EP0516545A1 - Dispositif d'amorçage électronique pour tubes fluorescents - Google Patents

Dispositif d'amorçage électronique pour tubes fluorescents Download PDF

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EP0516545A1
EP0516545A1 EP92401462A EP92401462A EP0516545A1 EP 0516545 A1 EP0516545 A1 EP 0516545A1 EP 92401462 A EP92401462 A EP 92401462A EP 92401462 A EP92401462 A EP 92401462A EP 0516545 A1 EP0516545 A1 EP 0516545A1
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ballast
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EP92401462A
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Norberto Miguel Mulieri
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Compania Kelmas SA
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Compania Kelmas SA
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
    • H05B41/044—Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices

Definitions

  • the present invention relates to an electronic ignition device for fluorescent tubes and more particularly to a solid state circuit which, by replacing the ignition or trigger devices, allows optimal ionization of the gas in the fluorescent tubes.
  • group 1 there are the conventional priming devices, those which comprise a rare gas at low pressure and which comprise a pair of electrodes, one of which is formed by two bimetallic blades having different coefficients of expansion. They are connected to the four terminals of the fluorescent tube and cause the ignition by the production of a current overvoltage which establishes the discharge inside the tube.
  • they are simple and inexpensive, they have a series of drawbacks: they have a much shorter useful life than that of the fluorescent tube, they are unable to absorb a variation in the supply voltage; they have a slow operating cycle, between 2 and 4 seconds, which causes the tube terminals to overheat, which shortens the useful life of this tube, and causes blackening at the ends of the tube.
  • group 2 there are a variety of devices that use solid state components to replace conventional priming devices. Some are composed of a semiconductor device active, for example of a high voltage transistor which behaves like a switch. They have the disadvantage of generating radio interference, which produces annoying noises in radio receivers and televisions located in the vicinity of the tube. Others use TRIACS or thyristors as switches but they pose problems of lighting the tube in low temperature conditions.
  • Rapid-Start there are high-voltage inductive starting devices which are commercially available under the designation "Rapid-Start” or "RS”, and consist of a special transformer and a special inductor mounted on a module and pre-connected in the lighting device.
  • This apparatus further includes an auxiliary external trip device connected to earth.
  • the "Rapid-Start" are connected to the four terminals of the fluorescent tube. They have the disadvantage of a substantially higher cost and, because the elements which compose it are bulky, they have a dimension which is suitably greater than that of other initiating devices.
  • This priming circuit is connected, like all the others, to the four terminals of the fluorescent tube.
  • the object of the present invention is therefore to achieve priming and frank lighting of fluorescent tubes with conventional ballasts, even under unfavorable low voltage conditions or in the event of interruption of one of the filaments of the tube.
  • Another object of the present invention is to obtain a stable ignition continuity, despite the voltage drops which may occur in the power source or in the line.
  • Another object of the present invention is to achieve a considerable reduction in installation costs, by making the connection of the device for initiating the ballast and the line through a single terminal at each end of the tube. In other words, less cable is used to connect the lighting devices.
  • Another object of the present invention is to ensure the lighting of fluorescent tubes without producing noise or interference in the sector, any more than in radio receivers, televisions or computers located near the place of installation of these tubes.
  • the subject of the invention is therefore an electronic ignition device for fluorescent tubes, of the type of those which are connected in parallel with said tube and in series with a ballast, characterized in that it is composed of a hybrid switch with the solid state, replenished by a line sampling device and filter assembly and by a pulse attenuator, connected in series, the inputs of said hybrid switch and said line sampling device and filter assembly being connected to a terminal, and the outputs of said hybrid switch being connected to a pulse generator, the output of which is connected to a second terminal, said terminals being intended to be connected to the line, to the ballast and to the shunted terminals of the fluorescent tube (one at each end of the tube).
