SYSTEME D'ECLAIRAGE DE PUISSANCE A DIODES ELECTROLUMINESCENTES COMPORTANT UN DISPOSITIF DE GESTION DE LA DISSIPATION THERMIQUE. [0001] La présente invention concerne le domaine de l'éclairage par des systèmes équipés de modules à diodes électroluminescentes (LED) de puissance. [0002] La présente invention concerne un système d'éclairage de puissance à diodes électroluminescentes. L'invention s'applique tout particulièrement mais non exclusivement aux systèmes d'éclairage des espaces publics et avantageusement à l'éclairage de la voierie, notamment à l'éclairage des autoroutes. De tels systèmes se présentent sous forme de lampadaires ou de projecteurs d'éclairage. Pour ce type d'éclairage, on utilise des systèmes d'éclairage LED de couleur blanc froid ou de couleur blanc chaud. Le choix d'un éclairage blanc froid ou blanc chaud est fait selon les lieux d'implantation et les besoins en éclairages. [0003] La mise en fonction des systèmes d'éclairage LED de type projecteurs ou lampadaires, est obtenue par activation du pilote de commande (encore dénommé driver) qui reçoit à cette fin, une commande en entrée et qui fournit au module LED, un courant d'alimentation. Le niveau du courant d'alimentation est constant et permet au module de diodes électroluminescentes qui le reçoit de fonctionner à pleine puissance et par conséquent d'atteindre l'intensité lumineuse requise. Ainsi, lorsqu'un système d'éclairage fonctionne plusieurs heures et que ce système est prévu pour fournir un éclairage puissant de plusieurs milliers de Lumen comme c'est le cas pour des systèmes d'éclairage public et/ou de voirie, les modules LED chauffent. Pour limiter les dégradations que peuvent provoquer ces surchauffes, des radiateurs sont prévus afin de dissiper la chaleur émise. Plus la puissance d'éclairage est importante et plus le radiateur est encombrant et visible. Les lampadaires et/ou projecteur deviennent, par voie de conséquence, encombrants et parfois même inesthétiques. [0004] D'autre part les systèmes d'éclairage de puissance LED utilisés pour la voierie ou les espace public sont monochromes. Ces systèmes comportent des LED de la même couleur, soit une couleur dite blanc froid soit une couleur dite Ref : 0336- LwOEen blanc chaud. Les LED sont regroupées dans un seul ensemble comprenant les LED et le pilote ou driver de ces LED. L'ensemble est dénommé module. Les LED sont commandées par les pilotes (driver) qui fournissent un courant d'alimentation permettant d'obtenir la puissance d'éclairage optimale désirée. Il n'est pas envisageable avec de tels systèmes de changer la couleur de l'éclairage comme par exemple de passer d'un blanc froid à un blanc chaud ou inversement et inversement ou de graduer la couleur c'est-à-dire de régler à une couleur intermédiaire. [0005] L'invention a donc pour but de remédier à au moins un des inconvénients de l'art antérieur. En particulier, la présente invention vise à limiter la chaleur dégagée par les modules LED par un pilotage de la puissance d'éclairage en fonction de conditions de thermiques. En outre, aux conditions thermiques, peuvent être associées des conditions de couleur de la lumière, permettant ainsi avec la même interface de piloter la couleur de la lumière d'éclairage. [0006] A cette fin, il est proposé d'équiper les systèmes d'éclairage comportant un ou plusieurs modules à diodes électroluminescentes, d'un dispositif de gestion de la dissipation thermique comportant une interface électronique apte à générer un ou des signaux agissant sur la puissance de l'éclairage opérant ainsi une régulation de ladite puissance en fonction de conditions thermiques prédéterminées et assurant ainsi une protection thermique des modules de diodes électroluminescentes. Le dispositif de gestion de la dissipation thermique proposé permet d'obtenir le meilleur rendement possible des diodes électroluminescentes sans jamais obtenir de surchauffe. [0007] Avantageusement, lorsque le système d'éclairage comporte au moins deux modules à diodes électroluminescentes de couleur différente, l'interface électronique est apte à générer des signaux agissant sur la puissance de l'éclairage de chacun des modules en fonction de conditions de couleur prédéterminées permettant