EP1931179A1 - Dispositif à éclairage variable à diodes électroluminescentes - Google Patents

Dispositif à éclairage variable à diodes électroluminescentes Download PDF

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EP1931179A1
EP1931179A1 EP07122131A EP07122131A EP1931179A1 EP 1931179 A1 EP1931179 A1 EP 1931179A1 EP 07122131 A EP07122131 A EP 07122131A EP 07122131 A EP07122131 A EP 07122131A EP 1931179 A1 EP1931179 A1 EP 1931179A1
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EP
European Patent Office
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light
group
emitting diodes
switch
diodes
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EP07122131A
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German (de)
English (en)
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EP1931179B1 (fr
Inventor
Jean-Louis Lovato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Publication date
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Publication of EP1931179A1 publication Critical patent/EP1931179A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

Definitions

  • the present invention relates to a device with variable illumination.
  • the variable lighting device according to the invention comprises in particular several groups of light-emitting diodes.
  • a lighting device employing a plurality of light-emitting diodes.
  • the diodes are arranged in a matrix.
  • a variable resistor adjusts the intensity of the current delivered in all light emitting diodes. The adjustment of the overall luminous flux is thus achieved by controlling the luminous intensity of all the diodes at the same time.
  • the object of the invention is to provide a device with variable lighting for adjusting the overall luminous flux by avoiding the use of a variable resistor, without necessarily soliciting all the diodes at the same time and optimizing the power consumption .
  • the principle proposed in the invention is to illuminate only the number of light-emitting diodes necessary to obtain the required luminous flux.
  • the invention The proposed method therefore makes it possible to save energy compared to the devices of the prior art.
  • a switch is placed in parallel with each group of light-emitting diodes.
  • the number of light-emitting diodes may be different in each group of diodes.
  • each group of diodes may for example comprise 2 n light-emitting diodes, n being an integer greater than or equal to zero and incremented from one group of diodes to another.
  • each group may comprise a single light-emitting diode.
  • the diodes are for example capable of generating a luminous flux of different intensity. In this way, several light intensity adjustment levels can be obtained from a reduced number of light-emitting diodes.
  • the device comprises a plurality of current generators each assigned to a group of light-emitting diodes.
  • the current generators may for example each deliver a current at a different intensity to generate different light flux at each diode.
  • the device may also comprise a common current generator supplying all groups of light-emitting diodes. This is particularly the case when all the diodes are identical.
  • the device also comprises a flux summation optical system that produces the sum of the light fluxes generated by each light-emitting diode that is lit.
  • the switch may be of the electronic type such as a transistor.
  • the switch can also be mechanical type, manufactured for example in MEMS technology. It will then include a ferromagnetic membrane controllable by magnetic effect between two states to control a group of light-emitting diodes.
  • This type of ferromagnetic membrane switch is controlled by a permanent magnet creating a permanent magnetic field imposing on the membrane one of its two states and an excitation coil capable of creating a temporary magnetic field to control the tilting of the membrane in the other of its two states by inversion of the magnetic torque exerted on the membrane.
  • the switches are designated by the references 2, 12, 102, the light-emitting diodes by the references 3, 13, 103, and the current generators by the references 4. , 14, 104.
  • the invention relates to a device with variable illumination 1, 10, 100.
  • This device comprises several light-emitting diodes.
  • the light-emitting diodes 3, 13, 103 are divided into several groups or cells A, B, C, D, ... Each group A, B, C, D, ... comprises at least one light-emitting diode 3, 13, 103 If a group comprises several light-emitting diodes, these are placed in series. However, it should be understood that a light-emitting diode can be replaced by a set of diodes associated in series and / or in parallel ( figure 12 ). In the appended figures, the conventional symbol of the diode is used and must be understood as being able to represent a single diode or a set of diodes associated in series and / or in parallel as illustrated on FIG. figure 12 .
  • the device may comprise an optical system for summing the luminous fluxes SO making it possible to collect all the light fluxes generated by the light-emitting diodes 3, 13, 103 of the groups, to homogenize and to distribute this set of luminous flux then to diffuse it in the space to be illuminated.
  • This optical system of summation of the luminous flux SO can be realized by a specific optical part, for example a lens or a diffuser, or directly by the luminaire.
  • the light-emitting diode (s) 3, 30, 300 are controlled by a switch 2, 12, 102 placed in parallel with the diode or the light-emitting diodes of the group. Since the switch 2, 12, 102 is connected in parallel with the diode or the light-emitting diodes of a group, the diode or the light-emitting diodes of a group are thus lit when the switch is in the open state and they are off when in the closed state.
  • switches are shown in conventional manner. However, these representations must be understood as encompassing all types of switches described in this application.
  • This switch can be of the electronic type. It will for example be a MOSFET transistor.
  • the switch may be of the mechanical type, for example manually operated.
  • the switch can also be an electromechanical relay or a MEMS type micro-switch (for "Micro-Electro-Mechanical System").
