FR2962703A1 - Dispositif d'eclairage a led, et bloc d'eclairage ou de signalisation pour vehicule automobile comprenant un tel dispositif d'eclairage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'éclairage comprenant : • un dispositif lumineux (10) comprenant en série une pluralité de LEDs (diode électroluminescente) comprenant au moins une LED, et • une source (20) de courant régulé adaptée pour alimenter le dispositif lumineux par un courant continu (10) d'une valeur prédéfinie, • un dispositif de surveillance de LED (30), pour détecter une défaillance d'une LED du dispositif lumineux, et • un moyen de commande (60) pour commander la source de courant (20) en fonction d'un signal de défaillance produit par le dispositif de surveillance de LED (30). Application à la réalisation de bloc d'éclairage ou de signalisation pour véhicule automobile.

Description

Domaine technique et état de l'art L'invention concerne un dispositif d'éclairage à LED (diode électroluminescente), comprenant une ou plusieurs LEDs. Les LEDs sont de plus en plus utilisées en remplacement de lampes à incandescence pour limiter la consommation énergétique des dispositifs d'éclairage. C'est le cas notamment dans le domaine de l'automobile, et plus généralement dans tout système embarqué où l'énergie électrique est disponible en quantité limité car fournie par un accumulateur (communément appelé batterie). L'utilisation de LEDs dans de telles applications suppose toutefois de repenser complètement les dispositifs d'éclairage et de développer de nouveaux dispositifs de commande adaptés aux LEDs pour que les LEDs puissent fournir une puissance lumineuse constante à partir d'une source d'énergie dont la tension de sortie est susceptible de varier dans le temps (cas d'un accumulateur alimentant un système dont la charge globale varie dans le temps). De plus, notamment dans les systèmes embarqués, les conditions d'utilisation sont telles que les dispositifs d'éclairage sont soumis à des contraintes mécaniques importantes et le fonctionnement correct du dispositif d'éclairage doit être surveillé dans le temps. Egalement, les normes imposent aux constructeurs des durées de vie des dispositifs d'éclairage de plus en plus longues.

Pour obtenir un rendement maximal et fournir aux LEDs un courant prédéfini indépendant des variations de tension de l'accumulateur et des variations de la charge (c'est-à-dire les LEDs), on utilise généralement une source de courant régulée, ou bien une source de tension associée à un convertisseur DC/DC. Toutefois, les dispositifs actuels sont peu adaptés à un fonctionnement en conditions difficiles.

Description de l'invention L'invention propose un nouveau dispositif d'éclairage, mieux adapté à des conditions de fonctionnement difficiles. Plus précisément, l'invention propose un nouveau dispositif d'éclairage comprenant : - un dispositif lumineux comprenant en série une pluralité de LEDs (diode électroluminescente) comprenant au moins une LED, et - une source de courant régulé adaptée pour alimenter le dispositif lumineux par un courant continu d'une valeur prédéfinie, et - un dispositif de surveillance de LED, pour détecter une défaillance d'une LED du dispositif lumineux et - un moyen de commande pour commander la source de courant en fonction d'un signal de défaillance produit par le dispositif de surveillance de LED.

La consommation du dispositif d'éclairage selon l'invention est ainsi immédiatement stoppée dès la défaillance d'une LED. De plus, lorsqu'une défaillance est détectée, le dispositif peut alerter (par exemple par l'intermédiaire du système de diagnostic du véhicule) un utilisateur qu'une réparation est nécessaire. 1 Pour surveiller les pannes des LEDs les plus fréquentes, le dispositif de surveillance de LED peut comprendre

- un dispositif de détection d'une LED en court-circuit et / ou un dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert, et - un moyen pour transmettre au moyen de commande le signal de défaillance produit par le dispositif de détection d'une LED en court-circuit ou le signal de défaillance produit par le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert. Le dispositif d'éclairage selon l'invention peut encore comprendre un dispositif de surveillance de température, pour diminuer la valeur prédéfinie du courant continu fourni par la source lorsqu'il détecte une température supérieure à une température prédéfinie. Le dispositif peut ainsi fonctionner dans un mode dégradé lorsque la température extérieure, élevée, est susceptible d'endommager les LEDs. Le dispositif d'éclairage selon l'invention peut encore comprendre un dispositif d'initialisation de l'allumage de la ou les LEDs. Ainsi, les LEDs éclairent dès leur mise sous tension, y compris pendant la phase de démarrage au cours de laquelle la source de courant régulé ne produit pas encore de courant régulé.

