WO2002028147A1

WO2002028147A1 - Dispositif de commande de moyens d'eclairage

Info

Publication number: WO2002028147A1
Application number: PCT/FR2001/003032
Authority: WO
Inventors: Bernard Baudon
Original assignee: Thales
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2002-04-04
Also published as: FR2814906B1; FR2814906A1

Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de commande de moyens d'éclairage comportant des diodes électroluminescentes (61; 61, 62), le dispositif recevant une tension de consigne et comportant des moyens générateurs (25, 26) d'un courant circulant dans les moyens d'éclairage (60). Le courant de sortie est une fonction linéaire continue de la tension de consigne et la fonction comporte au moins une rupture de pente.

Description

Dispositif de commande de moyens d'éclairage

L'invention se rapporte à un dispositif de commande de moyens d'éclairage. L'invention trouve une utilité particulière pour des moyens d'éclairage par transparence utilisés dans des équipements électroniques installés à bord de cockpits d'aéronefs. 11 est bien entendu que . l'invention peut être mise en œuvre pour commander tous moyens d'éclairage utilisant des diodes électroluminescentes quelle que soit l'utilisation de ces moyens d'éclairage.

Un cockpit d'aéronef est en général équipé de moyens délivrant une tension de consigne générale permettant de commander l'ensemble des moyens d'éclairage du cockpit. Cette tension de consigne peut, par exemple, varier en fonction d'une mesure de la luminosité ambiante. Par ailleurs, il est courant de rencontrer, dans un même cockpit, à la fois des équipements utilisant des lampes et d'autres, des diodes électroluminescentes. Cette disparité est, par exemple, due au remplacement de certains équipements anciens utilisant des lampes par des équipements plus récents équipés de diodes électroluminescentes. En utilisant la tension de consigne générale pour alimenter à la fois les équipements utilisant des lampes et ceux utilisant des diodes électroluminescentes, on obtient un écart notable de luminosité entre ces deux types d'équipement lorsque la tension de consigne varie. En effet, pour une lampe, la luminosité évolue en fonction de la tension appliquée à la lampe en suivant une courbe que l'on peut approximer par une fonction puissance. En revanche, pour une diode électroluminescente, la luminosité évolue en fonction de la tension appliquée à la diode en suivant une courbe sensiblement linéaire. L'écart entre ces deux courbes explique des problèmes d'ergonomie que ressent, par exemple, un pilote d'aéronef face à des équipements dont la luminosité relative diffère lorsque la tension de consigne générale varie.

L'invention a pour but de pallier ce problème en proposant un dispositif de commande de moyens d'éclairage comportant des diodes électroluminescentes dont la luminosité évolue sensiblement comme celle d'une lampe lorsque la diode est alimentée par une même tension de consigne variable. Pour atteindre ce but, l'invention a pour objet un dispositif de commande de moyens d'éclairage, comportant des diodes électroluminescentes, dispositif recevant une tension de consigne et comportant des moyens générateurs d'un courant circulant dans les moyens d'éclairage, caractérisé en ce que le courant de sortie est une fonction linéaire continue de la tension de consigne et en ce que la fonction comporte au moins une rupture de pente.

Le fait de permettre le remplacement de lampes à incandescence par des diodes électroluminescentes permet notamment : • d'augmenter la durée de vie des moyens d'éclairage,

• de réduire l'énergie calorifique dégagée par les moyens d'éclairage,

• de réduire la consommation électrique des moyens d'éclairage. Avantageusement, la valeur du courant de sortie est sensiblement indépendante d'une impédance des diodes électroluminescentes. Cela permet d'améliorer la stabilité de la luminosité émise par les diodes électroluminescentes même lorsque la température du dispositif évolue. En effet, la luminosité des diodes électroluminescentes est essentiellement fonction du courant les traversant. Par ailleurs la tension de seuil des diodes électroluminescentes évolue de façon notable en fonction de la température ambiante. En conséquence, si la commande des diodes électroluminescentes se fait à tension constante, une évolution de la température ambiante entraîne une variation de luminosité. En revanche si la commande des diodes électroluminescentes se fait à courant constant une évolution de la température ambiante n'entraîne pas de variation de luminosité. Il est possible de réaliser une rupture de pente à l'aide de transistors ou de diodes zéner. Dans ce ces réalisations, le courant de sortie n'est pas constant et la stabilité thermique est médiocre.