  • a microswitch M with magnetic actuation as shown in FIG. Figures 7 and 8 comprises a movable element mounted on a substrate S made of materials such as silicon, glass, ceramics or in the form of printed circuits.
  • the substrate S carries on its surface 30 at least two contacts or conductive tracks 31, 32 plane, identical and spaced, intended to be electrically connected by a movable electrical contact 21 to obtain the closure of an electrical circuit (not shown) .
  • the movable element is composed of a deformable membrane 20 having at least one layer of ferromagnetic material.
  • the membrane has a longitudinal axis (A) and is integral with the substrate S by means of two linking arms 22a, 22b connecting said membrane 20 to two anchoring studs 23a, 23b arranged symmetrically on either side of its longitudinal axis (A).
  • the membrane 20 is able to pivot between an open position and a closed position along an axis of rotation (R) parallel to the axis described by the contact points of the membrane 20 with the electric tracks 31, 32 and perpendicular to its longitudinal axis (A).
  • the movable electrical contact 21 is disposed under the membrane 20, at one end thereof.
  • the movable contact 21 When the membrane 20 is in the closed position, the movable contact 21 electrically connects the two fixed conductive tracks 31, 32 disposed on the substrate so as to close the electrical circuit. When the membrane 20 is in the open position, the movable contact 21 is moved away from the two conductive tracks so as to open the electrical circuit.
  • Such a microswitch M can be realized by a planar duplication technology of the MEMS type (for "Micro Electro-Mechanical System”).
  • the membrane 20 and the connecting arms 22a, 22b are for example derived from the same layer of ferromagnetic material.
  • the ferromagnetic material is for example of the soft magnetic type and can be for example an alloy of iron and nickel ("permalloy" Ni 80 Fe 20 ).
  • the magnetic actuation of a microswitch M as represented in FIG. figure 7 is to subject the membrane 20 to a permanent magnetic field B 0 , preferably uniform and for example direction perpendicular to the surface 30 of the substrate S to maintain the membrane 20 in each of its positions, and to apply a temporary magnetic field Bc control to control the passage of the membrane 20 from one position to the other, by reversing the magnetic torque exerted on the membrane.
  • a permanent magnetic field B 0 preferably uniform and for example direction perpendicular to the surface 30 of the substrate S to maintain the membrane 20 in each of its positions
  • a permanent magnet (not shown) is used, for example fixed under the substrate S.
  • the temporary magnetic field Bc is for example generated using a planar excitation coil 4 associated with the micro switch M ( figure 8 ).
  • the passage of a current in the planar excitation coil 4 generates a temporary magnetic field of direction parallel to the substrate S and parallel to the longitudinal axis (A) of the membrane 20 to control, according to the direction of the current in the coil , the tilting of the membrane 20 from one of its positions to the other of its positions.
  • the operation of such a microswitch M is detailed below in connection with the Figures 9 to 11 .
  • the substrate S supporting the membrane 20 is placed under the effect of the permanent magnetic field B 0 already defined above.
  • the first magnetic field B 0 initially generates a magnetic component BP 2 in the membrane 20 along its longitudinal axis (A).
  • the magnetic torque resulting from the first magnetic field B 0 and the BP component 2 generated in the membrane 20 holds the membrane 20 in one of its positions, for example the closed position on the figure 9 .
  • the passage of a control current in the excitation coil 4 in a defined direction makes it possible to generate the temporary control magnetic field Bc whose direction is parallel to the substrate S, its direction depending on the direction of the current delivered in the coil 4.
  • the temporary magnetic field Bc generates the magnetic component BP 3 in the magnetic layer of the membrane 20. If the control current is delivered in an appropriate direction, this new magnetic component BP 3 opposes the BP component 2 generated in the magnetic layer of the membrane 20 by the first magnetic field B 0 . If the BP component 3 is of greater intensity than that generated by the first magnetic field B 0 , the magnetic torque resulting from the first magnetic field B 0 and this BP 3 component is reversed and causes the membrane 20 to tilt. closing position to its open position ( figure 10 ).
  • the magnetic field Bc is generated only transiently to tilt the membrane 20 from one position to another.
  • the membrane 20 is then kept in its open position under the effect of the only first magnetic field B 0 creating a new magnetic component BP 4 in the membrane 20 and therefore a new magnetic torque imposing on the membrane 20 to remain in its open position ( figure 11 ).
  • this control and actuation principle can be used to individually address each microswitch controlling each group of light-emitting diodes.
  • the light-emitting diodes 3, 13, 103 used in the device 1, 10, 100 may all be identical. At identical current, they will therefore all generate the same luminous flux.
  • a light-emitting diode is characterized by its electro-optical efficiency, its nominal power, its technology and its color.
  • the light-emitting diodes 3, 13, 103 may be different. At the same current, two different diodes will emit with different luminous fluxes.
  • a separate current generator 4, 14, 104 may be associated with each group of light-emitting diodes.