Dans une variante, le dispositif selon l'invention peut comprendre une pluralité de LEDs associées en série. Dans une autre variante, le dispositif d'éclairage peut comprendre plusieurs branches associées en parallèle, chaque branche comprenant une ou plusieurs LEDs associées en série. Le choix du nombre total de LEDs est fonction de la puissance lumineuse souhaitée. Le nombre de LEDs par branche est fonction de la tension fournie par l'accumulateur (la chute de tension aux bornes d'une branche comprenant un série de LEds doit être inférieure à la tension fournie par l'accumulateur). Le nombre de branches est ensuite déterminé en fonction du nombre total de LEDs souhaité et du nombre maximal de LEDs par branche. Ainsi, pour un même nombre total de LEDs, en augmentant le nombre de branches, il est possible de limiter la tension d'alimentation nécessaire pour faire fonctionner le dispositif selon l'invention.

De préférence, l'unique source de courant alimente toutes les branches de LEDs en parallèle. Ceci limite la taille globale du circuit, et permet une extinction générale de toutes les LEDs du dispositif si une LED est défaillante. Chaque branche peut comprendre un dispositif de surveillance de LED pour détecter une défaillance d'une LED du dispositif lumineux de la dite branche est détectée et fournir un signal de défaillance à l'unique moyen de commande. Le dispositif d'éclairage selon l'invention est notamment intéressant pour la réalisation d'un bloc d'éclairage pour un véhicule automobile.

Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'exemples de réalisation d'un dispositif d'éclairage selon l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif d'éclairage selon l'invention, - la figure 2 est un schéma électronique d'un premier mode de réalisation de l'invention, et - la figure 3 est un schéma électronique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Description d'un mode de réalisation de l'invention Un dispositif d'éclairage selon l'invention comprend essentiellement un dispositif lumineux 10 et une source de courant régulé 20. Le dispositif lumineux 10 comprend une pluralité de LEDs (au moins une LEDs, par exemple X = 1 à 3 associées en série, une anode d'une première LED étant reliée à une sortie S de la source de courant 20. La source de courant 20 produit un courant continu régulé d'une valeur nominal I0, indépendant de la tension d'alimentation Vbatt ( au moins sur une plage de variation de Vbatt), et de la charge de la source (c'est-à-dire le dispositif lumineux 10 à LEDs). Selon l'invention, le dispositif comprend également un dispositif de surveillance de LED 30, pour détecter une défaillance d'une LED du dispositif lumineux 10 et un moyen de commande 60 pour commander la source de courant en fonction d'un signal de défaillance produit par le dispositif 30. Le dispositif de surveillance de LED 30 comprend un dispositif de détection d'une LED en court-circuit 40, un dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert 50 et un moyen 55. En fonctionnement normal, la tension entre le point S et la masse est fonction du nombre X de LEDs multiplié par la chute de tension aux bornes d'une LED, et de la chute de tension aux bornes du dispositif 50. Ainsi, lorsqu'une LED est en court-circuit, la tension entre le point S et la masse diminue. Le dispositif 40 produit un signal de défaillance lorsqu'il détecte une chute de tension entre l'entrée du dispositif lumineux 10 (c'est-à-dire le point S) et la masse. En fonctionnement normal, le courant circulant dans les LEDs est égal au courant fourni par la source de courant 20. Ainsi, lorsqu'une LED est endommagée et en circuit ouvert, aucun courant ne traverse les LED et le potentiel au point D tend vers 0. Le dispositif 50 produit un signal de défaillance lorsqu'il détecte une chute de tension au point D. 3 Le moyen 55 est dans l'exemple figure 1 une porte logique OU, qui transmettre au moyen de commande 60 le signal de défaillance produit par le dispositif de détection d'une LED en court-circuit 40 ou le signal de défaillance produit par le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert 50. Le moyen de commande 60 comprend dans l'exemple représenté figure 1 un OU logique 61 et un interrupteur 62. Le moyen de commande ouvre ou ferme l'interrupteur 62 en fonction du signal de commande reçu de la porte 55. Le dispositif de la figure 1 comprend également un dispositif de surveillance de température 70, pour diminuer la valeur prédéfinie IO du courant continu fourni par la source lorsqu'il détecte une température T supérieure à une température prédéfinie TO. Le courant produit par la source de courant est proportionnel à Vbatt / RO, où Vbatt est une tension fournie par une source d'énergie (par exemple un accumulateur) et RO est une résistance interne de la source de courant. Lorsqu'il détecte une température T supérieure à TO, le dispositif 70 augmente la résistance interne de la source de courant, ce qui provoque une diminution du courant produit par la source de courant.

