Brevet FR2532809A1 — publié le 19840309

L'invention est relative à un panneau avertisseur lumineux. Elle trouvera son application notamment dans le domaine de la signalisa- tion, et plus particulièrement, mais non exclusivement, en matière de circulation routière pour la réalisation des feux tricolores et des pan- neaux lumineux réglant le passage des piétons. Actuellement, il existe des panneaux de signalisation dont la source lumineuse est constituée par une pluralité de diodes électrolumi- nescentes Ces panneaux de signalisation sont ordinairement reliés au ré- seau électrique de distribution qui fournit un courant alternatif Or, les diodes électroluminescentes ne peuvent être traversées par un courant que dans un seul sens et l'émission de lumière ne peut se produire que pendant le passage du courant au travers de la diode Par conséquent, il s'est posé le problème de l'alimentation électri ue de ces panneaux utilisant des diodes électroluminescentes En effet, il faut obligatoi- rement-qu'à tout instant un certain nombre de diodes soient allumées a- fin que le signal lumineux apparaisse continu dans le temps pour un oeil humain En outre, les diodes électroluminescentes sont conçues générale- ment par les constructeurs, pour être traversées par un courant continu. L'une des solutions consiste à placer dans le circuit d'ali- mentation, en plus du transformateur de tension, un redresseur de cou- rant qui alimentera les diodes en courant continu, assurant ainsi une émission permanente de lumière par les diodes Cette solution présente certains inconvénients 9 en particulier, il faut placer à la sortie du re- dresseur un stabilisateur pour régulariser l'intensité et la tension du courant produit par le redresseur, De plus, les tailles du transforma- teur et du redresseur sont déterminées en fonction du courant délivré à la totalité des diodes, et les dégagements de chaleur produits-par ces appareils, placés dans des bottiers soumis aux variations climatiques, deviennent préoccupants, en particulier durant les périodes estivales. Cette solution, relativement onéreuse, n'a pas été jugée satisfaisante. Il existe notamment une autre solution, qui consiste à ali- menter séquentiellement en courant continu les diodes par groupe Cette solution nécessite un dispositif complexe comprenant notamment, un re- dresseur, une horloge, un compteur binaire, et des meneurs de puissance. Toutefois, cette solution présente l'intérêt d'alimenter les diodes par un courant de crête élevé pendant une brève période, sans altérer leur durée de vie et, la fréquence de l'éclairage des diodes est telle que le scintillement est pratiquement imperceptible à l'oeil humain Mais ce 2- dispositif est trop onéreux pour être reproduit en grand nombre. Le but principal de là présente invention est de proposer un panneau avertisseur lumineux, comportant des diodes électroluminescentes qui sont alimentées directement par une tension alternative, sans néces- siter la présence d'un redresseur et, autorisant à tout instant le fonctionnement d'une partie de diodes. A cet effet, les diodes sont branchées en parallèle et en tête-bêche sur le circuit d'alimentation électrique A chaque alter- nance de la tension alternative, seule une moitié des diodes est conduc- trice et émet de la lumière Dans le cas des réseaux électriques dont la fréquence est de 50 ou 60 HZ, le scintillement est pratiquement impercep- tible à l'oeil humain à cause de la persistance rétinienne. Le montage en parallèle des diodes évite l'arrêt du fonction- nement du panneau même si une ou plusieurs diodes deviennent défaillantes. En effet, les court-circuits permanents dans ces diodes sont impossibles du fait de leur structure interne et de la faible impédance du circuit d'alimentation; une jonction semi-conductrice anormale se volatilise et sa mise hors circuit est automatique De plus, par le montage par paire et en tête-bêche, on obtient une répartition uniforme des diodes suivant la totalité de la forme du signal lumineux à transmettre car, au voisinage d'une diode montée dans un sens, il y a toujours au moins une diode