  • the current generators may all be identical to each generate a current of identical intensity for the groups of diodes. In this case, if the diodes are identical, they will all produce an identical luminous flux. On the other hand, if in this case the diodes are different, they will produce different light fluxes.
  • the current generators may also be different from each other to generate different currents for the light-emitting diode groups.
  • the light-emitting diodes are identical or different, they will produce different light fluxes.
  • a common current generator 4 ', 14', 104 ' to supply all the diodes of all the groups. This is the case, for example, when all the light-emitting diodes used in the device are identical.
  • the device comprises selection means MS adapted for example to send a control current to each switch 2, 12, 102 to control its switching.
  • the selection means MS receive an input information IE and include processing means for processing this input information IE.
  • IE input information is for example a determined light intensity.
  • the selection means MS control the switching of one or more switches 2, 12, 102 of the device 1, 10, 100.
  • the input information IE can for example be generated directly by manual actuation. a button or can for example come from a computer system energy management.
  • variable lighting device using the principles defined above are represented in Figures 1 to 6 and are explained below.
  • the device 1 represented in figure 1 comprises electroluminescent diodes 3a, 3b, 3c, 3d of identical powers and current generators 4a, 4b, 4c, 4d are identical.
  • Each group A, B, C, D of diodes has an identical number of diodes (represented by a single diode on the figure 2 ).
  • This device 1 comprises as many adjustment levels as groups A, B, C, D of a light-emitting diode 3a, 3b, 3c, 3d.
  • the device 1 'represented in figure 2 is identical to that of the figure 2 except that it comprises a current generator 4 'common to all groups of light-emitting diodes 3a, 3b, 3c, 3d and that the groups A, B, C, D of diodes are placed in series in the circuit of the device.
  • the device 10 represented in figure 3 comprises electroluminescent diodes 13a, 13b, 13c, 13d all identical and current generators 14a, 14b, 14c, 14d identical.
  • the first group (A) comprises a single light-emitting diode 13a
  • the second group (B) comprises two light-emitting diodes 13b
  • the third group (C) comprises four light-emitting diodes 13c
  • the fourth group (D) comprises eight light-emitting diodes 13d.
  • the second group has 2 n light-emitting diodes.
  • the device 10 is identical to that of the figure 3 except that it comprises a current generator 14 'common to all groups of light-emitting diodes and the groups of diodes are placed in series in the circuit of the device.
  • the same number of adjustment levels as that of a device conforming to that of Figures 3 and 4 can be obtained by employing a single light-emitting diode 103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f, 103g, 103h per group, each diode of a group being different from that of the other groups and / or each diode being fed by a generator current 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104f, 104g, 104h different.
  • the light-emitting diodes 103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f, 103g, 103h are all different and / or are supplied by current generators 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104f, 104g, 104h different which allows them to generate each a different luminous flux.
  • a first current generator 104a and a first diode 103a are configured to generate a designated luminous flux, for example P
  • a second current generator 104b and a second diode 103b are configured to generate a luminous flux equal to 2P
  • a third current generator 104c and a third diode 103c are configured to generate a luminous flux equal to 4P
  • an n th current generator and an n th diode are configured to generate a luminous flux equal to 2n P.
  • the two hundred and fifty six adjustment levels defined above can thus be achieved by employing eight groups A, B, C, D, E, F, G, H diodes electroluminescent devices with a single diode (or set of diodes as shown in FIG. figure 12 ) by group.
  • the device 100 'of the figure 6 is identical to that of the figure 5 except that a common current generator 104 'is used in all light emitting diode groups and the groups of diodes are placed in series. In this case, in order to obtain the different levels of adjustment, it is the diodes that are all different in order to be able to generate each a different luminous flux from the same current.
  • the figure 13 it is possible to associate a device according to that of the figure 2 having nine groups of a light-emitting diode each, the diodes all being identical and being capable of generating each a luminous flux P, and a device also conforming to that of the figure 2 having nine groups of a light emitting diode each, the diodes all being identical and capable of generating each a luminous flux equal to 10P.
  • a device represented on the figure 13 is base ten but it is obvious that any other system operating according to another base can be used.
  • the selection means MS are for example common to both devices of the system.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif (1, 10, 100) à éclairage variable pour éclairer à une intensité déterminée comprenant : - plusieurs diodes électroluminescentes (3, 13, 103) réparties en plusieurs groupes (A, B, C, D), chaque groupe comportant au moins une diode électroluminescente, caractérisé en ce que : - chaque groupe (A, B, C, D) de diodes électroluminescentes est commandé par un interrupteur (2, 12, 102), - le dispositif comprend des moyens de sélection (MS) pour commander sélectivement chaque interrupteur (1, 12, 102) et allumer un ou plusieurs groupes de diodes électroluminescentes (3, 13, 103) en fonction de l'intensité déterminée.

Description

  • La présente invention se rapporte à un dispositif à éclairage variable. Le dispositif à éclairage variable selon l'invention comporte notamment plusieurs groupes de diodes électroluminescentes.
