuit syntonisé formé d'un transformateur inductif
servant à -transmettre la puissance d'un réseau
d'alimentation au tube~fluorescent et d'un condensateur de
syntonisation aux bornes duqùel le tube fluorescent est
, branch~, ce condensateur de syntonisation permettant de
créer la tension requise à l'amorce dudit tube fluorescent,
- un transformateur saturable connecté au circuit syntonisé
pour fixer la fréquence de commutation, et
- un jeu de transistors de commutation adéquatement
connectés aux bornes du transformateur saturable,
b) un circuit de démarrage pour induire une impulsion
à la base de l'un des deux transistors de commutation en
vue de démarrer le circuit oscillateur; et
c) un circuit de stockage pour stocker de l'énergie en
une vue de garder le circuit oscillateur en fonction entre
chacune des demi-périodes d'alimentation du réseau, ce
circuit de stockage incluant un condensateur de stockage
'.''`''.'~
'~' 'i!; 2 ~9 ~ 7 9 3
alimenté via un pont de rectification par un enroulement
secondaire du transformateur i~lductif, la régulation étant
ainsi obtenue au moyen du voltage de fonctionnement du tube
de fluorescent.
Selon un premier mode de réalisation préf~rentiel
de l'invention, le ballast ci-dessus décrit comprend aussi~
d) un circuit d'auto-arrêt pour stopper le circuit
oscillateur lorsque le tube fluorescent devient inopérant,
ce circuit d'auto-arrêt incluant un circuit SCR servant de
crow-bar au circuit oscillateur en stoppant ce dernier
pendant une période de temps déterminée par le temps de
décharge du condensateur, et une diode avalanche pour
l'amor~age du circuit SCR.
Selon un autre mode possible de réalisation
préférentiel, le ballast peut comprendre en outre:
e) un circuit permettant d'alimenter les filaments du
tube fluorescent lorsque celui-ci est du type "rapid~
start", ce circuit d'alimentation incluant un autre
enroulement secondaire pr~evu clans le transformateur
inductif de puissance.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de
la description plus détaillée qui va suivre, faite en ce
référant aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 est une repr~sentation schématique des
principaux éléments du circuit oscillateur bi-mode du
ballast selon l'invention;
la figure 2 est une représentation plus détaillée du
circuit illustré sur la figure l; et
la figure 3 est une représentation similaire à celle
de la figure 2, montrant le même circuit équipé d'un sous~
circuit permettant d'alimenter les filaments d'un tube
fluorescent de type "rapid-start".
Le ballast électronique selon l'invention tel
qu'illustrée sur les dessins annexés comprend en tout
premier lieu un circuit oscillateur à deux modes constitués
.
. ' , .. .
2ng~793
des éléments suivants~
- deux transistors de commutations Q1 et Q2; -~
- un transformateur saturable L2 fixant la fréquence de
commutation en régime normal; `~
- un transfo:rmateur inductif d'interface L3 servant à
transmettre la pu:issance au tube fluorescent L;
- un condensateur de syntonisation C4 permettant de
créer la tension requise à l'amorce des tubes fluorescents;
- des diodes D1? et D13 prévenant les tensions inverses
aux bornes des transistors;
- - des résistances R6 et R8 servant de limiteurs de
courant;
- des résistances et diodes Rs~ D9 et R7, D10 formant
des circuits limiteurs de saturation;
- des résistanc~es et condensateurs R15, C7 et R16, C8
servant d'amortisseurs d'oscillations secondaires; et
- des condensateurs C5 et C6 de filtration du courant
contenu, servant égal~ment de référence au transformateur.
Ce circuit oscillateur bi-mode fonctionne comme :~
suit~
ler mode de fonctionnement:
Avant et durant l'amorce de la lampe, la ~ ~`
fréquence d'oscillation de ce circuit est principalement
déterminée par le circuit syntonisé formé par L3 et C4.
;~25 Lors de sa mise en marche, tant que la lampe L branchée aux
bornes de C4 n'est pas amorcée, la tension apparaissant aux
bornes de L3 et/ou C" augmentera (fonction naturelle d'un
circuit oscillateur, syntonisé série). Si la lampe n'est
pas présente ou non fonctionnelle dans le circuit, cette
tension augmentera jusqu'~ ce qu'elle rejoigne un plafond
préétablie par la saturation de l'inductance L3.
2ième mode de fonctionnement:
Au moment où la lampe est amorcée, l'oscillateur
se désyntonise vers une fréquence plus basse. Cette
2~379~
~
: ,. . ..
dérivation en fréquence est limitée en fonction du temps de
saturation de L2, forçant ainsi l'oscillateur à garder une
fréquence de commutation préétablie. Selon l'invontion,
cette fréquence de commutation est bien sûr choisie de
telle sorte que le circuit fasse apparaître aux bornes de
la lampe le courant nécessaire à son fonctionnement
permanent. ~ -
Comme on peut bien sûr le comprendre, le circuit
oscillateur selon l'invention se doit d'être amorcé dès que
: - ~ ,- .
lo l'on cherche à allumer la lampe.
