FR3119071A1 - Système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique - Google Patents

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Fabrice MENESPLIER
Jean-Claude Ebert
Joy MAUROS
Olivier Rols
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Abstract

Système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique comprenant: - un afficheur LCD (1) ; - une carte électronique de commande (2) comprenant un oscillateur de Royer (7) ; - un dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) de l'afficheur LCD (1) comprenant une capacité ballast (9) connectée à la sortie de l'oscillateur de Royer (7) permettant de délivrer en sortie une intensité électrique constante au dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) de l'afficheur LCD (1) ; - le nombre de LED est tel que la puissance lumineuse et la surface d'éclairage du dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) sont identiques à ceux du tube CCFL de rétroéclairage avec lequel est prévu de fonctionner l'afficheur LCD (1) ; et - le type de LED est tel que la température de couleur et le spectre de lumière du dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) sont identiques à ceux du tube CCFL de rétroéclairage avec lequel est prévu de fonctionner l'afficheur LCD (1). Figures pour l’abrégé : Figure 2

Description

Système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique
L’invention porte sur un système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique.
Le rétroéclairage des visualisations de poste de pilotage existants, ou "cockpit" en langue anglaise, comprennent encore souvent des tubes CCFL pour acronyme de "Cold Cathode Fluorescent Light" en langue anglaise et une carte d'alimentation qui transforme une tension continue ne une tension alternative, ou VDC/VAC pour acronyme de "Volt Direct Current / Volt Alternating Current" en langue anglaise, en montage classiquement nommé "Oscillateur de Royer".
Cette carte d'alimentation permet d’alimenter en haute tension alternative HT les tubes CCFL, et de commander en ON/OFF les tubes, par modulation de largeur d'impulsions, ou PWM pour acronyme de "Pulse Width Modulation" en langue anglaise pour assurer le niveau de luminance nécessaire.
La représente schématiquement un état de l'art d'un tel système t de rétroéclairage pour un afficheur LCD 1. Il comprend une carte commande 2, une carte tube 3a munie de tubes CCFL 4a, une première interface électrique mécanique 5 de connexion électrique entre la carte commande 2 et la carte tube 3a, et une deuxième interface électrique mécanique 6 de connexion électrique entre la carte commande 2 et la carte processeur du produit concerné.
La carte de commande 2 comprend un oscillateur communément appelé oscillateur de Royer, et un module 8 de réalisation de logiques de discrets, qui assurent la transformation d’une commande analogique de tension en PWM.
Il est observé depuis un certain temps une augmentation du taux d'obsolescence des tubes CCFL.
Un but de l'invention est de fournir un système de rétroéclairage d'un afficheur pour l'avionique dans lequel on peut remplacer directement un tube de rétroéclairage CCFL pour afficheur LCD par un rétroéclairage à LED.
Il est proposé, selon un aspect de l'invention, un système de rétroéclairage d'un afficheur pour l'avionique comprenant :
- un afficheur LCD ;
- une carte électronique de commande comprenant un oscillateur de Royer ;
- un dispositif de rétroéclairage à LED de l'afficheur LCD comprenant une capacité ballast connectée à la sortie de l'oscillateur de Royer permettant de délivrer en sortie une intensité électrique constante au dispositif de rétroéclairage à LED de l'afficheur LCD ;
- le nombre de LED est tel que la puissance lumineuse et la surface d'éclairage du dispositif de rétroéclairage à LED sont identiques à ceux du tube CCFL de rétroéclairage avec lequel est prévu de fonctionner l'afficheur LCD ; et
- le type de LED est tel que la température de couleur et le spectre de lumière du dispositif de rétroéclairage à LED sont identiques à ceux du tube CCFL de rétroéclairage avec lequel est prévu de fonctionner l'afficheur LCD.
Dans un tel système, il est possible de remplacer directement un rétroéclairage à tubes CCFL par un éclairage à LED.
Dans un mode de réalisation, une LED peut être connectée à un module de détection de circuit ouvert.
Ainsi, avec une telle association, si une LED est en circuit ouvert, comme en cas de casse (destruction de la jonction en circuit ouvert) ou de dessoudage, un éclairage dégradé est obtenu au lieu d'un éclairage nul pour cette portion.
Selon un mode de réalisation, les LED sont montées en parallèle tête-bêche.
Un tel montage est particulièrement adapté si la perte de l’éclairage au niveau de l’utilisateur n’est pas acceptable. En cas de défaillance d’une LED, l’éclairage est dégradé mais reste opérationnel et l’utilisation d’un module de détection de circuit ouvert n’est pas obligatoire.
Dans un mode de réalisation, les LED sont montées en série.
Un tel montage est particulièrement adapté si la perte de l’éclairage au niveau de l'utilisateur est acceptable. En cas de défaillance d’une LED l’éclairage en circuit ouvert, l’éclairage est arrêté. L’utilisation d’un module de détection de circuit ouvert n’est pas obligatoire.
Dans un mode de réalisation, les LED sont montées en série tête-bêche.
Un tel montage est particulièrement adapté si le type de LED choisies intègre une protection à l’inversion de polarité. Cela permet dans un montage en série de faire passer les deux alternances positives et négatives de l’alimentation en utilisant la propriété intrinsèque du composant.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par le dessin annexé sur lequel:
illustre schématiquement un mode de réalisation d'un système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique, selon l'état de l'art ;
illustre schématiquement un mode de réalisation d'un système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique, selon un aspect de l'invention ;
illustre schématiquement l'oscillateur de Royer et la capacité ballast de la carte électronique de commande du système de la ;
illustre schématiquement des modes de réalisation avec des LEDs montées en parallèle tête-bêche, selon différents aspects de l'invention ;
illustre schématiquement des modes de réalisation avec des LEDs montées en série, selon différents aspects de l'invention ;
illustre schématiquement un mode de réalisation avec les LED montées en série tête-bêche selon différents aspects de l'invention ; et
illustre schématiquement un module de détection de circuit ouvert d'une LED, selon un aspect de l'invention.
Sur l'ensemble des figures, les éléments ayant des références identiques sont similaires.
Dans la présente description, les modes de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs, et les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détails.
La illustre schématiquement un mode de réalisation d'un système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique, selon un aspect de l'invention.
