FR2915844A3 - Circuit d'alimentation electrique pour diodes electroluminescentes montees en serie - Google Patents

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Abstract

Ce circuit d'alimentation électrique d'un certain nombre de diodes électroluminescentes (4) montées en série à partir du secteur d'alimentation domestique (1) comporte une inductance (7) montée sur l'une des bornes du secteur d'alimentation électrique (1), connectée en série à un pont redresseur de tension (8), aux bornes (9, 10) duquel une ou plusieurs série(s) ou branches (3) de diodes électroluminescentes sont montées en parallèles.

Description

CIRCUIT D'ALIMENTATION ELECTRIQUE POUR DIODES ELECTROLUMINESCENTES MONTEES
EN SERIE
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un circuit d'alimentation électrique d'une quantité variable et typiquement supérieure à dix, voire cinquante, de diodes électroluminescentes montées en série. Plus particulièrement, l'invention s'applique aux luminaires à LED (pour l'expression anglosaxonne Light emitting diodes et correspondant à l'acronyme français DEL).
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE
La standardisation de la fabrication des DEL a abouti à une diminution drastique de leur coût de fabrication. Corollairement, s'est développé leur emploi dans de nombreuses applications, et notamment celle de luminaires mais également celle de chemins dits de sécurité que l'on rencontre de plus en plus fréquemment, qu'il s'agisse de véhicules (car, autocar, avions, trains) ou même au sein d'habitations collectives (hôtel, etc.) ou d'entreprises.
De manière connue, une diode électroluminescente - DEL se commande en courant continu. Typiquement, la tension entre ses bornes est comprise entre 3 et 5 volts, dépendant du composant mis en oeuvre. Parallèlement, les DEL de puissance requièrent un courant continu, typiquement compris entre 300 milliampères et 1 ampère, en fonction des modèles mis en oeuvre.
Afm de réaliser l'alimentation de telles DEL montées en série, il est donc nécessaire de mettre en oeuvre des résistances d'adaptation à la tension d'alimentation courante, générant des pertes en énergie considérées comme excessives. Ce faisant, il est d'usage de mettre en oeuvre des convertisseurs à découpage tels que par exemple illustrés en figure 1. Sur celle-ci, on peut observer que sont branchés en parallèle aux bornes du secteur domestique 1, deux circuits d'alimentation d'une branche de DEL 3, chacun desdits circuit intégrant un tel convertisseur à découpage 2.30 Malheureusement, la mise en oeuvre de tels convertisseurs à découpage se heurte à différents inconvénients. Outre leur coût unitaire relativement élevé, l'expérience démontre que leur fiabilité est relative et qu'au surplus, et surtout, un convertisseur à découpage ne permet de procéder à l'alimentation que de une à six DEL montées en série seulement. En outre, en raison du nombre important de convertisseurs à découpage à mettre en oeuvre, dès lors que l'on souhaite disposer d'un grand nombre de DEL en série, l'encombrement généré s'avère incompatible, à tout le moins sur le plan esthétique avec une application au sein des luminaires à DEL.
Ainsi, pour un luminaire de 230 volts de tension d'alimentation développant une puissance de 50 à 100 watts, il faut prévoir entre 25 et 100 DEL et donc entre 5 et 20 alimentations à découpage. Le prix de revient s'en trouve de fait considérablement renchéri.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention consiste à mettre en oeuvre un circuit d'alimentation électrique de telles diodes électroluminescentes montées en série, qui soit à la fois fiable, efficace, et économique.
A cette fm, elle propose un circuit d'alimentation électrique d'un certain nombre de diodes électroluminescentes montées en série à partir du secteur d'alimentation domestique. Ce circuit comporte une inductance montée sur l'une des bornes du secteur d'alimentation électrique, connectée en série à un pont redresseur de tension, aux bornes duquel une ou plusieurs série(s) ou branches de diodes électroluminescentes sont montées en parallèles.
En d'autres termes, l'invention consiste à utiliser la tension résultant de l'inductance et à la moduler par la tension résistive générée par les diodes électroluminescentes montées en série, afm de correspondre sensiblement à la tension d'alimentation du secteur d'alimentation électrique.
Typiquement, l'inductance mise en oeuvre est constituée par un ballast du type de ceux mis en oeuvre dans le cadre de l'alimentation en énergie électrique des luminaires à tube 35 fluorescent ( Tubes Néon ).
