FR2831382A1 - Dispositif d'eclairage ou de signalisation a diodes electroluminescentes - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif d'éclairage ou de signalisation, comportant au moins deux sources lumineuses (10A, 10B) émettant chacune un faisceau lumineux. Selon la présente invention, les sources lumineuses (10A, 10B) sont constituées par des diodes électroluminescentes et elles sont alimentées par un courant pulsé de manière à être allumées alternativement.
Description
1 04341/MA/NMND P:\104341 P.doc DTSPOSTTTF D'ÉCT,ATTtAGE OU DE
STGNATISATTON
A DTODES ÉLECTROLUMTNESCENTES
La prés ente invention concerne l es di spo siti fs d' écl airage ou de si gnali s ation, dont l es sources lumineuses sont constituées de diodes électroluminescentes. De telles sources lumi-
neuses sont habituellement associées à des systèmes optiques de formation d'un faisceau lu-
mineux d'éclairage ou de signalisation, ayant des caractéristiques photométriques et géomé-
triques prédéterminées.
o L'utilisation de diodes électroluminescentes permet de profiter de leur faible encom brement pour réaliser des dispositifs d'éclairage ou de signalisation relativement compacts. De plus, le faible dégagement de chaleur provoqué par le fonctionnement des diodes électrolumi nescentes permet par exemple d'utiliser dans leur environnement immédiat des matières plas tiques, alors que des lampes à incandescence ou à halogènes imposeraient dans les mémes conditions l'utilisation de matériaux pouvant supporter des températures élevées. n en résulte
donc un encombrement et un coût réduits.
L'utilisation de plusieurs diodes électroluminescentes permet également d'augmenter le flux lumineux de dispositifs d'éclairage ou de signalisation lorsque ces diodes électrolumi nescentes sont allumées simultanément, ainsi qu'on l'a représenté sur la Figure 1. On voit sur cette Figure que les diodes électroluminescentes 1 et 2 fournissent chacune.un flux d> et q>: respectivement, ces flux s'additionnant pour donner un flux résultant ( + 2) dans la partie commune résultant de la superposition des faisccaux lumineux Q>' et]2 émis par les diodes
électroluminescentes 1 et 2.
2s
En dépit des progrès actuels, la luminance d'une dode électroluminescente reste lar-
gement inféneure à celle d'une source lumineuse classique, à incandescence, à halogènes ou à décharge. On appelle luminance d'une source lumineuse le quotient de l'intensité lumineuse qu'elle émet par sa surface apparente, L = -, soit I = L * 5, l'intensité lumineuse étant elle méme définie comme la quantité de lumière émise par la source lumineuse dans une direction donnée. , - 2
Pour augmenter l'intensité lumineuse fournie par une source jusqu'à une valeur pré-
déterminée, il faut donc augmenter la luminance de cette source et/ou sa surface apparente.
Ces deux paramètres sont très difficilement accessibles ou modifiables pour des diodes élec-
troluminescentes. En effet, pour une diode électroluminescente de surface émissive donnce par construction, il n'est pas possible par des moyens optiques d'augmenter sa luminance.
La présente invention se place dans ce contexte et elle a pour but de proposer un dis-
positif d'éclairage ou de signalisation utilisant plusieurs diodes électroluminescentes comme sources lumineuses pour former un faisceau lumineux d'intensité prédéterminée, en augmen
o tant la luminance de chaque diode électroluminescente.