ainsi de régler la couleur. [0008] L'invention a plus particulièrement pour objet un système d'éclairage de 30 puissance à diodes électroluminescentes comportant un ou plusieurs modules à Ref : 0336- Linocen diodes électroluminescentes comportant un circuit de commande en courant muni d'une entrée susceptible de recevoir une tension électrique de commande, principalement caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de gestion de la dissipation thermique comportant une interface électronique de pilotage de ladite tension électrique de commande en fonction de conditions thermiques prédéterminées et, au moins un capteur de température fournissant au moins une information de température thermique à l'interface électronique, l'interface électronique étant apte à fournir la ou les signaux de tension de commande d'entrée du ou des circuits de commande permettant une régulation de la puissance dissipée en fonction desdites conditions thermiques. [0009] Ainsi, le dispositif de gestion de la dissipation thermique proposé est apte à régler la tension de commande d'entrée du ou des circuits de commande des modules à diodes LED afin d'effectuer une régulation de la puissance dissipée par lesdits modules en prenant en compte des conditions de températures à savoir la température ambiante dans les modules à LED et une température de consigne afin d'obtenir le meilleur rendement possible des LEDs sans jamais les faire surchauffer. [0010] Avantageusement, l'interface électronique de pilotage de la tension électrique de commande est également apte à régler ladite tension de commande d'entrée du ou des circuits de commande en fonction de conditions de couleur prédéterminées et d'au moins une information de couleur, en fournissant la ou les signaux de tension de commande d'entrée du ou des circuits de commande permettant une régulation de la puissance en fonction desdites conditions de couleur. [0011] Ainsi, le système d'éclairage est équipé d'une protection thermique non mécanique, non contraignante en taille relativement à un dissipateur de chaleur de type radiateur équivalent. La même interface électronique permet de piloter la couleur de la lumière dans le cas où le système comporte des modules de couleur différente. [0012] Selon d'autres caractéristiques du système d'éclairage : Ref : 0336- Linocen - la l'interface électronique comporte pour chaque module de diodes électroluminescentes au moins une entrée de commande (E1,..., En ; LD1..., LDn; P1,..., Pn) apte à recevoir un signal de commande, au moins une entrée pour l'information de température (T1,..., Tn) et au moins une sortie de commande (S1, ...,Sn) délivrant une tension de réglage (V1, ....,Vn) de ladite tension de commande des circuits de commande (D1, ..., D2). - le dispositif de gestion de la dissipation thermique comporte un capteur de température (CT1, ...,.CTn) logé dans chaque module à diodes électroluminescentes (M1,...,Mn) pour fournir l'information relative à la température mesurée (T1,T2, Tn) à l'interface électronique, ces capteurs étant reliés à ladite interface électronique (1E), l'interface fournissant au(x) circuit(s) de commande en courant du ou des modules LED, un niveau de tension de commande (V1, V2,..., Vn) de valeur prédéterminée en fonction de la valeur de la température mesurée (T1, T2, ... ,Tn) par rapport à une température de consigne Tc. - le système d'éclairage comporte au moins deux modules de diodes électroluminescentes, un premier module correspondant à des diodes de couleur blanc froid et un deuxième module correspondant à des diodes de couleur blanc chaud, l'interface électronique fournissant à chaque circuit de commande en courant des modules LED, un niveau de tension de commande V1, V2 de valeur prédéterminée en fonction de la couleur de lumière blanche désirée et /ou de la température mesurée. - l'interface électronique (1E) comprend une unité de commande de type microcontrôleur (MC) pour recevoir au moins un signal de commande (e1,...,en, p1,...,pn) et au moins une information relative à la régulation thermique (t1,...,tn) et le cas échéant, relative à la régulation de la couleur de la lumière d'éclairage; le microcontrôleur (MC) comportant un programme apte à déterminer