  • the electronic ignition device 1 object of the invention comprises a hybrid solid state switch 2, which comprises a stage of the TRIAC type, and which is connected to a pulse generator 3, which transmits pulse packets which allow the fluorescent tube to ignite and ignite, even under low voltage conditions (150V).
  • the pulse generator 3 is controlled by the hybrid solid state switch 2, which in turn is controlled by a pulse attenuator 4 activated by a line sampling device and filter 5 assembly.
  • the electronic priming device 1 is calibrated to work almost at the limit of the voltage transmission produced by the ballast 6 (reactive effect), a function performed by the assembly of line sampling device and filter 5, or the filter stage fulfills the protection functions, the electronic priming device 1 abandoning its active stage when the reactive effect occurs, to remain connected to the line in a stand-by situation on the supply line.
  • the electronic priming device 1 is further provided with an indicator light 7 which indicates that there is a voltage in the supply line, and that the installation has been carried out correctly and which, in turn, fulfills the function of absorbing the voltage peaks which reach the input of the hybrid switch 2 and the pulse attenuator 4.
  • the electronic ignition device 1 is connected in parallel, by a unipolar cable, to the shunted terminals of the fluorescent tube T, and in series with the ballast 6.
  • the fluorescent tubes ignite and ignite through a single terminal at each end of the tube, this which eliminates the need to install traditional sockets, and a significant saving is obtained (wiring reduced by 50%).
  • the ideal working requirements for the electronic ignition device according to the invention are contained in the general conditions of 220 ⁇ 5V, 50 H Z , and the temperatures between -5 ° C and + 40 ° C, but it has been found that, if these conditions are modified, the ignition of the tubes is carried out under acceptable conditions which can even improve the operating levels of the tubes fitted with conventional priming devices.
  • the filter element eliminates the noise signals and the harmonics emitted by the ballast and which contaminate the supply network.
  • the Applicant has carried out various tests, and has found that with the electronic ignition device according to the invention, the fluorescent tube is primed with voltages from 152 V.
  • the Applicant has also carried out endurance tests, noting that the ignition device easily withstands more than 200,000 ignition cycles, with a maximum frequency of approximately 350 cycles per minute.
  • the electronic ignition device is mounted on a printed circuit and the connection terminals (A and B) of this circuit are compatible with conventional sockets.
  • the pulse generator 3 is constituted by a bidirectional module of the TRIAC type (from 80V, 6 A to 12 A), which is connected in series with a group of capacitors whose capacitive value is between 0.60 ⁇ f and 3 ⁇ f , in accordance with the usage specifications, and which has 650 V insulation to support the peaks and harmonics to which it is exposed at the time of ignition.
  • the bidirectional module (TRIAC) is controlled through its door by the pulse attenuator 4, to which it is connected by a DIAC element of 30V is 200 mA.
  • This pulse attenuator 4 consists of a set of resistors and paired capacitors connected to the set of line sampling device and filter 5.
  • the stage of the line sampling device is formed by a voltage divider with resistors which supplies the indicator light 7 and connects the pulse attenuator 4 and the pulse generator 3 to the line. or ballast 6.
  • the filter stage of the line sampling device and filter 5 assembly is of the RC (resistance-capacitor) type in series, suitably tuned with capacitance values between 0.045 uf, 630V and 0.01 uf, 400V, and with resistance values between 33 ohms and 100 ohms; it is used to protect the network from harmonics and resonances generated by the tube and the ballast during ignition.
  • RC resistance-capacitor
  • the light indicator 7 consists of a neon bulb.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Dispositif d'amorçage électronique pour tubes fluorescents, du type de ceux qui sont connectés en parallèle avec le tube et en série avec un ballast. Ce dispositif est composé d'un commutateur hybride à l'état solide, réalimenté par un ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre et par un atténuateur d'impulsions, connectés en série, les entrées du commutateur hybride et de l'ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre étant connectées à une borne, et les sorties du commutateur hybride étant connectées à un générateur d'impulsions, dont la sortie est connectée à une seconde borne. Ces bornes sont destinées à être connectées à la ligne, au ballast et aux bornes shuntées du tube fluorescent.