montée dans l'autre sens. Un autre but de la présente invention est de proposer un mon- tage auto-stabilisateur pour les diodes En effet, les diodes qui ne sont pas conductrices, pendant une alternances sont soumises à une tension inverse qui correspond à la tension résiduelle aux bornes des diodes con- ductrices à ce moment là, en général de l'ordre de 2 V Cette-tension inverse est compatible avéc les caractéristiques des diodes, et elle ne peut donc pas s'accroître dangereusement pendant le fonctionnement du panneau lumineux. Un autre but de la présente invention est de proposer un pan- neau avertisseur lumineux dont la consommation en électricité est optima- lisée A chaque instant, seule la moitié des diodes est conductrice et la consommation électrique globale correspond à la moitié de la consommas tion d'un panneau lumineux utilisant le même nombre de diodes montées toutes dans le même sens et alimentées en courant continu au moyen d'un redresseur Il en résulte aussi, que la durée de vie des diodes est aug- mentée car ellesne fonctionnent que pendant la moitié du temps. -3 - Un autre but de-la présente invention est de proposer un pan- neau avertisseur lumineux dont le circuit électrique est simplifié Celui- ci ne comporte plus qu'un transformateur dimensionné selon le fonctionne- ment de la moitié des diodes et non pas par le fonctionnement de la tota- lité des diodes Ainsi, on peut utiliser des transformateurs de dimensions plus réduites dont les échauffements thermiques seront moins importants. Cela permet d'obtenir un fonctionnement plus fiable du panneau avertis- seur lumineux et diminue sensiblement les coûts de fabrication de celuici. Un autre but de la présente invention est de proposer un pan- neau avertisseur lumineux comprenant notamment un circuit imprimé dont la fabrication a été simplifiée en autorisant l'impression de la totalité du circuit sur une seule face du support. D'autres buts et avantages de la présente invention, appa- raitront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif-et qui n'a pas pour but de la limiter. Le panneau avertisseur lumineux destiné notamment à la signa- lisation routière, comportant des diodes électroluminescentes, disposées selon la forme du signal lumineux souhaité, et un circuit d'alimentation électrique, est caractérisé par le fait que la tension aux bornes des diodes est alternative et que les diodes sont branchées en parallèle et en tête-bêche pour assurera tout instant le fonctionnement d'une partie des diodes. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la descrip- tion ci-dessous ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie inté- grante. La figure 1 schématise le circudit d'alimentation électrique d'un panneau avertisseur lumineux selon l'invention. La figure 2 illustre le circuit imprimé d'un feu de circula- tion utilisant le montage des diodes selon l'invention. La figure 3 illustre le circuit imprimé d'un panneau lumineux réglant le passage des piétons, utilisant le montage des diodes selon l'invention. La figure 4 illustre un panneau lumineux destiné aux passages des piétons utilisant le montage des diodes selon l'invention. La figure 1 schématise un circuit d'alimentation électrique d'un panneau avertisseur lumineux Ce circuit comprend notamment un trans- formateur de tension 1 dont les bornes primaires sont reliées au réseau d'alimentation générale Les bornes secondaires 2 et 3 du transformateur 4i sont reliées au circuit d'alimentation électrique du panneau lumineux, respectivement aux branches 4 et 5 de ce circuit d'alimentation, sur lesquelles sont branchées en parallèle et en tête-bêche les diodes élec- troluminescentes disposées selon la forme du signal lumineux souhaité. Les diodes électroluminescentes sont donc montées en parallèle entre les branches 4 et 5 du circuit et en tête-bêche, c'est-à-dire qu'elles sont regroupées par paire de diodes voisines l'une de l'autre,et que dans une paire, une diode est montée dans un sens et l'autre diode est montée dans l'autre sens. La figure 1 schématise à titre d'exemple deux paires de diodes 6 et 7 montées selon