Dans une variante préférée du dispositif, les moyens générateurs d'un courant comportent au moins une diode à seuil nul. On entend par diode à seuil nul un circuit électronique dont la fonction est équivalente à celle d'une diode dont le seuil serait nul. Ainsi le dispositif n'est plus tributaire de la dispersion thermique du seuil de la diode puisque celui ci reste nul. On peut réaliser une diode à seuil nul au moyen d'un amplificateur opérationnel et d'une diode raccordée dans une contre-réaction de l'amplificateur opérationnel.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention, description illustrée par le dessin joint dans lequel :

• la figure 1 représente un schéma électronique mettant en œuvre l'invention ;

• la figure 2 représente un mode de réalisation avantageux des moyens d'éclairage. La figure 1 représente plusieurs cadres remplissant chacun une fonction particulière. Le cadre 1 reçoit sur une première entrée 2 la tension de consigne générale d'éclairage et sur une deuxième entrée 3 une première tension de référence. Le cadre 1 effectue un décalage de la tension de consigne par rapport à la tension de référence. Le résultat de ce décalage est présent sur une sortie 4 du cadre 1.

Plus précisément, l'entrée 2, laquelle reçoit la tension de consigne, est reliée à l'entrée non inverseuse 5 d'un amplificateur opérationnel 6 par l'intermédiaire d'une résistance 7. L'entrée non inverseuse 5 est elle-même reliée à une masse 8 par l'intermédiaire d'une résistance 9. Les résistances 7 et 9 forment un diviseur de tension à l'entrée duquel est appliquée la tension de consigne et dont la sortie est reliée à l'entrée non inverseuse 5. L'entrée inverseuse 10 de l'amplificateur opérationnel 6 reçoit la première tension de référence, présente sur l'entrée 3, par l'intermédiaire d'une résistance 11. La sortie 4 du cadre 1 est formée par la sortie de l'amplificateur opérationnel 6. La sortie 4 est reliée à l'entrée inverseuse 10 par l'intermédiaire d'une résistance 12. On choisit par exemple de donner aux quatre résistances 7, 9, 11 et 12 la même valeur afin que les composants présents au cadre 1 effectuent un simple décalage de la tension présente à la sortie 4 par rapport à la tension de consigne présente sur l'entrée 2. Le décalage est alors sensiblement égal à la valeur de la première tension de référence présente à l'entrée 3 du cadre 1.

L'entrée du cadre 20 est reliée à la sortie 4 du cadre 1 et portera, par commodité, le même repère topologique 4 pour la suite de la description. Le cadre 20 reçoit, en outre, une seconde tension de référence sur une entrée 21 , tension de référence, qui peut avantageusement être confondue avec la première tension de référence. Une sortie 22 du cadre 20 délivre une tension fonction linéaire de la tension présente sur l'entrée 4 du cadre 20. Cette fonction linéaire est continue et présente au moins une rupture de pente de telle sorte à approximer au mieux une fonction de type puissance. Plus précisément, l'entrée 4 du cadre 20 est reliée à la masse 8 par l'intermédiaire de deux résistances 23 et 24 reliées en série. Le point commun des deux résistances 23 et 24 forme la sortie 22 du cadre 20. A cette sortie 22 sont également reliés des moyens 25, 26 générant un courant inversement proportionnel à la tension de l'entrée 4 sans que ce courant puisse devenir négatif. Ce courant circule des moyens 25, 26, générateurs de courant, vers la masse 8 en traversant la résistance 24, ce qui tend à faire croître la tension de la sortie 22. La rupture de pente est obtenue lorsque le courant issu des moyens 25, 26 s'annule.

Au cadre 20, on a représenté des premiers moyens 25 et des seconds moyens 26 générant tous deux un courant inversement proportionnel à la tension de l'entrée 4. Chacun des moyens 25 et 26 assure une rupture de pente lorsque le courant qu'il génère s'annule. Afin que chacun des moyens 25 et 26 assure une rupture de pente pour une valeur différente de la tension du point 4, les premiers moyens 25 et les seconds moyens 26 seront définis de telle sorte que le courant que chacun des moyens génère s'annule pour des valeurs différentes de la tension du point 4.