La présente invention a donc pour objet un dispositif d'éclairage ou de signalisation, comportant au moins deux sources lumineuses émettant chacune un faisceau lumineux, Selon la présente invention, les sources lumineuses sont constituées par des diodes électroluminescentes et elles sont alimentées par un courant pulsé de manière à étre allumées alternativement. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention: - les impulsions du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes ont une intensité instantanée supérieure à l'intensité maximale en régime permanent et une intensité moyenne inférieure à cette valeur maximale; - les impulsions du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes ont un rapport cyclique supérieur ou égal à l'inverse du nombre de diodes électroluminescentes;
2s - le dispositif d'éclairage ou de signalisation comporte un système optique recevant les fais-
ceaux lumineux émis par les diodes électroluminescentes et fournissant un faisceau émergeant unique quelle que soit la diode électroluminescente lui fournissant un faisceau incident; - - les diodes électroluminescentes sont disposées sur un support mobile déplaçable devant le système optique, les diodes électroluminescentes étant allumées en synchronisme avec leur passage en une position prédétermince par rapport au système optique; - le support mobile est une roue ou un tambour; -3 - les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes sont commutés de manière à ce que le faisceau incident sur le système optique soit toujours le même quelle que soit la diode électroluminescente allumée; - les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes sont commutés par des moyens mécaniques synchronisés avec l'allumage et l'extinction des diodes électro luminescentes; - les moyens mécaniques sont des miroirs mobiles; - les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes sont commutés par des moyens électro-optiques synchronisés avec l'allumage et l' extinction des diodes élec o troluminescentes; - les moyens électro-optiques sont constitués par des cellules électro-optiques;
- les moyens électro-optiques sont constitués par des micromiroirs.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clai
rement de la description qui va maintenant être faite d'un exemple de réalisation donné à titre
non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La Figure 1 représente les faisceaux lumineux émis par deux diodes électroluminescentes adjacentes, - Les Figures 2A et 2B représentent sur des graphes l'intensité du courant d'alimentation d'une diode électroIuminescente selon la présente invention, - Les Figure 3A et 3B représentent schématiquement le principe de la présente invention, - La Figure 4 représente schématiquement un premier mode de réalisation de la présente invention, - Les Figures 5A et 5B représentent schématiquement un deuxième mode de réalisation de 2s la présente invention, - - Les Figures 6A et 6B représentent schématiquement un troisième mode de réalisation de la présente invention, et - Les Figures 7A et 7B représentent schématiquement un quatrième mode de réalisation de
la présente invention.
Sur les différentes Figures, les éléments identiques ou jouant le même rôle sont affec
tés des mêmes signes de référence.
- 4 On sait qu'une diode électroluminescente est conçue et dimensionnée pour fonctionner en étant alimentée par un courant continu inférieur ou égal à un courant d'intensité maximale en régime permanent Imax prédéterminée de manière à produire un flux lumineux maximal
4>max prédéterminé correspondant à une luminance maximale LmaX prédéterminée.
Pour toute variation du courant continu d'intensité Ijnf inférieure à ImaX, le flux et la luminance L de la diode électroluminescente varient sensiblement proportionnellement avec
l'intensité Iinf.
o Si la diode électroluminescente est alimentée avec un courant d'intensité IsUp supé rieure à l'intensité Imax' le flux 4> et la luminance L de la diode électroluminescente augmen tent au delà de max et de LmaX respectivement, mais également l'intensité du courant traver sant la diode électroluminescente. I1 en résulte une élévation de la température de la jonction de celle-ci par effet Joule, ce qui fragilise la diode électroluminescente, réduit sa durée de vie, i5 et peut méme la détruire si la température de la jonction dépasse une valeur limite Tj, dite
température de jonction, à laquelle la jonction fond et la diode électroluminescente est dé-
truite. Les considérations qui précèdent sont valables pour un régime permanent de l'intensité Isup. Par contre, il est possible d'alimenter la diode électroluminescente avec un courant d'intensité instantanée Ip supérieure à l'intensité maximale en régime permanent ImaX, si cette
alimentation ne provoque pas d'élévation de température de la jonction de la diode électrolu-
minescente. 2s Tel est le cas par exemple d'une alimentation par impulsions ou par trains d'impulsions ainsi qu'on l'a représenté sur les Figures 2A et 2B. On voit sur ces Figures l'allure d'un courant constitué d'impulsions, dont la valeur instantanée Ip est supérieure à la valeur maximale en régime permanent Imax de l'intensité, mais dont la valeur moyenne Imoyen
est inférieure à cette valeur maximale.