en réponse, la valeur correspondante (s1,..., sn) pour le réglage de la tension de commande d'entrée (V1,..., Vn) du ou des circuits de commande (D1,...,Dn). - la ou les tension(s) de commande est (sont) fournie(s) par une liaison 30 filaire ou radiofréquence ou une liaison de type DALY ; ou bien, par au moins une Ref : 0336- Linocen liaison filaire ou radiofréquence, ou de type DALI et au moins un potentiomètre de réglage. [0013] L'invention a également pour objet, un procédé de gestion de la dissipation thermique pour un système d'éclairage de puissance à diodes électroluminescentes comprenant un ou plusieurs modules à diodes électroluminescentes comportant un circuit de commande en courant muni d'une entrée susceptible de recevoir une tension électrique de commande, principalement caractérisé en ce qu'il comprend : - le pilotage de la tension électrique de commande au moyen d'un dispositif de gestion de la dissipation thermique comportant une interface électronique reliée à au moins un capteur de température, pour régler ladite tension de commande d'entrée du ou des circuits de commande afin d'effectuer une régulation de ladite puissance en fonction de conditions thermiques prédéterminées. Selon une autre caractéristique, le procédé comporte également les étapes suivantes : - Une mesure de température par au moins un capteur de température fournissant une information relative à la température T régnant dans le système d'éclairage, - La fourniture par l'interface électronique d'un niveau de tension de commande (V1, V2, Vn) de valeur prédéterminée en fonction en fonction des conditions thermiques à savoir, la valeur de mesure de température par rapport à une température de consigne Tc, ladite tension étant plus faible lorsque la valeur de la température mesurée est supérieure ou égale à la consigne Tc. Dans un exemple particulier le procédé comprend : - le pilotage de la tension électrique de commande au moyen de l'interface électronique pour régler ladite tension de commande d'entrée du ou des circuits de commande afin d'effectuer une régulation de la puissance en fonction de conditions de couleur prédéterminées ; le système d'éclairage comportant au Ref : 0336- Linocen moins deux modules de diodes électroluminescentes, un premier module correspondant à des diodes de couleur blanc froid et un deuxième module correspondant à des diodes de couleur blanc chaud, l'interface électronique fournissant à chaque circuit de commande en courant des modules à diodes LED, un niveau de tension de commande (V1, V2) de valeur prédéterminée en fonction de la couleur de lumière blanche désirée et/ou des conditions thermiques. [0014] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux Figures annexées qui représentent : La Figure 1, un schéma fonctionnel de principe de l'invention, La Figure 2, un schéma de réalisation dans le cas du pilotage de deux modules à LED de puissance selon la figure 1, La figure 3, un schéma du système d'éclairage avec une réalisation détaillée de l'interface électronique. [0015] Dans toute la suite les mêmes références concernent les mêmes éléments. [0016] Selon l'invention, le système d'éclairage 1 illustré par le schéma fonctionnel de la figure 1 comporte un dispositif de gestion de la dissipation thermique de modules à LED de puissance. Ce dispositif comporte une interface électronique IE assurant une fonction de protection thermique des diodes électroluminescentes et un ou plusieurs capteurs de température CT1,... ,CTn. L'interface électronique IE permet de commander un ou plusieurs modules à diodes électroluminescentes M1, ..., Mn à travers les circuits de commande en courant à savoir des drivers LED de puissance D1, Dn de chaque ensemble de diodes L1,...,Ln des modules M1, ..., Mn. Cette interface IE est reliée à un dispositif de mesure de la température régnant dans au moins un module à LED. De préférence le dispositif proposé comporte un capteur CT1,..., CTn de température par module M1,..., Mn. De préférence, ces capteurs sont logés au Ref : 0336- Linocen plus prés des ensembles de diodes LED de chaque module et en particulier dans le support des modules à diodes LED. [0017] L'interface électronique IE est réalisée de façon pratique