La figure 2 montre un exemple de réalisation détaillé d'un dispositif d'éclairage selon l'invention, comprenant une branche comprenant chacune X LEDs D76 à D80 associées en série entre le point S et le point D. Le point S est relié au collecteur d'un transistor Q44 bipolaire PNP de puissance dont un émetteur est relié à un premier pôle d'une résistance R40 dont un deuxième pôle est relié à une source d'énergie produisant une tension Vbatt. Le point D est relié à l'anode d'une diode D86 dont une cathode est reliée à la masse.

Le dispositif comprend encore une source de courant régulée 20 comprenant une source de tension ST, des résistances R45, R51, TR et R40 et un transistor Q44. La source ST est une source de tension régulée dont une entrée est reliée à Vbatt et dont une sortie A est reliée à un pôle de la résistance R45 et à une base du transistor Q44. La résistance TR et la résistance R51 sont connectées en parallèle entre le point A et le collecteur du transistor Q39. Q39 est un transistor bipolaire NPN de petite puissance dont un émetteur est relié à la masse et dont une base est reliée à un premier pôle de la résistance R47 dont un deuxième pôle est relié à Vbatt. Les résistances R45, R51 et TR polarisent la source de tension ST par une résistance équivalente Req = R45 + (TR*R51) / (TR + R51), et la résistance R47 polarise le transistor Q39. La source de tension ST, les résistances R45, R51, TR et R40 et le transistor Q44 forment ensemble la source de courant régulée 20, produisant un courant IO proportionnel à la tension appliquée sur la base du transistor Q44. Le transistor Q39 et la résistance R47 forment ensemble l'interrupteur 62 permettant l'activation ou l'extinction de la source de courant 20 : lorsque le transistor Q39 est passant, son collecteur est relié à la masse, les résistances R45, R51 et TR polarisent la source de tension ST et le courant IO est produit ; lorsque le transistor Q39 se bloque, le potentiel sur son collecteur est flottant est augmente jusqu'à Vbatt, la tension au point A est à Vbatt, le transistor Q44 se bloque et le courant IO n'est plus produit. La source de courant 20 est éteinte.

La résistance TR est de type thermistor et forme le dispositif de surveillance de température 70. Lorsque la température est inférieure à TO, la résistance TR est inférieur à la résistance R51 et de ce fait Req=R45 + TR, Lorsque la température est supérieure à TO La résistance TR augmente énormément et devient nettement supérieure à R51 ; de ce fait Req=R45+R51. R51 est supérieure à TR lorsque la température est inférieure à TO ; de ce fait Req à T>T0 est sup à Req à T<T0. Lorsque T>T0 le potentiel au point A augmente et la tension fournie par la source de tension ST diminue ; le courant fourni par le transistor Q44 (et donc par la source de courant 20) diminue. Le dispositif de la figure 1 comprend également un dispositif de surveillance de température 70, pour diminuer la valeur prédéfinie IO du courant continu fourni par la source lorsqu'il détecte une température T supérieure à une température prédéfinie TO. Le courant produit par la source de courant est proportionnel à Vbatt / RO, où Vbatt est une tension fournie par une source d'énergie (par exemple un accumulateur) et RO est une résistance interne de la source de courant. Lorsqu'il détecte une température T supérieure à TO, le dispositif 70 augmente la résistance interne de la source de courant, ce qui provoque une diminution du courant produit par la source de courant.