La représente schématiquement un système de rétroéclairage d'un afficheur LCD 1 selon un aspect de l'invention. Il comprend une carte commande 2, une carte LED 3b munie de LED 4b, une première interface électrique mécanique 5 de connexion électrique entre la carte commande 2 et la carte LED 3b, et une deuxième interface électrique mécanique 6 de connexion électrique entre la carte commande 2 et la carte processeur du produit concerné.
La carte de commande 1 comprend un oscillateur communément appelé oscillateur de Royer, et un module 7 de réalisation de logiques de discrets qui assure la transformation d’une commande analogique de tension en modulation de largeur d'impulsion ou PWM pour acronyme de "Pulse Width Modulation" en langue anglaise, ainsi qu'une capacité ballast 9 disposée en sortie de l'oscillateur de Royer.
La représente schématiquement l'oscillateur de Royer 7 et la capacité ballast 9 de la .
L'oscillateur de Royer 7 permet de transformer une basse tension électrique continue en une haute tension alternative, et la capacité ballast 9 permet d’obtenir un flux lumineux constant au niveau de la source lumineuse. Ce rôle de générateur à courant constant est réalisé par le condensateur 9 en série en sortie du transformateur ou oscillateur de Royer 7. Il s’agit d’un montage dit "ballast".
C’est grâce à ce condensateur ou capacité ballast 9, que la présente invention à base de LED est possible, sans aucune modification de l’électronique de l’oscillateur de Royer.
Sa valeur reste inchangée ainsi que ses caractéristiques tensions courant, ce qui permet de garantir le même courant "Iballast" quel que soit le type de source lumineuse.
De plus, c’est elle qui récupère la différence de tension à ses bornes "Vballast" en fonction de la tension utile de la source lumineuse à LED.
  • ex tube : Vballast = 1000 VacTransfo – Vlum Tube = 1000 Vac – 220 Vac = 780 Vac
  • ex Led : Vballast = 1000VacTransfo – Vlum Led = 1000 Vac – 50 Vac = 950 Vac
En outre, en régime sinusoïdal, les éléments ayant une impédance dont la valeur est un nombre imaginaire pur, tels un condensateur ou une inductance, ont une puissance active nulle et une puissance réactive égale en valeur absolue à leur puissance apparente.
PRéactive = |Uballast * Iballast * sinβ|
Le fait d’avoir uniquement de la puissance réactive, évite l’échauffement thermique créé par la puissance active et donc le problème de refroidissement du composant n'est pas présent.
En cas de remplacement d'un tube CCFL par des LED, dans un système de l'état de l'art de la , il faut ajouter la capacité ballast 3, et définir la quantité de LED en remplacement à partir de la puissance lumineuse du tube CCFL (lm/w) et de sa surface d’éclairage. La référence de la LED à choisir doit prendre en compte sa température de couleur et son spectre de lumière.
En fonction des besoins en luminance, du type de LED et de l’encombrement disponible, plusieurs types d’architecture peuvent être envisagés, comme un montage parallèle tête-bêche, un montage en série, ou un montage en série tête-bêche.
Aussi, chacun de ces montages (parallèle tête-bêche, série, et série tête-bêche sont explicités sur les figures 4, 5 et 6.
La illustre un montage parallèle tête-bêche, en fonctionnement normal, pendant une alternance positive de la tension alternative produite par l’oscillateur de Royer, seule les LED électriquement bien polarisées vont produire de la lumière. Les autres LED en branche inverse ne produisent pas de lumière pendant cette alternance positive. L’analogie peut être faite pour l’alternance négative.
La illustre un montage série, en fonctionnement normal, pour lequel la portion de LED en série ne produit de la lumière que pendant la phase d’alternance positive de la tension alternative produite par l’oscillateur de Royer. Une seule alternance est exploitée pour se montage afin de produire de la lumière.
La illustre un montage série tête-bêche, en fonctionnement normal, pour lequel la portion de LED en série ne produit de la lumière que pendant la phase d’alternance positive de la tension alternative produit par l’oscillateur de Royer. Une seule alternance est exploitée pour se montage afin de produire de la lumière.
Les LEDS ont deux modes de défaillances potentiels qui sont le mode circuit ouvert et le mode court-circuit (circuit fermé).
Ces modes peuvent être dus à des problèmes de processus de fabrication ou à une défaillance du composant pendant son utilisation.
Aussi, pour chacun de ces montages (parallèle tête-bêche, série, et série tête-bêche), le montage est schématisé en circuit ouvert et en circuit fermé.
Pour un montage parallèle tête-bêche de la , en mode de défaillance circuit ouvert sur un couple de LED, dont une seule est en circuit ouvert, il y a dégradation de l’éclairage avec perte de l’éclairage d'une LED pendant la demi-alternance, lors de laquelle cette LED devait normalement éclairer. En mode de défaillance circuit fermé, sur un couple de LED, dont une seule est en court-circuit, il y aura dégradation de l’éclairage avec perte de l’éclairage des deux LED pendant les deux alternances, lors desquelles ces deux LED devaient normalement éclairer.
Pour un montage série de la , en mode de défaillance circuit ouvert d’au moins une LED, il y a perte de l’éclairage de la portion de LED. En mode de défaillance circuit fermé d’au moins une LED, seul la LED en court-circuit est éteinte, il y a donc uniquement dégradation de l’éclairage.
Pour un montage série tête-bêche de la , en mode de défaillance circuit ouvert d’au moins une LED, il y a perte de l’éclairage de la portion de LED. En mode de défaillance circuit fermé d’au moins une LED, seul la LED en court-circuit est éteinte, il y a donc uniquement dégradation de l’éclairage.
Le premier schéma de la représente une LED 10 du milieu d'une portion de trois LED en série du dispositif 3b de rétroéclairage à LED munie d'un module 11 de détection de circuit ouvert.
Le deuxième schéma de la représente une LED 10 du milieu d'une portion de trois LED en série du dispositif 3b, en circuit ouvert, correspondant par exemple à une LED cassée (destruction de la jonction en circuit ouvert) ou dessoudée. La présence du module de détection de circuit ouvert permet de ne perdre que l'éclairage de cette LED 10 et non pas de toutes les LED de la portion en série. Ainsi on a une perte d'éclairage de seulement une LED sur cette portion au lieu de l'ensemble des LED sur cette portion.
Le troisième schéma de la représente une LED 10 du milieu d'une portion de trois LED en série du dispositif 3b en court-circuit. La présence du module de détection de circuit ouvert ne perturbe pas le montage des LED en série. Ainsi on a une perte d'éclairage de seulement une LED sur cette portion au lieu de l'ensemble des LED sur cette portion.
En comparant les modes de défaillances, l’utilisation des LED apporte un avantage en mode de défaillance circuit fermé par rapport au tube CCFL, car il n’y a pas de perte d’éclairage mais uniquement une diminution de celui-ci. La fonction reste donc opérationnelle.