par une carte électronique comportant au moins une ou plusieurs entrées de signaux de commande El , ..., En, (LD1, LDn pour des commandes selon le protocole DALI et au moins une ou plusieurs sorties de signaux de commande Si , ...., Sn, selon que l'interface pilote un ou plusieurs modules M1,..., Mn. [0018] Les entrées El, ..., E2 reçoivent une tension V comprise entre 0-10V. Les sorties S1, S2 délivrent une tension de commande V1, Vn de valeur prédéterminée en fonction de la valeur de la température mesurée T1, Tn mesurée. Cette tension de commande fournie par l'Interface IE sera inférieure ou égale à la tension V. De façon pratique, l'interface électronique IE est reliée via un circuit d'adaptation de niveau CT, aux capteurs de température CT1, CTn qui fournissent des signaux de mesures de température T1, Tn à l'interface IE.
L'interface comporte une ou plusieurs entrées pour recevoir les signaux de mesure de température T1, T2,..., Tn. La température mesurée est la température qui règne dans le système d'éclairage proche des modules à diodes, cette température est la résultante de la température ambiante et de la température à évacuer par le système d'éclairage. On prévoit avantageusement, un capteur de température CT1,..., CTn, par module LED afin de fournir une mesure de la température pour la commande respective de chaque module LED. Chaque capteur est logé dans le support (ou socle) des modules à LED .La température mesurée permet en fonction des conditions thermiques fixées de déterminer la tension de commande à appliquer au circuit de commande D1, ....,Dn de chaque module de LED. [0019] L'interface électronique IE comporte un microcontrôleur MC avec un processeur ptp et des mémoires de programme MP et de données MD. L'interface IE comporte un bloc d'alimentation ALIM apte à fournir une alimentation Vcc : 024V filtrée à partir d'une entrée AL recevant une alimentation 24V. Cette même alimentation ALIM est utilisée pour le microcontrôleur mais aussi, avantageusement, pour tous les autres circuits de l'interface électronique IE. Le Ref : 0336- Linocen microcontrôleur MC reçoit les signaux d'entrée via un adaptateur de niveau ADP et délivre des signaux de commandes aux sorties via un convertisseur numérique analogique CNA. [0020] L'interface IE comporte en outre un dispositif P de réglage de tension comportant un ou plusieurs potentiomètres de réglage P1,..., Pn, permettant de fixer à une valeur limite, la tension de commande des sorties S1, ..., SN appliquée à l'entrée de chaque circuit de commande D1, Dn afin de régler la puissance d'éclairage de chaque module. Les potentiomètres P1, Pn, sont utilisés pour la fonction réglage de la couleur. [0021] L'interface IE comporte une sécurité thermique, cette sécurité est obtenue par un interrupteur thermique IT qui est un interrupteur à contact sec, calibré à une température Tm égale à 120°C. Cet interrupteur IT permet à l'interface électronique IE d'agir en même temps sur toutes les sorties S1,...., Sn pour les ramener à une valeur déterminée de sécurité Vsc= 3V. Lorsque la température est inférieure à 20% de Tm, l'interrupteur IT se referme et l'interface IE fournit des niveaux de tension de commande V1, Vn correspondant à la tension de sécurité Vsc. Associé à cet interrupteur IT, un témoin lumineux LR reste alors allumé jusqu'à coupure de la tension d'alimentation Vcc de l'interface. Ce témoin LR lumineux est réalisé par une LED rouge. [0022] L'interface IE comporte aussi un dispositif témoin TEM comportant plusieurs témoins lumineux pour l'alimentation du dispositif LV, pour les modules en fonctionnement LJ et pour l'état de l'interrupteur de sécurité thermique IT, LR. [0023] La figure 2 illustre une interface électronique de pilotage de la tension dans un exemple particulier selon lequel le système d'éclairage comporte deux modules LED, un module M1 étant un module de couleur blanc froid et l'autre étant un module M2 de couleur blanc chaud. L'interface électronique IE permet dans cet exemple, à la fois d'assurer la fonction de protection thermique en régulant la tension d'entée des circuits de commande c'est-à-dire la tension sur les sorties S1, S2 selon les conditions de température et, en même temps de