l'invention Mais, cette illustration ne saurait li- miter en aucun cas le nombre de paires de diodes à une valeur déterminée. Chaque paire de diodes, par exemple 6 ou 7, comprend une diode électroluminescente 8 dont l'anode 9 est reliée à la branche 4 du cir- cuit d'alimentation, et dont la cathode 10 est reliée à la branche 5 du même circuit et une diode électroluminescente 11 dont l'anode 12 est re- liée à la branche 5, et dont la cathode 13 est reliée à la branche 4 du circuit d'alimentation Pendant une alternance du courant alternatif, o le potentiel de la branche 4 est supérieur au potentiel de la branche 5, la diode 8 dont l'anode 9 est à un potentiel supérieur à la cathode 10, est traversée par un courant et émet de la lumière, par contre, la diode 11 dont la cathode 13 est à un potentiel supérieur à l'anode 12 n'est pas conductrice pendant cette même alternance Au cours de l'alternance sui- vante, le potentiel de la branche 5 devient supérieur au potentiel de la branche 4 et la diode 11 devient conductrice alors que la diode 8 ne l'est plus. Dans le montage selon l'invention, la tension aux bornes des diodes 8 et 11 est bien alternative et, à tout instant il y a des diodes conductrices, soit les diodes branchées comme la diode 8, soit les diodes branchées comme la diode 11 Par ailleurs, il ne présente aucun inconvé- nient d'alimenter en courant alternatif des diodes électroluminescentes prévues par le constructeur pour fonctionner sous une tension continue, dans la mesure o les tension maximales sont compatibles avec les carac- téristiques des dites diodes Cela est bien réalisé dans le présent mon- tage, car la tension inverse aux bornes de l a diode 11 est égale à la tension de fonctionnement de la diode 8 montée en sens inverse, généra- lement de l'ordre de 2 V pour le type de diode utilisé pour la réalisa- tion des panneaux lumineux. 32809 Un panneau selon l'invention comportera un nombre élevé de diodes et la défaillance de l'une ou plusieurs d'entre-elles aura une influence négligeable sur le fonctionnement du circuit En effet, une diode défaillante se volatilise immédiatement et l'impédance du circuit secondaire ne varie pratiquement pas étant donné le grand nombre de diodes montées en parallèle De plus, ce montage, auto-protecteur pour les diodes, nécessite une très basse tension entre les bornes secondaires 2 et 3 du transformateur, puisque celles-ci sont directement reliées aux bornes des diodes qui nécessitent un courant de l'ordre de 2 V. Dans un mode préférentiel de réalisation, le transformateur 1 pourra être relié à des réseaux d'alimentation de différentes tensions. Notamment, dans le cas de la FRANCE, le transformateur 1 sera relié au réseau par l'intermédiaire de la borne 14 et, de la borne 15 ou 16, sui- vant que la tension d'alimentation est de 110 V ou de 220 V, la réalisa- tion d'un transformateur de ce type étant connu de l'Homme de l'Art. En outre, le circuit d'alimentation des diodes comporte sur l'une des branches, par exemple la branche 4, une résistance de limita- tion du courant 17 qui assure la régulation de la tension du courant se- condaire suivant les variations du courant du circuit primaire Cette ré- sistance 17 est montée en série avec l'ensemble des diodes 8 et Il bran- chées en parallèle. Le circuit d'alimentation des diodes relié aux bornes secon- daires 2 et 3 du transformateur, est avantageusement constitué par un cir- cuit imprimé sur lequel sont branchées les bornes d'alimentation des dio- des Les figures 2 et 3 illustrent deux circuits imprimés de panneaux avertisseurs lumineux qui utilisent le iontage des diodes selon l'inven- tion, la figure 2 étant relative à un feu de circulation, plus particu- lièrement à un feu répétiteur auto, et la figure 3 étant relative à un panneau de signalisation pour les piétons et plus précisément à la sil- houette autorisant le passage de ces derniers Toutefois, la portée de l'invention n'est en aucun cas limitée à ces deux types de réalisation de circuit imprimé. Le circuit imprimé d'un feu répétiteur auto 18, selon la fi- gure 2, comprend un support plan 19 sur