Les moyens 25 et 26, représentés sur la figure 1 , sont au nombre de deux. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ce nombre et il est possible d'en réaliser autant que nécessaire, afin d'adapter la fonction linéaire continue au besoin. Plus les moyens générant un courant seront nombreux, plus on se rapprochera de la fonction idéale qui, dans notre cas, est de type puissance. On prendra bien entendu soin de répartir les ruptures de pente, tout au long de l'étendue utile, balayée par la fonction. Dans l'exemple de réalisation représenté figure 1 , les moyens 25 comportent une résistance 30 reliée à l'un de ses points de raccordement à la sortie 22 et à l'autre de ses points à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 31. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 31 est, par ailleurs, reliée à la cathode d'une diode 32 dont l'anode est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 31. L'amplificateur opérationnel 31 et la diode 32 forment une diode à seuil nul. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 31 est, quant à elle, reliée à une source 33 de potentiel de référence. Dans cet exemple de réalisation, le courant circulant dans la résistance 30 s'annule lorsque la tension de la sortie 22 devient sensiblement égale à la tension de la source 33. Lorsque la tension de la sortie 22 est sensiblement supérieure à la tension de la source 33, la diode 32 ne conduit plus et aucun courant ne circule dans la résistance 30. Lorsque la tension de la sortie 22 est sensiblement inférieure à la tension de la source 33, la diode 32 conduit et le courant dans la résistance 30 est proportionnel à la différence de potentiel entre la tension de la source 33 et la tension de la sortie 22.

Les moyens 26 comportent une résistance 34, un amplificateur opérationnel 35 ainsi qu'une diode 36. Les trois composants 34, 35 et 36 sont reliés entre eux comme ceux des moyens 25 et le point de connexion de la résistance 34 non relié à l'amplificateur opérationnel 35 est relié à la sortie 22. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 35 est relié à une source 37 de potentiel de référence dont la tension est, par exemple, supérieure à la tension de la source 33. L'amplificateur opérationnel 35 et la diode 36 forment à nouveau une diode à seuil nul. On peut, par exemple, réaliser les sources 33 et 37, et éventuellement d'autres sources si besoin est, en fonction du nombre de moyens générant un courant, à l'aide de la seconde tension de référence présente sur l'entrée 21 du cadre 20. On relie l'entrée 21 à la masse 8 par l'intermédiaire de plusieurs résistances 38, 39 et 40 reliées en série. La résistance 38 est reliée entre l'entrée 21 et la source 37. La résistance 39 est reliée entre la source 37 et la source 33. La résistance 40 est reliée entre la source 33 et la masse 8. Une ou plusieurs de ces résistances 38, 39, 40 peuvent avantageusement être des résistances variables afin de permettre un réglage fin des tensions de chaque source 33 ou 37. Le dispositif tel que décrit est très modulable. En effet, les diodes à seuil nul ne consomment que très peu d'énergie et il est possible d'ajouter des moyens identiques aux moyens 25 ou 26 autant que nécessaire sans perturber les moyens déjà en place.

D'autres réalisations utilisant des diodes zéner ou des transistors pour réaliser des ruptures de pente ne permettent pas une telle modularité, car ils consomment de l'énergie et en pratique, on est limité à deux ou trois ruptures de pente.

Lorsque la tension de l'entrée 4 du cadre 20 est nulle, la tension de la sortie 22 est positive. Ceci est dû aux courants générés par chacun des moyens 25 et 26. Il est avantageux de prévoir des moyens 50 permettant de décaler la tension de la sortie 22 du cadre 20 afin d'obtenir une tension égale à la tension de la sortie 22 à laquelle on retranche la valeur de la tension de la sortie 22 lorsque la tension de l'entrée 4 est nulle.