  • II est connu par le document WO99/20085 un dispositif d'éclairage employant plusieurs diodes électroluminescentes. Les diodes y sont arrangées en matrice. Dans ce dispositif, une résistance variable permet de régler l'intensité du courant délivré dans toutes les diodes électroluminescentes. Le réglage du flux lumineux global est donc réalisé en commandant l'intensité lumineuse de toutes les diodes en même temps.
  • Par ailleurs, les documents US 2005/243022 , US 2004/090403 et US 2006/244396 décrivent des dispositifs comportant plusieurs diodes électroluminescentes et plusieurs interrupteurs commandant chacun une diode. Les dispositifs présentés dans ces documents ne permettent pas d'optimiser la consommation d'énergie en fonction d'une intensité lumineuse requise.
  • Le but de l'invention est de proposer un dispositif à éclairage variable permettant d'ajuster le flux lumineux global en évitant l'emploi d'une résistance variable, sans solliciter forcément toutes les diodes en même temps et en optimisant la consommation d'énergie.
  • Ce but est atteint par un dispositif à éclairage variable pour éclairer à une intensité déterminée comprenant :
    • plusieurs diodes électroluminescentes réparties en plusieurs groupes, chaque groupe comportant au moins une diode électroluminescente, caractérisé en ce que :
    • chaque groupe de diodes électroluminescentes est commandé par un interrupteur,
    • le dispositif comprend des moyens de sélection pour commander sélectivement chaque interrupteur et allumer un ou plusieurs groupes de diodes électroluminescentes en fonction de l'intensité déterminée.
  • Le principe proposé dans l'invention consiste à n'éclairer que le nombre de diodes électroluminescentes nécessaires à l'obtention du flux lumineux requis. L'invention proposée permet donc de réaliser des économies d'énergie par rapport aux dispositifs de l'art antérieur.
  • Selon l'invention, un interrupteur est placé en parallèle de chaque groupe de diodes électroluminescentes.
  • Selon une particularité de l'invention, le nombre de diodes électroluminescentes peut être différent dans chaque groupe de diodes. Dans ce cas, chaque groupe de diodes peut par exemple comporter 2n diodes électroluminescentes, n étant un entier supérieur ou égal à zéro et incrémenté d'un groupe de diodes à l'autre.
  • Selon une autre particularité de l'invention, chaque groupe peut comporter une seule diode électroluminescente.
  • Selon l'invention, d'un groupe à l'autre, les diodes sont par exemple aptes à générer un flux lumineux d'intensité différente. De cette manière, plusieurs niveaux de réglage d'intensité lumineuse peuvent être obtenus à partir d'un nombre réduit de diodes électroluminescentes.
  • Selon une autre particularité, le dispositif comporte plusieurs générateurs de courant affectés chacun à un groupe de diodes électroluminescentes. Les générateurs de courant peuvent par exemple délivrer chacun un courant à une intensité différente afin de générer des flux lumineux différents au niveau de chaque diode. Dans certaines configurations de l'invention, le dispositif peut également comporter un générateur de courant commun alimentant tous les groupes de diodes électroluminescentes. C'est notamment le cas lorsque toutes les diodes sont identiques.
  • Selon l'invention, le dispositif comprend également un système optique de sommation des flux réalisant la somme des flux lumineux générés par chaque diode électroluminescente allumée.
  • Selon l'invention, l'interrupteur peut être du type électronique tel qu'un transistor. L'interrupteur peut également être de type mécanique, fabriqué par exemple en technologie MEMS. Il comportera alors une membrane ferromagnétique pilotable par effet magnétique entre deux états pour commander un groupe de diodes électroluminescentes. Ce type d'interrupteur à membrane ferromagnétique est commandé grâce à un aimant permanent créant un champ magnétique permanent imposant à la membrane l'un de ses deux états et une bobine d'excitation apte à créer un champ magnétique temporaire pour piloter le basculement de la membrane dans l'autre de ses deux états par inversion du couple magnétique s'exerçant sur la membrane.
  • D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels :
    • La figure 1 représente une première configuration du dispositif à éclairage variable de l'invention.
    • La figure 2 représente une variante de la première configuration du dispositif. Sur le dispositif représenté sur cette figure 2, un seul générateur de courant est employé pour obtenir un éclairage variable.
    • La figure 3 représente une seconde configuration du dispositif à éclairage variable de l'invention. Le dispositif représenté en figure 3 permet de réaliser une progression de l'intensité lumineuse selon un principe de conversion à poids successifs.
    • La figure 4 représente une variante de la seconde configuration du dispositif. Sur le dispositif représenté sur cette figure 4, un seul générateur de courant est employé.
    • La figure 5 représente une troisième configuration du dispositif à éclairage variable de l'invention, pouvant utiliser des diodes différentes et/ou des générateurs de courant différents.
    • La figure 6 représente une variante de la troisième configuration du dispositif, dans laquelle un seul générateur de courant est employé pour réaliser un éclairage variable.