lequel est imprimé un circuit é- lectrique constitué par deux branches disjointes qui sont reliées chacune aux bornes secondaires du transformateur Ces branches 20 et 21 sont ré- parties sur l'ensemble du support et présentent chacune un certain nombre de bornes de raccordement destinées à recevoir les anodes et les cathodes 6- des diodes électroluminescentes - L'une quelconque des bornes de raccordement de la branche 20, par exemple la borne 22, est située à proximité de l'une des bornes de la branche 21, par exemple de la borne 23 et, la distance entre les bornes 22 et 23 correspond à l'écartement entre l'anode et la cathode d'une diode 24, ladite diode étant montée perpendiculairement au plan 19 du circuit imprimé Plus précisément, la diode 24 est placée telle que son anode soit reliée à la borne 22 et sa cathode à la borne 23 A proximi- té des bornes 22 et 23, sont situées deux bornes de raccordement, l'une 25 reliée à la branche 21, l'autre 26 reliée à la branche 20 Les bornes et 26 sont respectivement reliées à l'anode et à la cathode d'une dio- de 27 placée parallèlement et à proximité de la diode 24 Ainsi, les diodes portées par le circuit imprimé sont montées en parallèle et peuvent être regroupées par paire, les deux-diodes d'une même paire étant situées à proximité l'une de l'autre et montées en tête-bêche. Le circuit imprimé selon l'invention, est tel que les bornes de raccordement des diodes d'une même paire sont disposées selon la même orientation Etant donné que les diodes comportent généralement un signe qui permet d'identifier facilement l'anode de la cathode, par exemple un méplat situé sur la tête de la diode, cette disposition est particulière- rent intéressante pour la miise en place des diodes sur le circuit impri- mé L'opérateur dispose les diodes selon la même orientation et la mise en place en est d'autant plus rapide En particulier, dans le cas d'un circuit imprimé utilisé pour un feu de circulation, les diodes sont ré- parties sensiblement sur des cercles concentriques 28, et deux diodes voi- sines par exemple 24 et 27, situées sur un même cercle sont disposées selon la même orientation. En outre, le circuit imprime comporte deux bornes d'alimenta- tion 29 et 30 qui seront mises en liaison avec les bornes 2 et 3 du trans- formateur La borne 30 est reliée à la branche 21 par l'intermédiaire de la résistance de limitation du courant placée entre les points 31 et 32. La figure 3 illustre le circuit imprimé d'un panneau de si- gnalisation pour piétons, plus particulièrement, mais non exclusivement le panneau qui autorise le passage des piétons Sur le circuit imprimé 33, sont disposées les diodes électroluminescentes suivant la forme du pié- ton, et elles sont branchées sur le circuit selon le principe qui a été exposé précédemment La circuit imprimé 33 comprend deux branches dis- jointes 34 et 35, sur lesquelles sont réparties les bornes de raccorde- -7- ment des diodes L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à l'un des membres de la silhouette, par exemple le membre inférieur gauche. Celui-ci est constitué par deux rangées de diodes 36 et 37, disposées parallèlement entre-elles selon la direction générale du membre Toutes les diodes de la rangée 36 sont branchées"en parallèle et dans le même sens, les anodes étant reliées à 34 les cathodes étant reliées à 35, par contre, les diodes de la rangée 37 sont montées en parallèle mais toutes en sens inverse, les anodes étant reliées à 35 et les cathodes étant re- liées à 34 Par conséquent, au cours d'une alternance, l'une des rangées est éclairée, alors que l'autre ne l'est pas Cette disposition est éga- lement valable pour les autres membres et le corps de la silhouette. Plus précisément, si l'on considère deux diodes 38 et 39 si- tuées respectivement sur la rangée 36, et sur la rangée 37, les bornes de raccordement de ces deux diodes, sont telles que ces dernières sont orientées sensiblement suivant la même direction Cette disposition est particulièrement intéressante pour le montage des diodes sur un circuit imprimé représentant une silhouette, par exemple le