Le dispositif de la figure 1 comprend encore un transistor Q46, un transistor Q42 et une résistance R47 formant avec la diode D86 le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert 50. Q46 est un transistor bipolaire NPN de faible puissance dont une base est reliée au point D, dont un émetteur est relié à la masse et dont un collecteur est relié à un pôle de la résistance R49 dont un deuxième pôle est relié à Vbatt. Q42 est un transistor bipolaire NPN de faible puissance dont une base est connectée au point comme du transistor Q46 et de la résistance R49, dont un émetteur est relié à la masse et dont un collecteur est relié à un point B relié à la base du transistor Q39. La diode D86 est reliée entre la sortie du dispositif lumineux (le point D) et la masse. Le transistor Q46, le transistor Q42, la résistance R49 et la diode D86 forment ensemble le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert 50 : - en fonctionnement normal, les LEDs D76 à D80 sont passantes, la diode D86 est passante et la tension à ses bornes, et donc au point D, est égale à une tension seuil de la diode. Le transistor Q46 est passant et la base du transistor Q42 est reliée à la masse. Le transistor Q42 est ainsi bloqué et la base de Q39 (le point B) est à Vbatt par l'intermédiaire de la résistance R47. Q39 est ainsi passant, la source de courant 20 est active et produit le courant I0. - si une des LEDs D76 à D80 est en circuit ouvert, la diode D86 ne conduit plus, le transistor Q46 est bloqué et la base de Q42 est à Vbatt par l'intermédiaire de D49. Q42 est ainsi passant et la base de Q39 est reliée à la masse. Q39 est ainsi bloqué, et la source de courant 20 est éteinte. Le dispositif de la figure 1 comprend également deux transistors Q43, Q45, trois résistances R42, R46, R48 et une diode D78 formant ensemble le dispositif de détection d'une LED en court-circuit 40. La diode D78 est une diode Zener dont une cathode est reliée au point S et dont une anode est reliée à un pôle de la résistance R42 dont un deuxième pôle est relié à la masse. La diode D78 a pour fonction de fournir une tension de référence, elle peut être remplacée par une source de tension de référence. Le transistor Q45 est un transistor NPN de faible puissance dont un collecteur est relié à un premier pôle de la résistance R46 dont un deuxième pôle est relié à Vbatt. Un émetteur de Q45 est relié à la masse et une base de Q45 est reliée à un pôle de la résistance R48 dont un deuxième pôle est relié au point commun de la diode D78 et de la résistance R42. Les transistors Q43, Q45, les résistances R42, R46, R48 et la diode D78 forment ensemble le dispositif de détection d'une LED en court-circuit 40 : - en fonctionnement normal, les LEDs D76 à D80 sont passantes et le potentiel au point S est égal à X*Ux + Ud, où Ux est la tension aux bornes d'une LED et Ud est la tension aux bornes de la diode D86 ; la tension sur la base de Q45 est imposée par la diode Zener D78, le transistor Q45 est passant et son collecteur est relié la masse ; le transistor Q43 est ainsi bloqué et la base de Q39 (le point B) est à Vbatt par l'intermédiaire de la résistance R47. Q39 est ainsi passant, la source de courant 20 est active et produit le courant I0. - si une des LEDs D76 à D80 est en court-circuit, le potentiel au point S diminue de Ux, le potentiel sur la base de Q45 diminue et Q45 se bloque ; la base de Q43 est amenée à Vbatt par l'intermédiaire de la résistance R46 ; Q43 est ainsi passant et la base de Q39 est reliée à la masse. Q39 est ainsi bloqué, et la source de courant 20 est éteinte.

La liaison entre le collecteur de Q42, le collecteur de Q43 et la base de Q39 est fonctionnellement équivalente à un OU logique. Le dispositif de la figure 1 comprend encore une diode D73, des résistances R29, R31, R44 et des transistors Q40, Q41 formant ensemble le dispositif d'initialisation 80 de l'allumage des LEDs. La diode D73 est de type Zener, elle aune cathode à Vbatt et une anode reliée à un premier pôle de la résistance R29 dont un deuxième pôle est relié à la masse. Le transistor Q41 a un émetteur relié à la masse et un collecteur relié à un premier pôle de la résistance R31 dont un deuxième pôle est relié à Vbatt. La résistance R44 a un premier pôle relié à la base de Q41 et un deuxième pôle relié au point commun de la résistance R29 et de la diode D73. Enfin, le transistor Q40 a une base reliée au collecteur de Q41, un collecteur relié au collecteur du transistor Q39 et un émetteur relié à la masse.