Les moyens 50 peuvent comporter un amplificateur opérationnel 51 dont l'entrée non inverseuse est reliée à la sortie 22 du cadre 20. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51 est reliée à une troisième tension de référence, présente sur une entrée 52 du cadre 50 par l'intermédiaire d'une résistance 53. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51 est, par ailleurs, reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 51 par l'intermédiaire d'une résistance 54. La tension décalée est disponible à la sortie de l'amplificateur opérationnel 51. La valeur du décalage ainsi qu'un éventuel coefficient de proportionnalité entre la tension de la sortie de l'amplificateur opérationnel 51 et la tension de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51 sont déterminés en fonction des valeurs de la troisième tension de référence et des valeurs des résistances 53 et 54.

Des moyens d'éclairage 60, comportant à titre d'exemple quatre diodes électroluminescentes 61 reliées en série, sont commandés par la tension décalée disponible en sortie de l'amplificateur opérationnel 51. Cette commande se fait avantageusement par l'intermédiaire de moyens 70 permettant de générer un courant sensiblement proportionnel à la tension décalée. Les moyens 70 comportent par exemple un transistor 71 bipolaire de type NPN dont la base est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 51 et dont l'émetteur est relié à la masse 8 par l'intermédiaire d'une résistance 72. L'émetteur du transistor 71 est par ailleurs relié à la borne de la résistance 54, borne non reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51. Le collecteur du transistor 71 est relié aux moyens d'éclairage et plus précisément à une cathode d'une première diode 61. L'anode de cette première diode 61 est reliée à la cathode d'une seconde diode 61 et ainsi de suite jusqu'à l'anode de la dernière diode 61 qui est reliée à une source de potentiel positif. Le courant maximum susceptible de circuler dans les diodes 61 est déterminé par la valeur de la résistance 72. Le courant est modulé en fonction de la tension appliquée à la base du transistor 71. La figure 2 représente une variante de réalisation avantageuse des moyens d'éclairage 60. Comme dans la variante représentée figure 1 , les moyens 60 représentés figure 2 comportent en série plusieurs diodes 61. En revanche, figure 2 plusieurs diodes électroluminescentes 62, ici deux, sont reliées en parallèle avec chacune des diodes 61 mentionnée précédemment. Dans un groupe de diodes reliées en parallèle, les anodes de toutes les diodes sont reliées entre elles et il en est de même pour les cathodes. On obtient ainsi plusieurs groupes de diodes reliés en série, chaque groupe comportant plusieurs diodes reliées en parallèle de telle sorte qu'un courant puisse circuler dans chaque diode 61 et 62. Ainsi, même en cas de dysfonctionnement d'une diode d'un groupe, lorsqu'aucun courant ne peut y circuler, le courant peut néanmoins circuler dans les autres diodes du groupe. La luminosité émise par une diode étant sensiblement proportionnelle au courant qui la traverse. Si une diode d'un groupe n'éclaire pas, les autres diodes du même groupe compensent sensiblement la perte de luminosité de la diode éteinte. La figure 2 représente trois groupes de trois diodes. Il est bien entendu que le nombre de groupe ainsi que le nombre de diodes par groupe ne sont donnés qu'à titre d'exemple.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande de moyens d'éclairage (60), comportant des diodes électroluminescentes (61 ; 61 , 62), dispositif recevant une tension de consigne et comportant des moyens générateurs (25, 26) d'un courant circulant dans les moyens d'éclairage (60), caractérisé en ce que le courant de sortie est une fonction linéaire continue de la tension de consigne et en ce que la fonction comporte au moins une rupture de pente.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du courant de sortie est sensiblement indépendante d'une impédance des diodes électroluminescentes (61 ; 61 , 62).

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens générateurs (25, 26) d'un courant comportent au moins une diode à seuil nul.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la diode à seuil nul comporte un amplificateur opérationnel (31 , 35) et une diode (32, 36) raccordée dans une contre-réaction de l'amplificateur opérationnel (31 , 35).

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le courant de sortie est inversement proportionnel à la tension de consigne sans pouvoir devenir négatif.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une tension de sortie est formée par l'addition de la tension de commande et d'une tension proportionnelle au courant de sortie.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (50) réalisant un décalage de la tension de sortie.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (70) générant un courant sensiblement proportionnel à la tension de sortie.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1 ) réalisant un décalage de la tension de consigne.

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage (60) comportent plusieurs groupes comprenant chacun plusieurs diodes électroluminescentes (61 , 62) reliées de façon qu'un courant puisse circuler dans chaque diode (61 , 62).