régler la couleur Ref : 0336- Linocen désirée en fixant la valeur maximum de ces tensions à une valeur prédéterminée V1, V2, cette valeur maximum est la valeur limite de réglage. [0024] Les entrées El et E2 de l'interface reçoivent une tension de l'extérieur de valeur OV - 10V. Les capteurs de température CT1 et CT2 associés à chaque module Ml, M2 fournissent respectivement une valeur de température mesurée T1, T2 à l'interface IE via le circuit d'adaptation de niveau CT. Un programme chargé en mémoire de programme MP du microcontrôleur MC donne le niveau de tension à appliquer en sortie S1 et S2 selon que la température Ti et T2 est supérieure ou égale à une température de consigne Tc enregistrée en mémoire de donnée MD du microcontrôleur MC. [0025] Lorsque la température Ti et/ou T2 est supérieure ou égale à la température de consigne Tc, les sorties fournissent des niveaux de tension V1, V2 inférieurs aux tensions de commande présentes sur les entrées E1, E2 selon une loi de variation enregistrée. Cette loi est par exemple Vsortie = Ventrée - x.Ventrée, x étant un coefficient inférieur de variation à 1. Pour simplifier et ne pas avoir à reprogrammer la loi de variation dans le cas d'un changement de la valeur du coefficient x, ce coefficient est obtenu au moyen d'un circuit potentiomètre CO. La loi de variation est par exemple une diminution de 0,2V par degré Celsius. Le coefficient de variation est alors fourni par le circuit à potentiomètre CO. De préférence, le potentiomètre CO permet d'ajuster le coefficient de 0,1V à 1V par degré (température). Le coefficient est fixé en fonction de la puissance et dimensions du système d'éclairage (projecteur) utilisé. Par exemple, le coefficient sera fixé à 0,6V pour un projecteur de 100W (constitué d'un seul module de 100W ou de deux modules de 50W) et à 0,2V pour un projecteur de 50W constitué de deux modules de 25W. [0026] La température de consigne Tc choisie est de 80°C. - - si la tension présente sur E1, E2 est de 6,4V et si la température T1, T2 mesurée est de 81°C, alors la tension aux sorties Si, et S2 passe à 6,2V, et à 82°C elle passera à 6V, etc. Ref : 0336- Linocen - Le coefficient de 0,2 V a été ajusté de manière avantageuse en fonction de la puissance du projecteur à l'aide du circuit CO qui met en oeuvre une fonction potentiomètre : Coefficient = f(R), ce circuit comportant une résistance R. Les témoins lumineux LJ, s'allument dés que la température de consigne Tc est atteinte. [0027] Pour le réglage de la couleur, si l'on désire par exemple une couleur intermédiaire entre le blanc froid et le blanc chaud, on limite avec les potentiomètres P1 et P2 les tensions de sortie S1, S2 à un seuil de tension prédéterminé, 5V par exemple. Ainsi, si l'entrée El reçoit une tension 10V, la sortie S1 sera à 5V c'est-à-dire à la tension maximum obtenue par le réglage du potentiomètre Pl. Les valeurs de cette sortie S1 seront proportionnelles aux valeurs de l'entrée El de 0 à 10V et comprises entre 0 et 5V. De la même façon la sortie S2 aura une valeur de tension maximale obtenue par le réglage du potentiomètre P2. [0028] En soudant en parallèle aux potentiomètres P1 et P2 une résistance de valeur prédéterminée, il peut être prévu de limiter d'office à une valeur maximum (il n'y a plus de réglage à effectuer). [0029] L'interrupteur thermique IT à contact sec est calibré à 120°C. Cet interrupteur sécurise les modules M1 , M2. Son contact s'ouvre dés que la température qui règne dans le système d'éclairage est de 120°C. Son ouverture permet de ramener en même temps les tensions des S1, S2 à 3V, le témoin lumineux LR s'allume. Lorsque le contact de l'interrupteur IT se referme les sorties S1 et S2 repassent à leur niveau initial (c'est-à-dire au niveau avant action de l'interrupteur thermique IT) mais le témoin lumineux LR reste allumé. Seule la coupure de la tension d'alimentation Vcc de l'interface (24V) permet de l'éteindre. Cet interrupteur IT ainsi que les deux capteurs de température CT1 et CT2 sont alimentés de préférence par la tension d'alimentation Vcc. [0030] On prévoit avantageusement d'avoir un interrupteur thermique placé à proximité de chaque capteur de température CT1, CT2. Ref : 0336- Linocen [0031] Les