Description

  • La présente invention se rapporte à un dispositif d'amorçage électronique pour tubes fluorescents et plus particulièrement à un circuit à l'état solide qui, en remplaçant les dispositifs d'amorçage ou de déclenchement permet une ionisation optimale du gaz des tubes fluorescents.
  • On connaît actuellement différents modes d'allumage des tubes fluorescents, que l'on peut diviser en quatre groupes principaux.
    • 1) par chauffage d'un filament (mécaniques) ;
    • 2) par chauffage d'un filament (électronique) ;
    • 3) inductifs à haute tension, connus sous la désignation de "Rapid-Start" ; et
    • 4) ballasts électroniques (générateurs de fréquences).
  • Dans le groupe 1), on trouve les dispositifs d'amorçage classiques, ceux qui comprennent un gaz rare à basse pression et qui comportent une paire d'électrodes, dont l'une est formée de deux lames bimétalliques possédant des coefficients de dilatation différents. Ils sont connectés aux quatre bornes du tube fluorescent et provoquent l'allumage par la production d'une surtension de courant qui établit la décharge à l'intérieur du tube. Bien qu'ils soient simples et de faible coût, ils présentent une série d'inconvénients : ils sont d'une vie utile beaucoup plus courte que celle du tube fluorescent, ils sont incapables d'absorber une variation de la tension d'alimentation ; ils ont un cycle de fonctionnement lent, entre 2 et 4 secondes, ce qui provoque une surchauffe des bornes du tube, laquelle raccourcit la vie utile de ce tube, et provoque un noircissement aux extrémités du tube.
  • Dans le groupe 2), on trouve une diversité de dispositifs qui utilisent des composants à l'état solide pour remplacer les dispositifs d'amorçage classiques. Certains sont composés d'un dispositif semi-conducteur actif, par exemple d'un transistor à haute tension qui se comporte comme un interrupteur. Ils ont l'inconvénient d'engendrer des interférences radio, ce qui produit des bruits gênants dans les récepteurs radiophoniques et les téléviseurs situés dans le voisinage du tube. D'autres utilisent des TRIACS ou thyristors comme interrupteurs mais ils posent des problèmes d'allumage du tube dans les conditions de basse température.
  • On connaît le brevet argentin n° 216 722 qui, en vue de résoudre les inconvénients précités, ajoute à l'élément interrupteur un condensateur monté en série. Bien que cette disposition remplisse la condition d'allumage du tube, cet allumage provoque, en raison de la capacité du condensateur, une détérioration prématurée des filaments du tube fluorescent et cesse de fonctionner, l'étage de chauffage perdant sa continuité.
  • Dans le groupe 3), on trouve les dispositifs d'amorçage inductifs à haute tension qui se trouvent dans le commerce sous la désignation de "Rapid-Start" ou "R.S.", et sont constitués par un transformateur spécial et une bobine de self spéciale montés sur un module et préconnectés dans le dispositif d'éclairage. Cet appareil comprend en outre un dispositif de déclenchement extérieur auxiliaire connecté à la terre.
  • Il est évident que, comme tous les dispositifs précédents, les "Rapid-Start" sont connectés aux quatre bornes du tube fluorescent. Ils présentent l'inconvénient d'un coût sensiblement supérieur et, du fait que les éléments qui le composent sont volumineux, ils présentent une dimension convenablement supérieure à celle des autres dispositifs d'amorçage.
  • Dans le groupe 4), on trouve les ballasts électroniques émetteurs de haute fréquence, sans étages d'amorçage, et qui remplacent ou éliminent les ballasts inductifs (réactances). Bien que ce dispositif fonctionne correctement, son utilisation exige le remplacement de l'installation classique, ce qui revient plus cher que l'utilisation des dispositifs d'amorçage précédents. Ils sont plus chers et leur réparation en cas de panne est compliquée. En outre, ils produisent des séries d'interférences dans les récepteurs radiophoniques et les ordinateurs. On connaît aussi, conformément à ce qui a été divulgué par le brevet argentin n° 235 265, un circuit d'amorçage électronique basé sur un interrupteur à l'état solide destiné à allumer les tubes fluorescents, et qui comprend un thyristor servant à fournir un courant adéquat de chauffage des bornes, et une branche capacitive active destinée à engendrer une série d'impulsions de surtension entre les électrodes du tube.
  • Son inconvénient consiste en ce qu'il n'allume pas sous basse tension et qu'il oscille avec les systèmes de variateur. Son fonctionnement est basé sur la continuité des filaments du tube.
  • Ce circuit d'amorçage est connecté, comme tous les autres, aux quatre bornes du tube fluorescent.
  • Le but de la présente invention est donc de parvenir à l'amorçage et à l'allumage franc de tubes fluorescents avec des ballasts classiques, même dans des conditions défavorables de basse tension ou dans les cas d'interruption de l'un des filaments du tube.
  • Un autre but de la présente invention est d'obtenir une continuité stable d'allumage, en dépit des baisses de tension qui peuvent se manifester dans la source d'alimentation ou dans la ligne.
  • Un autre but de la présente invention est de réaliser une réduction considérable des coûts d'installation, en effectuant la connexion du dispositif d'amorçage du ballast et de la ligne à travers une seule borne à chaque extrémité du tube. C'est-à-dire qu'on utilise moins de câble pour le branchement des dispositifs d'éclairage.
  • Le fait que le tube est connecté par une seule borne à chacune de ses extrémités, c'est-à-dire qu'on amorce le tube à l'aide de "pointes froides", donc sans chauffage des filaments, permet de réaliser une économie sur l'énergie absorbée à l'amorçage. Cette économie est très importante dans les endroits où il existe de grands nombres de tubes.
  • On allonge également la vie utile des filaments du tube.
  • Un autre but de la présente invention est d'assurer l'allumage de tubes fluorescents sans produire de bruit ni d'interférences dans le secteur, pas davantage que dans les récepteurs radiophoniques, téléviseurs ou ordinateurs situés à proximité du lieu d'installation de ces tubes.