    • Les figures 7 et 8 représentent un interrupteur tel qu'employé dans l'invention.
    • Les figures 9 à 11 illustrent le principe de fonctionnement de l'interrupteur représenté en figures 7 et 8.
    • La figure 12 montre un ensemble de diodes électroluminescentes associées en série et en parallèle.
    • La figure 13 illustre un système d'éclairage employant deux dispositifs de l'invention représentés en figure 2 et permettant de réaliser un éclairage variable à cent niveaux de réglage.
  • Dans la suite de la description, lorsqu'ils sont évoqués de manière générale, les interrupteurs sont désignés par les références 2, 12, 102, les diodes électroluminescentes par les références 3, 13, 103, et les générateurs de courant par les références 4, 14, 104.
  • L'invention concerne un dispositif à éclairage variable 1, 10, 100. Ce dispositif comporte plusieurs diodes électroluminescentes.
  • Les diodes électroluminescentes 3, 13, 103 sont réparties en plusieurs groupes ou cellules A, B, C, D,... Chaque groupe A, B, C, D,... comporte au moins une diode électroluminescente 3, 13, 103. Si un groupe comporte plusieurs diodes électroluminescentes, celles-ci sont placées en série. Cependant, il faut comprendre qu'une diode électroluminescente peut être remplacée par un ensemble de diodes associées en série et/ou en parallèle (figure 12). Sur les figures annexées, le symbole conventionnel de la diode est employé et doit être compris comme pouvant représenter une diode unique ou un ensemble de diodes associées en série et/ou en parallèle comme illustré sur la figure 12.
  • Le dispositif peut comporter un système optique de sommation des flux lumineux SO permettant de collecter l'ensemble des flux lumineux générés par les diodes électroluminescentes 3, 13, 103 des groupes, d'homogénéiser et de répartir cet ensemble de flux lumineux puis de le diffuser dans l'espace à éclairer. Ce système optique de sommation des flux lumineux SO peut être réalisé par une pièce optique spécifique, par exemple une lentille ou un diffuseur, ou directement par le luminaire.
  • Dans chaque groupe, la ou les diodes électroluminescentes 3, 30, 300 sont commandées par un interrupteur 2, 12, 102 placé en parallèle de la diode ou des diodes électroluminescentes du groupe. L'interrupteur 2, 12, 102 étant mis en parallèle de la diode ou des diodes électroluminescentes d'un groupe, la diode ou les diodes électroluminescentes d'un groupe sont donc allumées lorsque l'interrupteur est à l'état ouvert et elles sont éteintes lorsqu'il est à l'état fermé.
  • Sur les figures annexées, les interrupteurs sont représentés de manière conventionnelle. Cependant, il faut comprendre ces représentations comme englobant tous les types d'interrupteur décrits dans cette demande.
  • Cet interrupteur peut être du type électronique. Il sera par exemple un transistor de type MOSFET. L'interrupteur peut être de type mécanique, par exemple à actionnement manuel. L'interrupteur peut également être un relais électromécanique ou un micro-interrupteur de type MEMS (pour "Micro-Electro-Mechanical System").
  • Pour réaliser les interrupteurs 1, 12, 102 du dispositif de l'invention, il est particulièrement avantageux d'employer un micro-interrupteur M de type MEMS à actionnement magnétique tel que représenté sur les figures 7 à 11.
  • Un micro-interrupteur M à actionnement magnétique tel que représenté en figures 7 et 8 comporte un élément mobile monté sur un substrat S fabriqué dans des matériaux comme le silicium, le verre, des céramiques ou sous forme de circuits imprimés. Le substrat S porte sur sa surface 30 au moins deux contacts ou pistes conductrices 31, 32 planes, identiques et espacées, destinées à être reliées électriquement par un contact électrique mobile 21 afin d'obtenir la fermeture d'un circuit électrique (non représenté).
  • L'élément mobile est composé d'une membrane 20 déformable présentant au moins une couche en matériau ferromagnétique. La membrane présente un axe longitudinal (A) et est solidaire du substrat S par l'intermédiaire de deux bras 22a, 22b de liaison reliant ladite membrane 20 à deux plots d'ancrage 23a, 23b disposés symétriquement de part et d'autre de son axe longitudinal (A). Par torsion des deux bras de liaison 22a, 22b, la membrane 20 est apte à pivoter entre une position d'ouverture et une position de fermeture suivant un axe de rotation (R) parallèle à l'axe décrit par les points de contact de la membrane 20 avec les pistes électriques 31, 32 et perpendiculaire à son axe longitudinal (A). Le contact électrique mobile 21 est disposé sous la membrane 20, à une extrémité de celle-ci.
  • Lorsque la membrane 20 est dans la position de fermeture, le contact mobile 21 relie électriquement les deux pistes 31, 32 conductrices fixes disposées sur le substrat de manière à fermer le circuit électrique. Lorsque la membrane 20 est en position d'ouverture, le contact mobile 21 est éloigné des deux pistes conductrices de manière à ouvrir le circuit électrique.