capteurs de température sont avantageusement des thermistances telles que des CTN (Coefficient de température négatif). [0032] Une horloge astronomique ou une commande informatique de type DALI réseau (non représenté) permet de mettre en fonctionnement l'interface en 5 transmettant des ordres de démarrage sur les entrées E1, E2 ou LD1, LD2 pour les commandes DALI. [0033] La figure 3 illustre le schéma de réalisation pratique de l'interface IE dans le cas du pilotage de deux modules de diodes électroluminescentes (non représentés sur cette figure) comportant des commandes en courant D1, D1 10 encore désignés par driver LED de puissance. Ces commandes (drivers LED de puissance) délivrent un courant circulant par rapport à une consigne sur leurs entrées 0-10V Le dispositif muni de l'interface est des capteurs de mesure de la température permet de limiter les courants par rapport à la luminosité voulue des LED de les protéger en cas d'échauffement. Les circuits de commande des 15 modules à LED utilisés dans une réalisation pratique sont des drivers de puissance à stabilisation de courant. [0034] L'interface IE est réalisée par une carte électronique comportant des entrées E1, E2, et AL et des sorties S1, S2. Les entrées El et E2 sont susceptibles de recevoir des signaux de commande 0-10V, extérieurs qui sont 20 alors convertis en signaux numériques via l'adaptateur ADP pour être appliqués aux entrées AN1 et AN2 du microcontrôleur MC. Ce microcontrôleur MC délivre des signaux numériques (PWM) de commande convertis via le convertisseur CNA, aux sorties S1 et S2. Comme décrit précédemment, les signaux de commande sont susceptibles de provenir également du circuit à potentiomètre P (P1 et P2).
25 Dans le cas d'un réglage de la couleur de blanc, les commandes reçues aux entrées El et E2 peuvent agir sur les signaux des sorties S1 et S2 indépendamment mais toujours dans les valeurs maximales fixées par les potentiomètres P1 et P2. [0035] Avantageusement, l'interface électronique IE comporte un circuit de 30 commutation SW apte à valider l'entrée active El et/ou E2. Ainsi, il peut être prévu Ref : 0336- Linocen de coupler ensembles les entrées El et E2 lorsqu'une commande extérieure est transmise par une liaison filaire extérieure. Dans ce cas par exemple, l'entrée El est utilisée et agit sur les deux sorties S1 et S2. Le circuit de commutation comporte des commutateurs SW1, SW2, SW3, et SW4. Le commutateur SW1 permet de valider l'entrée El sur les sortie S1 et S2 ; ce commutateur est alors en position ON (actif), et doit être désactivé, position OFF si on veut que les deux sorties S1 et S2 soient indépendantes. [0036] Le commutateur SW2 permet de désactiver l'entrée El ; à savoir actif en position ON, remis en position OFF pour activer l'entrée El. Le commutateur SW3 permet de désactiver l'entrée E2 ; à savoir actif en position ON, remis en position OFF pour activer l'entrée E2. Le commutateur SW4 permet de remettre à zéro l'indicateur d'alarme LR; à savoir actif en position ON, remis en position OFF pour laisser le fonctionnement normal. [0037] Tous les circuits sont alimentés par la tension Vcc obtenue par le circuit de filtrage et d'alimentation ALIM. Le dispositif P comporte les deux potentiomètres P1, P2. Le dispositif témoin TEM comporte une LED témoin pour l'alimentation verte LV lorsque l'interface est alimentée, une LED témoin jaune LJ pour la première thermistance CT1, une LED témoin jaune LJ pour la deuxième thermistance, une LED témoin rouge LR pour l'indicateur d'alarme IT. [0038] L'interface (carte électronique) s'initialise à la mise sous tension et place les deux sortie S1 et S2 à OV pour lancer une montée progressive en 7 secondes vers la valeur affichée par P1 et P2. [0039] La mise hors tension de l'interface fait chuter les sorties S1 et S2 à OV. [0040] Avantageusement, l'interface IE (carte électronique) est logée dans un boîtier étanche comme par exemple un boîtier G205C dont les dimensions sont 65x115mm. Le boitier comporte quatre borniers d'accès à la carte électronique, un bornier pour les entrées sorties E1, S1 , un bornier pour les entrées et sorties E2, S2, un bornier pour l'entrée AL de l'alimentation électrique 24V (Vcc). Ref : 0336- Linocen