Lors de la mise sous tension de l'ensemble du dispositif de la figure 1, en phase d'initialisation, le potentiel Vbatt va croître progressivement jusqu'à obtenir sa valeur nominale VbattO. Tant que le dispositif lumineux 10 (les LEDs D76 à D80) n'est pas alimenté par un courant, le transistor Q39 reste bloqué, même si la tension d'alimentation Vbatt a atteint sa valeur nominale; Le dispositif d'initialisation 80 permet de court-circuiter le transistor Q39 en phase d'initialisation, tant que Vbatt n'a pas atteint sa valeur nominale VbattO. Le dispositif 80 permet ainsi de fournir un courant aux LEDs (et donc de les allumer) dès la mise sous tension de l'ensemble, même si Vbatt n'a pas atteint sa valeur nominale, et de débloquer le transistor Q39. En d'autre termes, le dispositif 80 permet d'allumer les LEDs en mode dégradé (le courant fourni aux LEDs n'est pas nominal tant que Vbatt n'a pas atteint sa valeur nominale) pendant la phase de démarrage de la source de courant 20. Le dispositif 80 fonctionne de la manière suivante : - tant que Vbatt est en dessous de sa valeur nominale VbattO, le potentiel sur la base du transistor Q41 est inférieur à une valeur seuil de sorte que le transistor Q41 est bloqué et le potentiel sur le collecteur de Q41 et la base de Q4O est tiré à Vbatt par la résistance R31 ; le transistor Q4O est ainsi passant et court-circuite le transistor Q39 ; un courant est fourni aux LEDs D76 à D8O par le transistor Q44 - lorsque Vbatt atteint sa valeur nominale VbattO, le potentiel sur la base du transistor Q41 est supérieur à la valeur seuil de sorte que le transistor Q41 est passant et le collecteur de Q41 et la base de Q4O sont reliés à la masse ; le transistor Q4O est ainsi bloqué ; la phase d'initialisation est terminée. Un dispositif selon l'invention, comprenant N branches de X LEDs, peut être réalisé simplement à partir du schéma électronique de la figure 2, en reproduisant N fois le bloc comprenant les LEDs D76 à D8O en série, le dispositif de détection d'une LED en court-circuit 40, le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert 50 et certains éléments (Q44, R4O) de la source de courant (cf figures 1 et 2). Le bloc commun comprenant la source de courant 20 et le moyen de commande 60 n'est pas dupliqué : la même source de courant 20 est utilisée pour alimenter en parallèles les N blocs comprenant les LEDs, et le même dispositif de commande 60 reçoit les signaux de défaillance fournis par les dispositifs de surveillance 10 de toutes les branches. Ainsi, avec l'invention, si une LED est défaillante dans une des branches du dispositif, la source de courant est éteinte de sorte que toutes les LEDs s'éteignent simultanément. Le schéma électronique de la figure 3 est une version simplifiée du schéma de la figure 1 qui peut être utilisé pour un dispositif d'éclairage comprenant une unique branche de X LEDs (N=1). Dans le cas particulier où N=1, une LED en circuit ouvert entraîne automatiquement une extinction de la source de courant 20. Le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert 50 n'est donc pas nécessaire. De même, les transistors Q42, Q46 et la résistance R49, qui forment ensemble un suiveur logique, peuvent être supprimés. Le dispositif de détection d'une LED en court-circuit 40 est ainsi limité aux résistances R42, R48 et à la diode D78.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'éclairage comprenant : - un dispositif lumineux (10) comprenant en série une pluralité de LEDs (diode électroluminescente) comprenant au moins une LED, et - une source (20) de courant régulé adaptée pour alimenter le dispositif lumineux par un courant continu (I0) d'une valeur prédéfinie, et - un dispositif de surveillance de LED (30), pour détecter une défaillance d'une LED du dispositif lumineux et - un moyen de commande (60) pour commander la source de courant en fonction d'un signal de défaillance produit par le dispositif de surveillance de LED (30).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de surveillance de LED (30) comprend : - un dispositif de détection d'une LED en court-circuit (40) et / ou un dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert (50), et - un moyen (55), pour transmettre au moyen de commande (60) le signal de défaillance produit par le dispositif de détection d'une LED en court-circuit ou le signal de défaillance produit par le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert.
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de détection d'une LED en court-circuit (40) comprend des moyens (R42, R46, R48, Q43, Q45, D78) pour détecter une chute de potentiel à un point commun (S) du dispositif lumineux (10) et de la source de courant (20).
4. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert (50) comprend des moyens (R49, Q42, Q46, D86) pour détecter une chute de potentiel à une borne de sortie (D) du dispositif lumineux.
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant également un dispositif de surveillance de température (70), pour diminuer la valeur prédéfinie du courant continu (I0) fourni par la source de courant (20) lorsqu'il détecte une température supérieure à une température prédéfinie.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant également un dispositif d'initialisation (80) de l'allumage de la LED.. Dispositif selon l'une des revendications précéd 9 tes, dans lequel le dispositif lumineux comprend plusieurs branches, chaque branche comprenant un dispositif lumineux (10) comprenant une ou plusieurs LEDs associées en série, et dans lequel la source de courant (20) alimente toutes les branches en parallèle. 8. Dispositif selon la revendication 7 prise en combinaison avec l'une des revendications 2 à 5, dans lequel chaque branche comprend également un dispositif de surveillance de LED (30) pour détecter une défaillance d'une LED du dispositif lumineux (10) de la dite branche, et dans lequel l'unique moyen de commande (60) est adapté pour commander la source de courant (20) en fonction d'un signal de défaillance produit par le dispositif de surveillance de LED (30) de l'une des branches du dispositif d'éclairage 9. Bloc d'éclairage ou de signalisation pour véhicule automobile, comprenant un dispositif d'éclairage selon l'une des revendications précédentes.