circuit illustré à la figure 3 Toutes les diodes situées sur un même membre ou sur le corps sont orientées sensiblement suivant la même direction Cette dis- position est également utilisée pour la réalisation de la tête de la silhouette. La silhouette lumineuse selon l'invention, est obtenue par l'éclairage en alternance de deux con-ours lumineux constitués par des diodes placées'en parallèle-et en tête-bêche, et la fréquence des alter- nances est telle que le scintillement est pratiquement imperceptible à l'oeil humain La qualité du signal est d'autant meilleure que l'obser- vateur est éloigné du panneau lumineux. Le circuit imprimé selon l'invention, présente également l'in- térêt de pouvoir être réalisé sur une seule face du support, comme cela a été illustré aux figures 2 et 3 Les diodes sont placées du côté oppo- sé au circuit imprimé, les anodes et les cathodes traversent le support et elles sont soudées sur les bornes de raccordement Cela simplifie con- sidérablement les opérations d'impression du support, et, cela permet de recouvrir d'une pellicule anti-reflet la face du support située du côté des diodes, sans recouvrir une partie du circuit imprimé. Le montage des diodes selon l'invention peut également être utilisé dans le cas d'un signal lumineux constitué par plusieurs jeux de diodes définissant complémentairement une pluralité de formes interpéné- trées Cela est illustré à la figure 4 dans le cas d'une même silhouette présentant une pluralité d'attitudes Deux diodes quelconques par exem- ple les diodes 41 et 42, faisant partie du même jeu de source lumineuse, et placées à proximité l'une de l'autre, sont branchées en parallèle et en tête-bêche pour s'assurer de la continuité du signal lumineux consti- tué par ce jeu Deux diodes voisines faisant partie d'kn même jeu sont également disposées selon la même orientation pour faciliter la mise en place des diodes sur le circuit imprimé Par ailleurs, le scintille;rient des diodes montées selon l'invention, pratiquement imperceptible à l'oeil humain, n'interfère pas avec les attitudes successives de la silhouette qui simulent un mouvement, car celui-ci est par nature même, perceptible par l'oeil humain et sa fréquence est notablement plus faible que la fré- quence de scintillement de deux diodes d'une même paire. Les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne sent donnés qu'à titre indicatif, et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. 9- REVE Ml NICATIONS 1 Panneau avertisseur lumineux destiné notamment à la signa- lisation routière, comportant des diodes électroluminescentes ( 8) et ( 11), disposées selon la forme du signal lumineux souhaité, et un circuit d'ali- mentation électrique, caractérisé par le fait que la tension aux bornes des diodes ( 8) et ( 11) est alternative-et que les diodes ( 8) et ( 11) %sont branchées en parallèle et en tête-bâche pour assurer à tout instant le fonctionnement d'une partie des diodes. 2 Panneau avertisseur lumineux selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le circuit d'alimentation électrique comprend 13 notamment un circuit imprimé ( 18) sur lequel les diodes ( 24) et ( 27) sont montées et que, pour toute paire de diodes ( 24) et ( 27) branchées en tête-béche, les diodes ( 24) et ( 27) sont disposées sur le circuit imprimé ( 18) selon le même orientation. 3 Panneau avertisseur lumineux selon la revendication 2, ca- ractérisé par le fait qu'une borne de raccordement ( 22) du circuit imprimé ( 18) avec l'anode, respectivement la cathodes d'une diode ( 24) est au même potentiel électrique que la borne ( 25) de raccordement du circuit im- primé ( 18) avec la cathode,respectivement l'anode,de la diode ( 27) bran- chée en tête-bêche avec la première diode ( 24). 4 Panneau avertisseur lumineux selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le circuit imprimé ( 18) est disposé sur un support plan ( 19) et entièrement situé sur une face de celui-ci. Panneau avertisseur lumineux selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit d'ali- mentation électrique comporte uniquement un transformateur de tension ( 1) .