En effet, de manière connue, un ballast est un composant électrique mis en oeuvre pour maintenir constant le courant dans le circuit dans lequel il est inséré. Ces ballasts sont des composants aujourd'hui très largement maîtrisés, dont le coût est plus de dix fois inférieur à celui des convertisseurs à découpage mis en oeuvre dans les alimentations de l'état antérieur de la technique. Ainsi, la mise en oeuvre d'un ballast standard, du type de ceux utilisés pour les luminaires à tube fluorescent, associé en série à un pont redresseur de tension permet d'alimenter entre 20 et 50 DEL montées en série. Typiquement, ces DEL montées en série présentent au total une tension comprise entre 60 et 150 volts (en fonction des composants utilisés), une branche contenant un tel nombre de DEL se comportant de fait comme un tube fluorescent.
Au surplus, selon l'invention, il est possible de mettre en oeuvre plusieurs branches ou séries de DEL en parallèle, en adaptant les caractéristiques du ballast.
La mise en oeuvre du pont redresseur est en revanche nécessaire dans la mesure où, comme rappelée dans le préambule, les diodes électroluminescentes sont alimentées en courant continu, ledit pont redresseur permettant de redresser la tension alternative délivrée par le secteur d'alimentation domestique.
Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le circuit d'alimentation de l'invention comporte entre l'inductance et le pont redresseur de tension, un transformateur, également d'un type en soi connu. La mise en oeuvre d'un tel transformateur permet de disposer de davantage de liberté sur les courants disponibles et par voie de conséquence sur le nombre de diodes électroluminescentes alimentées, voire sur les éventuels mélanges de couleurs, de plus en plus souvent recherchés au niveau des luminaires mettant en oeuvre de telles DEL. Au surplus, il permet d'assurer une isolation électrique entre le secteur d'alimentation électrique et les diodes électroluminescentes, optimisant de fait la sécurité des luminaires, et de manière générale le dispositif électrique les mettant en oeuvre.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées La figure 1, comme déjà dit, est une représentation schématique d'un circuit électrique de l'état antérieur de la technique. La figure 2 est une représentation schématique d'un circuit électrique conforme à une première forme de réalisation de l'invention.
La figure 3 est une représentation schématique du circuit d'alimentation électrique d'une seconde forme de réalisation de l'invention. La figure 4 est un graphe illustrant la répartition des tensions, respectivement inductive et résistive.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En se reportant à la figure 2, correspondant au schéma le plus simplifié de mise en oeuvre de l'invention, on a représenté par la référence 1 le secteur d'alimentation électrique, délivrant une tension alternative de 230 V;. Aux deux bornes de ce secteur d'alimentation électrique est connecté un circuit primaire 5 comportant fondamentalement une inductance 7, typiquement constituée par un ballast. La tension aux deux bornes du ballast est indiquée par la référence Vb.
Ce ballast est comme déjà dit, du type standard, classiquement mis en oeuvre pour les luminaires à tube fluorescent. Ainsi, il peut être constitué d'un ballast de marque déposée VS (Vossloh Schwabe), modèle LN36.115, référence 508185. Entre l'autre borne du circuit d'alimentation électrique et la borne de sortie du ballast 7, est monté un pont redresseur de tension 8, typiquement constitué de diodes, et ce selon un schéma classique.
Aux deux bornes 9, 10 de ce redresseur de tension 8 est montée, dans l'exemple décrit, une seule branche 3 de diodes électroluminescentes 4 montées en série, constituant donc avec le pont redresseur 8 un circuit secondaire 6. On a identifié par Vi, la tension aux bornes de cette branche de diodes électroluminescentes. Ces diodes électroluminescentes sont là encore de facture classique, et en fonction du nombre de diodes électroluminescentes mises en oeuvre, typiquement 20 à 50, on observe une tension Vi comprise entre 60 et 150 volts.
35 En se reportant à la figure 4, on a la relation vectorielle suivante : On a donc la relation : Vi = Vb + VL Algébriquement, on obtient : V; = Vi + Lee) 25 avec I : courant circulant dans le ballast (correspondant au courant traversant les DEL après redressement) 1: valeur de l'inductance du ballast co : 2irf (f = la fréquence)
En effet, la tension du réseau d'alimentation électrique est la somme vectorielle de la tension inductive aux bornes du ballast et de la tension aux bornes de la branche de diodes électroluminescentes.