Le ballast électronique selon l'invention
comprend donc, à cette effet, un circuit de démarrage formé
de:
- une diode avalanche DIAC-1 produisant une impulsion
à la base du transistor Qz via une résistance R8, cette
impulsion induite faisant fonction de démarrage;
- un circuit d'intégration constitué d'un condensateur
C3 et d'une résistance R4, servant ~ l'énergie de
l'impulsion; et
20- une diode D11 inhibiteur d'impulsion lorsque le
circuit oscillateur devient en fonction.
~ ~ .
Lorsque le circuit oscillateur est en opération,
il se doit d'être maintenu en fonction de façon permanente
afin de ne pas désamorcer le ou les fluorescents ~ chacune
des demi-périodes de l'alimentation (réseau). Cette
caractéristique est primordiale au fonctionnement de
l'appareil, pour lui permettre d'obtenir un contenu
harmoniques de courant d'alimentation selon les normes
établies.
30Le ballast électronique selon l'invention
comprend donc également un circuit destiné à stocker de
l'énergie pour garder le circuit d'oscillation en fonction
entre chacune des demi-périodes de l'alimentation (réseau).
Ce circuit de stockage inclut un condensateur Cz servant à
stocker l'énergie. Bien sûr, cette énergie se doit d'être
;: ~ 2 Q ~ 5 7 9 3
régularisée afin d'obtenir un fonctionnement stable du
circuit oscillateur. Le circuit de stockage se doit donc
d'induire une régulateur.
Selon l'invention, on utilise comme régulateur le
voltage naturel de fonctionnement du tube fluorescent. A
cet effet, le condensateur Cz est alimenté via un pont de
rectification D5~78 par un enroulement secondaire du
transformateur de puissance L3. Le voltage de
fonctionnement au~ bornes du tube fluorescent par couplage
magnétique dans L3 devient alors le régulateur de tension de
- charge de C2.
Dans ce circuit de stockage, la tension aux
bornes de C2 est supérposée à celle du réseau et prévient
ainsi que le voltage d'alimentation devienne inférieur au
voltage de charge de C2. De cette façon le voltage résiduel
de l'alimentation n'est jamais inférieur au voltage de C2,
ce voltage étant suffisant pour garder en fonction
permanente l'oscillateur d'alimentation des tubes
fluorescents.
On comprendra que grâce à ce stockage d'énergie
dans le condensateur C2 qui empêche l'extinction de l'air
dans le tube fluorescent il devient possible d'utiliser un
graduateur conventionnel (non illustré) permettant ds faire
varier l'intensité de la lumière.
Le ballast selon l'invention peut encore
comprendre un circuit permettant d'alimenter les filaments
du tube fluorescent lorsque celui-ci est du type "rapid-
start". A cet effet, on peut utiliser un voltage
régularisé dérivé d'un autre enroulement secondaire du
transformateur de puissance L3, tel qu'il est illustré sur
la Figure 3.
Le ballast selon l'invention peut enfin
comprendre, de façon facultative, un circuit d'auto-arrêt
permettant de stopper le circuit oscillateur lorsque le
tube fluorescent devient inopérant. Ce circuit d'auto-
,,~
720~a793 .,.. ~
arrêt est composé de~
- un circuit SCR~ servant de "crow-bar" à
l'oscillateur;
- une diode avalanche DIAC-2 pour l'amorçage de SCR~
- un condensateur de filtration C9;
- - une diode de protection D1s empêchant un voltage
inverse; et -',''~
des résistanceS R9,10,11,12,13, Conventionnelles à ce
genre de circuit. '. ~,~.,,
Le fonctionnement de ce circuit d'auto-arrêt .~
- s'amorce par la lecture du voltage aux bornes de C2. - ~,.. "''
Lorsque le tube fluorescent est inopérant, la tension aux
bornes de C2 augmente (voir mode 1). AU niveau prédéterminé
par le voltage d'amorçage de DIAC-z~ le SCRl est amorcé. Ce ;
dernier via la résistance R13 stoppe l'oscillateur pendant ,~
une période déterminee par le temps de décharge de C2.
Lorsque C2 est suffisamment déchargé, SCR1 se déamorce, .
permettant à l'oscillateur de redémarrer. C2 alors se ,'
recharge et tant que le tubes fluorescent défectueux n'a
pas été remplacé, le même processus perpétue. '~