  • Un tel micro-interrupteur M peut être réalisé par une technologie de duplication planaire de type MEMS (pour "Micro Electro-Mechanical System"). La membrane 20 ainsi que les bras de liaison 22a, 22b sont par exemple issus d'une même couche de matériau ferromagnétique. Le matériau ferromagnétique est par exemple du type magnétique doux et peut être par exemple un alliage de fer et de nickel (« permalloy » Ni80Fe20).
  • L'actionnement magnétique d'un micro-interrupteur M tel que représenté en figure 7 consiste à soumettre la membrane 20 à un champ magnétique permanent B0, préférentiellement uniforme et par exemple de direction perpendiculaire à la surface 30 du substrat S pour maintenir la membrane 20 dans chacune de ses positions, et à appliquer un champ magnétique temporaire Bc de commande pour piloter le passage de la membrane 20 d'une position à l'autre, par inversion du couple magnétique s'exerçant sur la membrane.
  • Pour générer le champ magnétique permanent B0, on utilise un aimant permanent (non représenté) par exemple fixé sous le substrat S. Le champ magnétique temporaire Bc est par exemple généré à l'aide d'une bobine d'excitation 4 planaire associée au micro-interrupteur M (figure 8). Le passage d'un courant dans la bobine d'excitation 4 planaire génère un champ magnétique temporaire de direction parallèle au substrat S et parallèle à l'axe longitudinal (A) de la membrane 20 pour commander, selon le sens du courant dans la bobine, le basculement de la membrane 20 de l'une de ses positions vers l'autre de ses positions. Le fonctionnement d'un tel micro-interrupteur M est détaillé ci-dessous en liaison avec les figures 9 à 11.
  • Le substrat S supportant la membrane 20 est placé sous l'effet du champ magnétique permanent B0 déjà défini ci-dessus. Comme représenté en figure 9, le premier champ magnétique B0 génère initialement une composante magnétique BP2 dans la membrane 20 suivant son axe longitudinal (A). Le couple magnétique résultant du premier champ magnétique B0 et de la composante BP2 générée dans la membrane 20 maintient la membrane 20 dans l'une de ses positions, par exemple la position de fermeture sur la figure 9.
  • En référence à la figure 10, le passage d'un courant de commande dans la bobine d'excitation 4 dans un sens défini permet de générer le champ magnétique temporaire de commande Bc dont la direction est parallèle au substrat S, son sens dépendant du sens du courant délivré dans la bobine 4. Le champ magnétique temporaire Bc génère la composante magnétique BP3 dans la couche magnétique de la membrane 20. Si le courant de commande est délivré dans un sens approprié, cette nouvelle composante magnétique BP3 s'oppose à la composante BP2 générée dans la couche magnétique de la membrane 20 par le premier champ magnétique B0. Si la composante BP3 est d'intensité supérieure à celle générée par le premier champ magnétique B0, le couple magnétique résultant du premier champ magnétique B0 et de cette composante BP3 s'inverse et provoque le basculement de la membrane 20 de sa position de fermeture vers sa position d'ouverture (figure 10).
  • Une fois le basculement de la membrane 20 effectué, l'alimentation en courant de la bobine 4 n'est plus nécessaire. Selon l'invention, le champ magnétique Bc n'est généré que de manière transitoire pour faire basculer la membrane 20 d'une position à l'autre. Comme représenté en figure 11, la membrane 20 est ensuite maintenue dans sa position d'ouverture sous l'effet du seul premier champ magnétique B0 créant une nouvelle composante magnétique BP4 dans la membrane 20 et donc un nouveau couple magnétique imposant à la membrane 20 de se maintenir dans sa position d'ouverture (figure 11).
  • Dans une matrice de micro-interrupteurs magnétiques, ce principe de commande et d'actionnement peut être employé pour adresser individuellement chaque micro-interrupteur commandant chaque groupe de diodes électroluminescentes.
  • Selon l'invention, les diodes électroluminescentes 3, 13, 103 employées dans le dispositif 1, 10, 100 peuvent être toutes identiques. A courant identique, elles généreront donc toutes un même flux lumineux. De manière connue, une diode électroluminescente est caractérisée par son rendement électro-optique, sa puissance nominale, par sa technologie et par sa couleur.
  • Selon l'invention, d'un groupe à l'autre, les diodes électroluminescentes 3, 13, 103 peuvent être différentes. A courant identique, deux diodes différentes émettront avec des flux lumineux différents.
  • Selon l'invention, un générateur de courant 4, 14, 104 distinct peut être associé à chaque groupe de diodes électroluminescentes.
  • Les générateurs de courant peuvent être tous identiques pour générer chacun un courant d'une intensité identique à destination des groupes de diodes. Dans ce cas, si les diodes sont identiques, elles vont toutes produire un flux lumineux identique. En revanche, si dans ce cas, les diodes sont différentes, elles vont produire des flux lumineux différents.