  • L'invention a donc pour objet un dispositif d'amorçage électronique pour tubes fluorescents, du type de ceux qui sont connectés en parallèle avec ledit tube et en série avec un ballast, caractérisé en ce qu'il est composé d'un commutateur hybride à l'état solide, réalimenté par un ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre et par un atténuateur d'impulsions, connectés en série, les entrées dudit commutateur hybride et dudit ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre étant connectées à une borne, et les sorties dudit commutateur hybride étant connectées à un générateur d'impulsions, dont la sortie est connectée à une seconde borne, lesdites bornes étant destinées à être connectées à la ligne, au ballast et aux bornes shuntées du tube fluorescent (une à chaque extrémité du tube).
  • D'autres caractéristiques et avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 montre un schéma bloc du dispositif d'amorçage électronique selon l'invention ; et
    • la figure 2 montre un schéma de connexion de ce dispositif d'amorçage.
  • Le dispositif d'amorçage électronique 1 objet de l'invention comprend un commutateur hybride à l'état solide 2, qui comprend un étage du type TRIAC, et qui est connecté à un générateur d'impulsions 3, lequel émet des paquets d'impulsions qui permettent l'amorçage et l'allumage du tube fluorescent, même dans des conditions de basse tension (150V). Le générateur d'impulsions 3 est commandé par le commutateur hybride à l'état solide 2, lequel est à son tour commandé par un atténuateur d'impulsions 4 activé par un ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre 5.
  • Le dispositif d'amorçage électronique 1 est étalonné pour travailler presque à la limite de la transmission de tension que produit le ballast 6 (effet réactif), fonction que réalise l'ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre 5, ou l'étage filtre remplit les fonctions de protection, le dispositif d'amorçage électronique 1 abandonnant son étage actif lorsque l'effet réactif se produit, pour rester connecté à la ligne en situation de stand-by sur la ligne d'alimentation.
  • Le dispositif d'amorçage électronique 1 est en outre muni d'un témoin lumineux 7 qui indique qu'il existe une tension dans la ligne d'alimentation, et que l'installation a été réalisée correctement et qui, à son tour, remplit la fonction consistant à amortir les pics de tension qui atteignent l'entrée du commutateur hybride 2 et l'atténuateur d'impulsions 4.
  • Comme on peut le voir sur la figure 2, le dispositif d'amorçage électronique 1 selon l'invention est connecté en parallèle, par un câble unipolaire, aux bornes shuntées du tube fluorescent T, et en série avec le ballast 6.
  • Il est important de souligner que, grâce à l'invention, les tubes fluorescents s'amorcent et s'allument à travers une seule borne à chaque extrémité du tube, ce qui rend inutile l'installation de douilles traditionnelles, et on obtient une économie importante (câblage réduit de 50 %).
  • On réalise également une économie sur l'énergie absorbée à l'amorçage, puisqu'il ne se produit pas de chauffage des filaments du tube fluorescent. Cette économie est substantielle dans les locaux où il y a de grands nombres de tubes. Cette suppression de l'utilisation des filaments apporte un avantage additionnel en ce que ces filaments ne risquent pas de brûler sous l'effet de l'utilisation du dispositif d'amorçage.
  • Les exigences idéales de travail pour le dispositif d'amorçage électronique selon l'invention sont contenues dans les conditions générales de 220 ± 5V, 50 HZ, et les températures comprises entre -5°C et +40°C, mais on a constaté que, si ces conditions sont modifiées, l'allumage des tubes se réalise dans des conditions acceptables qui peuvent même améliorer les niveaux de fonctionnement des tubes équipés de dispositifs d'amorçage classiques.
  • On a obtenu les résultats suivants, lors d'essais sur des tubes fluorescents de 40W :
    Figure imgb0001
  • On observe que l'élément filtre élimine les signaux de bruit et les harmoniques émis par le ballast et qui contaminent le réseau d'alimentation.
  • La demanderesse a effectué divers essais, et a constaté qu'avec le dispositif d'amorçage électronique selon l'invention, on obtient l'amorçage du tube fluorescent avec des tensions à partir de 152 V.
  • La demanderesse a également effectué des épreuves d'endurance, en constatant que le dispositif d'amorçage résiste sans problème à plus de 200 000 cycles d'allumage, avec une fréquence maximum d'environ 350 cycles par minute.
  • Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif d'amorçage électronique est monté sur un circuit imprimé et les bornes de connexion (A et B) de ce circuit sont compatibles avec les douilles classiques.
  • Le générateur d'impulsions 3 est constitué par un module bidirectionnel du type TRIAC (de 80V, 6 A à 12 A), qui est connecté en série avec un groupement de condensateurs dont la valeur capacitive se situe entre 0,60 µf et 3 µf, conformément aux spécifications d'usage, et qui possède un isolement de 650 V pour supporter les pics et harmoniques auxquels il est exposé au moment de l'amorçage. Le module bidirectionnel (TRIAC) est commandé à travers sa porte par l'atténuateur d'impulsions 4, auquel il est connecté par un élément DIAC de 30V est 200 mA.
  • Cet atténuateur d'impulsions 4 est constitué par un ensemble de résistances et de condensateurs appairés et connectés à l'ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre 5.
  • L'étage du dispositif de prélèvement de ligne est formé par un diviseur de tension à résistances qui alimente le témoin lumineux 7 et relie l'atténuateur d'impulsions 4 et le générateur d'impulsions 3 à la ligne ou au ballast 6.
  • L'étage filtre de l'ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre 5 est du type R-C (résistance-condensateur) en série, syntonisé convenablement avec des valeurs de capacité comprises entre 0,045 uf, 630V et 0,01 uf, 400V, et avec des valeurs de résistance comprises entre 33 ohms et 100 ohms ; il sert à protéger le réseau des harmoniques et des résonances engendrées par le tube et le ballast lors de l'allumage.
  • L'indicateur lumineux 7 est constitué par une ampoule de néon.