Claims (6)

  1. Système de rétroéclairage d'un afficheur LCD pour l'avionique comprenant :
    - un afficheur LCD (1) ;
    - une carte électronique de commande (2) comprenant un oscillateur de Royer (7) ;
    - un dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) de l'afficheur LCD (1) comprenant une capacité ballast (9) connectée à la sortie de l'oscillateur de Royer (7) permettant de délivrer en sortie une intensité électrique constante au dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) de l'afficheur LCD (1) ;
    - le nombre de LED est tel que la puissance lumineuse et la surface d'éclairage du dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) sont identiques à ceux du tube CCFL de rétroéclairage avec lequel est prévu de fonctionner l'afficheur LCD (1) ; et
    - le type de LED est tel que la température de couleur et le spectre de lumière du dispositif de rétroéclairage à LED (3b, 4b) sont identiques à ceux du tube CCFL de rétroéclairage avec lequel est prévu de fonctionner l'afficheur LCD (1).
  2. Système selon la revendication 1, dans lequel une LED est connectée à un module (11) de détection de circuit ouvert.
  3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les LED sont montées en parallèle tête-bêche.
  4. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les LED sont montées en série.
  5. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les LED sont montées en série tête-bêche.
  6. Aéronef muni d'un système selon l'une des revendications précédentes.
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