  • Les générateurs de courant peuvent également être différents les uns des autres pour générer des courants différents à destination des groupes de diodes électroluminescentes. Dans ce cas, que les diodes électroluminescentes soient identiques ou différentes, elles vont produire des flux lumineux différents.
  • Selon l'invention, il est également possible d'employer un générateur de courant commun 4', 14', 104' à l'alimentation de toutes les diodes de tous les groupes. C'est le cas par exemple lorsque toutes les diodes électroluminescentes employées dans le dispositif sont identiques.
  • Par conséquent, selon l'invention, en jouant sur le nombre de groupes de diodes électroluminescentes, sur la puissance des diodes électroluminescentes, sur l'intensité délivrée par chacun des générateurs et sur la commande sélective des interrupteurs, il est possible de former différentes combinaisons permettant d'obtenir des éclairages variables.
  • Les paramètres qui permettent d'ajuster le flux lumineux obtenu en sortie du système optique de sommation SO sont donc :
    • la valeur des courants en sortie des générateurs de courant,
    • le type de diode employé dans chaque groupe,
    • le nombre de diodes par groupes,
    • la commande sélective des interrupteurs de chaque groupe,
    • le système optique de sommation des flux SO.
  • Selon l'invention, pour commander sélectivement chaque interrupteur 2, 12, 102, le dispositif comporte des moyens de sélection MS aptes par exemple à envoyer un courant de commande à destination de chaque interrupteur 2, 12, 102 pour commander sa commutation. Les moyens de sélection MS reçoivent une information d'entrée IE et comportent des moyens de traitement pour traiter cette information d'entrée IE. L'information d'entrée IE est par exemple une intensité lumineuse déterminée. En fonction de cette intensité lumineuse, les moyens de sélection MS commandent la commutation d'un ou plusieurs interrupteurs 2, 12, 102 du dispositif 1, 10, 100. L'information d'entrée IE peut par exemple être générée directement par actionnement manuel d'un bouton ou peut par exemple provenir d'un système informatique de gestion de l'énergie.
  • Des exemples non limitatifs de dispositif à éclairage variable utilisant les principes définis ci-dessus sont représentés aux figures 1 à 6 et sont explicités ci-dessous.
  • Le dispositif 1 représenté en figure 1 comporte des diodes électroluminescentes 3a, 3b, 3c, 3d de puissances identiques et des générateurs de courant 4a, 4b, 4c, 4d identiques. Chaque groupe A, B, C, D de diodes comporte un nombre identique de diodes (représenté par une seule diode sur la figure 2). Ce dispositif 1 comporte autant de niveaux de réglage que de groupe A, B, C, D d'une diode électroluminescente 3a, 3b, 3c, 3d.
  • Le dispositif 1' représenté en figure 2 est identique à celui de la figure 2 à l'exception qu'il comporte un générateur de courant 4' commun à tous les groupes de diodes électroluminescentes 3a, 3b, 3c, 3d et que les groupes A, B, C, D de diodes sont placés en série dans le circuit du dispositif.
  • Le dispositif 10 représenté en figure 3 comporte des diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c, 13d toutes identiques et des générateurs de courant 14a, 14b, 14c, 14d identiques. Le premier groupe (A) comporte une seule diode électroluminescente 13a, le deuxième groupe (B) comporte deux diodes électroluminescentes 13b, le troisième groupe (C) comporte quatre diodes électroluminescentes 13c le quatrième groupe (D) comporte huit diodes électroluminescentes 13d, le nième groupe comporte 2n diodes électroluminescentes.
  • En commutant sélectivement les interrupteurs 12a, 12b, 12c, 12d à l'aide des moyens de sélection MS, il est ainsi possible d'obtenir un grand nombre de niveaux de réglage à partir d'un nombre minimum de groupes de diodes électroluminescentes. Par exemple, à l'aide de huit groupes de diodes électroluminescentes comportant respectivement une diode, deux diodes, quatre diodes, huit diodes, seize diodes, trente deux diodes, soixante quatre diodes et cent vingt huit diodes, il est possible de réaliser deux cents cinquante six niveaux de réglage.
  • Sur la figure 4, le dispositif 10' est identique à celui de la figure 3 à l'exception qu'il comporte un générateur de courant 14' commun à tous les groupes de diodes électroluminescentes et que les groupes de diodes sont placés en série dans le circuit du dispositif.
  • Le même nombre de niveaux de réglage que celui d'un dispositif conforme à celui des figures 3 et 4 peut être obtenu en employant une seule diode électroluminescente 103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f, 103g, 103h par groupe, chaque diode d'un groupe étant différente de celle des autres groupes et/ou chaque diode étant alimentée par un générateur de courant 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104f, 104g, 104h différent.