Claims (5)

  1. Dispositif d'amorçage électronique pour tubes fluorescents, du type de ceux qui sont connectés en parallèle avec ledit tube et en série avec un ballast, caractérisé en ce qu'il est composé d'un commutateur hybride à l'état solide, réalimenté par un ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre et par un atténuateur d'impulsions, connectés en série, les entrées dudit commutateur hybride et dudit ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre étant connectées à une borne, et les sorties dudit commutateur hybride étant connectées à un générateur d'impulsions, dont la sortie est connectée à une seconde borne, lesdites bornes étant destinées à être connectées à la ligne, au ballast et aux bornes shuntées du tube fluorescent.
  2. Dispositif d'amorçage électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites bornes du dispositif d'amorçage sont compatibles avec les douilles classiques.
  3. Dispositif d'amorçage électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur d'impulsions est composé d'un module bidirectionnel du type TRIAC, connecté en série avec un groupement de condensateurs, ledit groupement étant muni d'un isolement de 650V.
  4. Dispositif d'amorçage électronique selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que ledit ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre est composé d'un étage de détection de ligne, qui est composé d'un diviseur à résistances de polarité quelconque, et d'un étage et filtre qui est du type R-C (résistance-capacité) en série, la sortie dudit ensemble dispositif de prélèvement de ligne et filtre étant connectée à la porte du module bidirectionnel du type TRIAC à travers un DIAC.
  5. Dispositif d'amorçage électronique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est connecté à la ligne, au ballast au tube fluorescent par deux câbles unipolaires.
EP92401462A 1991-05-31 1992-05-27 Dispositif d'amorçage électronique pour tubes fluorescents Withdrawn EP0516545A1 (fr)

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