Dans ces conditions, pendant les impulsions d'intensité instantanée Ip, on constate que le flux d) et la luminance L de la diode électroluminescente varient sensiblement proportion nellement avec la valeur de cette intensité Ip. I1 est donc possible d' augmenter momentané
2831 382
ment la luminance L d'une diode électroluminescente au delà de la valeur maximale LmaX sans
pour autant nuire à son bon fonctionnement ni à sa durée de vie. En effet, la diode électrolu-
minescente ne " voyant " qu'un courant d'intensité Imoyen inférieure à l'intensité maximale en
régime permanent ImaX ne subira aucun échauffement qui pourrait lui être préjudiciable.
s
On peut donc réaliser un dispositif d'éclairage ou de signalisation dont les sources lu-
mineuses sont des diodes électroluminescentes de luminance accrue, les diodes électrolumi-
nescentes étant alimentées par un courant pulsé de rapport cyclique donné, c'est à dire le rap-
port de la durée d'une impulsion sur la durée d'une période, le nombre de diodes électrolumi nescentes étant au moins égal à l'inverse de ce rapport cyclique de manière à ce qu'il y ait toujours au moins une diode électroluminescente allumée. C'est ce que l'on a schématisé sur les Figures 3A et 3B, en ne représentant que deux diodes électroluminescentes 10A et 10B pour la clarté du dessin, et en supposant que le rapport cyclique de leur alimentation est égal à 1/2. Lorsque la diode électroluminescente 10A est allumée, la diode électroluminescente 10B 1S est éteinte, et inversement. Le faisceau lumineux émis par ces diodes électroluminescentes est reçu par un système optique 20, qui fournit un faisceau émergeant 30 unique quelle que soit la
diode électroluminescente lui fournissant un faisceau incident.
Différentes possibilités s'offrent alors pour obtenir un tel résultat. Par exemple, comrne on l'a représenté sur la Figure 4, on peut disposer des diodes éleckoluminescentes sur un support mobile, et déplacer ce support au moyen d'un système mécanique de manière à ce qu'une diode électroluminescente allumée soit toujours disposée à l'entrée du système optique , les autres diodes électroluminescentes étant éteintes 2s On peut par exemple placer les diodes électroluminescentes 10A, 10B,, 10N sur une roue ou un tambour 40, et synchroniser leur allumage avec leur passage en une position pré détermince par rapport au système optique 20. On pourra par exemple prévoir un mouvement d'entrâînement de la roue ou du tambour 40 par un système à croix de Malte, de manière à ce que chaque diode électroluminescente reste pendant le temps de son allumage en entrée du système optique 20, la transition d'une diode électroluminescente à une autre se faisant dans un temps beaucoup plus court. De tels systèmes d'entraînement sont par exemple utilisés dans
les projecteurs cinématographiques pour entraîner la pellicule.
On peut également disposer ies diodes électroluminescentes de manière fixe par rap-
port au système optique 20, et commuter les faisceaux lumineux émis par les différentes dio-
des électroluminescentes allumées, de manière à ce que le faisceau incident sur le système
optique 20 soit toujours le même quelle que soit la diode électroluminescente allumée.
On pourra par exemple, comme on l'a représenté sur les Figures 5A et SB, utiliser des
moyens mécaniques, des miroirs 50 étant mobiles en rotation entre par exemple deux posi-
tions, et synchronisés avec l'allumage et l'extinction des diodes électroluminescentes 10A et 1 OB de manière à ce que le faisceau lumineux à l'entrée du système optique 20 soit toujours le
même quelle que soit la diode électroluminescente allumée. Les miroirs 50 peuvent par exem-
ple être actionnés par des dispositifs piézoélectriques (non représentés).
On pourra encore, comme on l'a représenté sur les Figures 6A et 6B, utiliser des . moyens électro-optiques, des cellules de commutation optique 60 étant disposées sur le trajet du faisceau lumineux entre les diodes électroluminescentes 10A, 10B, 1ON et le systéme optique 20, de manière à ce que le faisceau lumineux à l'entrée du système optique 20 soit
toujours le méme quelle que soit la diode électroluminescente 1OA, 10B,... 1ON allumée.