  • Ainsi dans le dispositif représenté en figure 5, les diodes électroluminescentes 103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f, 103g, 103h sont toutes différentes et/ou sont alimentées par des générateurs de courant 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104f, 104g, 104h différents ce qui leur permet de générer chacune un flux lumineux différent. Par exemple, un premier générateur de courant 104a et une première diode 103a sont configurés pour générer un flux lumineux désigné par exemple P, un deuxième générateur de courant 104b et une deuxième diode 103b sont configurés pour générer un flux lumineux égal à 2P, un troisième générateur de courant 104c et une troisième diode 103c sont configurés pour générer un flux lumineux égal à 4P, un nième générateur de courant et une nième diode sont configurés pour générer un flux lumineux égal à 2nP. Avec une telle configuration, les deux cents cinquante six niveaux de réglage définis ci-dessus peuvent donc être réalisés en employant huit groupes A, B, C, D, E, F, G, H de diodes électroluminescentes avec une seule diode (ou ensemble de diodes tel que représenté en figure 12) par groupe.
  • Le dispositif 100' de la figure 6 est identique à celui de la figure 5 à l'exception que l'on utilise un générateur de courant commun 104' à tous les groupes de diodes électroluminescentes et que les groupes de diodes sont placés en série. Dans ce cas, afin d'obtenir les différents niveaux de réglage, ce sont les diodes qui sont toutes différentes afin de pouvoir générer chacune un flux lumineux différent à partir d'un même courant.
  • Selon l'invention, il est également possible d'associer plusieurs dispositifs d'éclairage de l'invention disposant chacun de plusieurs niveaux de réglage avec des pas différents pour obtenir un plus grand nombre de niveaux de réglage espacés d'un pas plus précis.
  • Par exemple, comme représenté sur la figure 13, il est possible d'associer un dispositif conforme à celui de la figure 2 comportant neuf groupes d'une diode électroluminescente chacun, les diodes étant toutes identiques et étant capable de générer chacune un flux lumineux P, et un dispositif conforme également à celui de la figure 2 comportant neuf groupes d'une diode électroluminescente chacun, les diodes étant toutes identiques et capables de générer chacune un flux lumineux égal à 10P. Ainsi, on peut obtenir cent niveaux de réglage du flux lumineux de sortie en commandant sélectivement les diodes électroluminescentes des deux dispositifs associés. Le système représenté sur la figure 13 est en base dix mais il est évident que tout autre système fonctionnant suivant une autre base peut être employé. Les moyens de sélection MS sont par exemple communs aux deux dispositifs du système.
  • Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents.

Claims (14)

  1. Dispositif (1, 10, 100) à éclairage variable pour éclairer à une intensité déterminée comprenant :
    - plusieurs diodes électroluminescentes (3, 13, 103) réparties en plusieurs groupes (A, B, C, D), chaque groupe comportant au moins une diode électroluminescente, caractérisé en ce que :
    - chaque groupe (A, B, C, D) de diodes électroluminescentes est commandé par un interrupteur (2, 12, 102),
    - le dispositif comprend des moyens de sélection (MS) pour commander sélectivement chaque interrupteur (1, 12, 102) et allumer un ou plusieurs groupes de diodes électroluminescentes (3, 13, 103) en fonction de l'intensité déterminée.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un interrupteur (2, 12, 102) est placé en parallèle de chaque groupe (A, B, C, D) de diodes électroluminescentes.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre de diodes électroluminescentes (3, 13, 103) est différent dans chaque groupe (A, B, C, D).
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque groupe (A, B, C, D) comporte 2n diodes électroluminescentes (13), n étant un entier supérieur ou égal à zéro et incrémenté d'un groupe à l'autre.
  5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque groupe (A, B, C, D) comporte une seule diode électroluminescente (3, 103).
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, d'un groupe à l'autre, les diodes (103) sont aptes à générer un flux lumineux d'intensité différente.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs générateurs de courant (4, 14, 104) affectés chacun à un groupe (A, B, C, D) de diodes électroluminescentes (3, 13, 103).
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les générateurs de courant (104) délivrent chacun un courant à une intensité différente.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de courant commun (4', 14', 104') alimentant tous les groupes de diodes électroluminescentes.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un système optique (SO) de sommation des flux réalisant la somme des flux lumineux générés par chaque diode électroluminescente (3, 13, 103) allumée.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'interrupteur est du type électronique.
  12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'interrupteur (1, 12, 102) comporte une membrane (20) ferromagnétique pilotable par effet magnétique entre deux états pour commander son groupe de diodes électroluminescentes (3, 13, 103).
  13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque interrupteur (1, 12, 102) est commandé grâce à un aimant permanent créant un champ magnétique permanent (B0) imposant à la membrane (20) l'un de ses deux états et une bobine d'excitation (4) apte à créer un champ magnétique (Bc) temporaire pour piloter le basculement de la membrane (20) dans l'autre de ses deux états par inversion du couple magnétique s'exerçant sur la membrane (20).
  14. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'interrupteur (1, 12, 102) est fabriqué en technologie MEMS.
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