Ce faisant, on observe que si l'on modifie de manière importante la tension aux bornes de la branche de diodes électroluminescentes, en raison de cette somme vectorielle, la tension aux bornes de l'inductance varie quant à elle assez peu. De fait, la valeur du courant électrique circulant dans la branche de DEL montées en série varie également de manière limitée. De la sorte, le circuit d'alimentation électrique conforme à l'invention régule de manière efficace le courant traversant la branche de DEL.
A titre exemplatif, on a indiqué dans le tableau ci-dessous les valeurs de courant électrique relevées sous 230 volts avec un ballast standard pour tube fluorescent (230 V, 50 Hz, 18 et 36 W, et 0,43 A) respectivement et une série de diodes électroluminescentes de 1 watt (350 milliampères nominal) montée en série dans la branche. Ballast pour tube fluo Nombre de DEL Courant Tension totale des DEL 18 W 20 0,36A 70 V 18 W 30 0,33A 100 V 36 W 46 0,33A 150 V Le cas échéant, on ajuste la tension V, en rajoutant ou au contraire en enlevant des DEL dans la branche considérée.
Selon une version plus évoluée de l'invention, et illustrée schématiquement au sein de la 30 figure 3, on intercale dans le circuit primaire 5 un transformateur 12. Ce transformateur, de manière connue, permet de modifier la tension dans la deuxième partie du circuit primaire, référencée par 5' sur la figure 3.
Ce faisant, la mise en oeuvre d'une tel transformateur permet donc de réduire la tension aux bornes des branches 3, 3' de diodes électroluminescentes mises en oeuvre, et par voie de conséquence de réduire dans chacune de ces branches le nombre de diodes électroluminescentes nécessaires pour aboutir à la tension correspondant au courant que l'on souhaite leur voir traverser.
Il permet en outre d'adapter la répartition des diodes électroluminescentes, notamment en termes de couleur. Dans cet exemple on a représenté dans chacune des deux branches illustrées 3, 3' de diodes électroluminescentes, une résistance d'équilibrage 11, 11', dont la fonction est d'équilibrer le courant entre les branches et notamment la compensation de la dispersion des diodes électroluminescentes.
En outre, la mise en oeuvre d'un tel transformateur permet de sécuriser le dispositif intégrant les branches de DEL puisque la tension à ce niveau est très largement réduite 15 par rapport à celle du secteur d'alimentation électrique.
A titre exemplatif, on a représenté dans le tableau ci-dessous un exemple d'application mettant en oeuvre un ballast standard pour tube fluorescent du type de ceux précédemment décrits et des diodes électroluminescentes de même nature : puissance 20 lwatt-350 milliampères nominale, répartis en x branches et mettant en oeuvre un transformateur 24 VA - 115 V/48 V. Ballast pour tube Nombre de Nombre total Courant dans Tension totale fluo branches (x) de DEL les DEL des DEL 18 W 2 20 0,27 A 33 V 36 W 1 20 0,33 A 66 V 36 W 2 30 0,27 A 50 V On conçoit en premier lieu tout l'intérêt de l'invention qui permet, à l'aide de 25 composants standards et particulièrement peu onéreux, d'alimenter des branches ou séries de diodes électroluminescentes de manière fiable et à un coût tout particulièrement réduit, ce qu'on le ne savait faire de manière efficace à ce jour.
Au surplus, et notamment dans la cadre de la mise en oeuvre de la seconde forme de 30 réalisation de l'invention, cette alimentation est sécuritaire.15

Claims (4)

REVENDICATIONS
1. Circuit d'alimentation électrique d'un certain nombre de diodes électroluminescentes (4) montées en série à partir du secteur d'alimentation domestique (1), caractérisé en ce qu'il comporte une inductance (7) montée sur l'une des bornes du secteur d'alimentation électrique (1), connectée en série à un pont redresseur de tension (8), aux bornes (9, 10) duquel une ou plusieurs série(s) ou branches (3, 3') de diodes électroluminescentes sont montées en parallèles.
2. Circuit d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inductance (7) mise en oeuvre est constituée par un ballast, notamment du type de ceux mis en oeuvre dans le cadre de l'alimentation en énergie électrique des luminaires à tube fluorescent.
3. Circuit d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte entre l'inductance (7) et le pont redresseur de tension (8), un transformateur (12). 20
4. Circuit d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacune des branches (3, 3') de diodes électroluminescentes (4) comporte également une résistance d'équilibrage (11, 11') montée en série avec lesdites diodes.
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