On pourra également, comme on l'a représenté sur les Figures 7A et 7B, utiliser des micromiroirs, du type de ceux qui sont utilisés pour la projection de signaux vidéo. De tels micromiroirs 72 ont des dimensions microscopiques et sont disposés en grand nombre sur un substrat 70, et ils peuvent être orientés selon une direction prédéterminée par l'application de signaux électroniques convenables, ainsi qu'on l'a schématisé sur la Figure 7B. On voit sur cette Figure que mes micromiroirs 72 peuvent être orientés dans des positions 72A, 72B, 2s... 72N, en fonction de la diode électroluminescente 1OA, 10B, 1ON qui est allumée, de ma nière à ce que le faisceau lumineux à l'entrée du système optique 20 soit toujours le meme
quelle que soit la diode électroluminescente 1OA, 1OB,...1ON allumée.
On a donc bien réalisé selon la présente invention un dispositif d'éclairage ou de si gnalisation utilisant plusieurs sources lumineuses constituées de diodes électroluminescentes dont la luminance est augmentée momentanément sans augmenter l'intensité du courant d'alimentation de chaque diode électroluminescente, pour former un faisceau lumineux de
luminance moyenne supérieure à celle qui serait obtenue en utilisant des diodes électrolumi-
nescentes fonctionnant en régime permanent.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont
s été décrits, mais l'homme du métier pourra au contraire lui apporter de nombreuses modifica-
tions qui rentrent dans son cadre. C'est ainsi que le nombre de diodes électroluminescentes pourra étre un nombre quelcouque supérieur à deux, par exemple un nombre élevé de diodes électroluminescentes - 8
Claims (12)
1. Dispositif d'éclairage ou de signalisation, comportant au moins deux sources lumi-
neuses (1OA, lOB,...1ON) émettant chacune un faisceau lumineux, caractérisé en ce que les s sources lumineuses (1OA, lOB,...1ON) sont constituées par des diodes électroluminescentes et
en ce qu'elles sont alimentées par un courant pulsé de manière à être allumées alternative-
ment.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions du courant o d'alimentation des diodes électroluminescentes (1OA,...1ON) ont une intensité instantance (Ip) supérieure à l'intensité maximale en régime permanent (Im) et une intensité moyenne
(Imoyen) inférieure à cette valeur maximale.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les impulsions du courant
d'alimentation des diodes électroluminescentes (1OA,...1ON) ont un rapport cyclique supé-
rieur ou égal à l'inverse du nombre de diodes électroluminescentes (1OA,.. .1ON).
4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il - comporte un système optique (20) recevant les faisceaux lumineux émis par les diodes élec troluminescentes (1OA,...1ON) et fournissant un faisceau émergeant (30) unique quelle que
soit la diode électroluminescente (1OA,...1ON) lui fournissant un faisceau incident.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les diodes électrolumines-
centes (1OA,...1ON) sont disposées sur un support mobile (40) déplaçable devant le système 2s optique (20), les diodes électroluminescentes (1OA,.. 1ON) étant allumées en synchronisme
avec leur passage en une position prédétermince par rapport au système optique (20).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support mobile (40) est
une roue ou un tambour (40).
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes sont commutés de manière à ce que le - 9 - faisceau incident sur le systéme optique (20) soit toujours le méme quelle que soit la diode
électroluminescente (1OA,... lON) allumoe.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les faisceaux lumineux s émis par les différentes diodes électroluminescentes (1OA,...1ON) sont commutés par des
moyens mécaniques (50) synchronisés avec l'allumage et l'extinction des diodes électrolumi-
nescentes.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens mécaniques
o (50) sont des miroirs mobiles (50).
10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes (1OA,...1ON) sont commutés par des moyens électro-optiques (6O, 70) synchronisés avec l'allumage et l'extinction des diodes électroluminescentes.
11. Dispositif selon la revendication 1O, caractérisé en ce que les moyens électro-
optiques (60) sont constitués par des cellules électro-optiques (60).
o
12. Dispositif selon la revendication 1O, caractérisé en ce que les moyens électro
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