Brevet FR2559987A1 — publié le 19850823

La présente invention concerne un dispositif d'asservissement d'éclairage mixte à base de diodes électro-luminescentes et de lampes à incandescence permettant d'obtenir une variation d'intensité lumineuse adap tée dans la totalité de la plage de réglage du niveau lumineux. La combinaison de sources d'éclairage émettant de la lumière suivant des principes physiques différents soulève des difficultés lorsque l'on veut faire varier le niveau lumineux de cet ensemble hybride. En effet, si la sensation lumineuse produite par ces sources différentes, lampes à incandescence d'une part, diodes électro-luminescentes de l'autre, est considérée comme homogène ou cohérente pour une tension d'alimentation donnée, elle devient très rapidement divergente si l'on fait varier notablement cette tension. Si l'on doit éviter cet inconvénient, il devient nécessaire de faire en sorte que les effets lumineux produits par chacun des types de sources restent proportionnels, ou, tout au moins, varient simultanément suivant des règles choisies. La loi d'éclairement (E1) d'une source incandescente en fonction de la tension qui lui est appliquée (V) dépend en particulier du type de lampe et surtout de son filament et, également, de la courbe de transmission du filtre coloré éventuellement utilisé ; en général, elle peut être considérée en première approximation comme une fonction puissance d'exposant m. Cet exposant m peut avoir des valeurs importantes, par exemple 4 environ. La courbe représentative E1 > k1Vm a une courbure très prononcée ; le gradient de variation de 1 t éclairement est d'autant plus élevé que la tension augmente. (fig. 1) La loi d'éclairement (E2) d'une source à base de diodes electro-lumines- centes est fonction de l'intensité de courant qui l'alimente (I). Elle est plus ou moins linéaire E2 = k2 I. (fig. 2) Si on l'alimente à partir d'une tension par l'intermédiaire de résistances série, la loi sera toujours une fonction quasi linéaire possédant un décalage d'origine correspondant à la tension de début d'allumage des diodes (courbe E'2 fig. 3.). Cette figure 3 montre les variations comparées de l'éclairement produit par chacun des ces deux types de sources en fonction de la tension d'alimentation appliquée. Le branchement en parallèle de deux systèmes incandescence-diodes électro-luminescentes ne peut donc conduire qu'à un résultat peu satisfaisant pour certaines applications dans lesquelles le niveau lumineux peut varier dans de grandes proportions, en particulier depuis zéro jusqu'au maximum possible. Si l'on désire que les deux systèmes restent homogènes entre eux, il faut respecter la relation suivante : (E1 : k1Vm) : (E2 : k2 I) d'où I : k Vm (k1, k2 et k sont des constantes) Si l'on désire une homogénéité encore plus parfaite il faut tenir compte du fait que la loi puissance m n'est pas totalement rigoureuse et que la fonction linéaire des diodes est également approximative. E1 f1 (V) E2 : f2 (I) En combinant les deux lois réelles on peut trouver la loi idéale I = f (V) qui ressemblera à une loi puissance déformée. (fol, f2, f sont des fonctions) En pratique, on ne recherche pas forcément à retrouver une homogénéité parfaite entre les deux systèmes, mais une loi qui sten rapproche, plus ou moins, ou, au contraire, de laquelle on puisse s'écarter pour rechercher certains contrastes volontaires. Dans tous les cas le processus permettant d'obtenir le but recherché et qui fait l'objet de la présente invention (voir figure 4) est d'asservir l'intensité de courant (I) qui alimente le système opto-électronique (4) à la tension (V) qui alimente le système à incandescence (1). Ceci peut être obtenu par l'association d'un générateur de fonction (2) qui permet d'obtenir une tension intermédiaire v = K f (V) suivi d'un générateur de courant (3) débitant une intensité I = 1 v. (K est une K constante). Dans le cas où la tension V est alternative, il faut d'abord la redresser et la filtrer ; si l'on doit aussi la découpler électriquement du reste du système ou si l'on doit adapter le niveau relatif des tensions, on utilise un transformateur intermédiaire (5 figure 5). Une variante simplifiée possible consiste à assimiler la courbe I = f (V) à une forme approchée composée de segments de droites. Le générateur de fonction peut alors être constitué comme indiqué sur la figure 6. V étant la tension d'entrée (continue ou redressée), v étant la tension intermédiaire pilotant le générateur de courant, Z0, Z1 z2 Zn ---Zn la tension de référence des différentes diodes zener (ou composants de caractéristiques similaires, par ex. diodes courantes), rO, rl, r2 rn la valeur des différentes résistances utilisées, (tous ces composants sont affectés des symboles correspondants sur la fig. 6) un calcul permet de trouver le résultat indiqué sur la figure 7. (Les divers éléments sont numérotés de façon telle que : r1 r2 rn Dans le cas représenté pour lequel on a dû matériellement limiter la figuration à n = 2, les pentes des différents segments de droites sont successivement croissantes et proportionnelles aux valeurs suivantes : - zone a : #v/itV = rO/(rO + r1 + r2) - zone b : #v/ #V/#V = r0/(r0 + r2) - zone c :dv/aV = rO/rO = 1 Dans le cas plus général où n est quelconque, on obtiendrait (n + 1) segments de droites successifs qui auraient des pentes proportionnelles aux valeurs suivantes - zone a : Av/V = rO/(rO + rl + r2 + r3 + ... + rn) - zone b :dv/LSlv rO/(rO + r2 + r3 + ... + rn) - zone c : iXv/i\V = rO/(rO + r3 + ... + rn) et ainsi de suite jusqu'à la dernière zone où - iXv/Z9V = rO/rO = 1 On se rend compte que le nombre de segments de droites choisi (donc de résistances et de zeners) permet de s'approcher aussi près qu'on le désire de la courbe retenue.Mais, du fait que l'oeil humain accepte facilement des écarts relatifs assez importants, il suffit souvent de quelques segments de droites pour obtenir un résultat pratiquement parfait dans la totalité de la plage de réglage souhaitée. Si l'on suppose, à titre d'exemple - que la source à incandescence correspond à une puissance quatre, - que la source électro-luminescente est linéaire, à partir de zéro, - que l'on admette une tolérance de - 20% sur le résultat lumineux par rapport à la courbe idéale résultante (I = kV4 dans ce cas), - que la tension mini d'utilisation du système incandescent soit de l'ordre de 20% de la tension maxi, (ce qui en pratique peut représen ter le niveau d'extinction), un calcul ou un tracé montrent que ces conditions peuvent être réalisées en utilisant seulement trois segments de droites. (AB, BC, CD ; voir fig. 8) Une application de la présente invention consiste en un sytème d'éclairage combiné de tableau ou d'instrument comportant des éclairages incandescents et des éclairages à diodes électro-luminescentes (que ces éclairages soient incorporés, extérieurs ou mixtes). Il s'agit de réaliser un ensemble d'éclairage qui reste relativement homogène, en dépit d'une possibilité de réglage de niveau lumineux qui varie dans des proportions considérables, c'est-à-dire du maximum possible à ltextinction-pratique. L'extinction pratique de l'incandescence se situant en fait vers le 1/4 ou le 1/5 environ de la tension d'alimentation maximum, la solution est, dans le cas présent, réalisable à partir d'un générateur de fonction basé sur l'utilisation série-parallèle de résistances et de diodes zener dont la loi de transfert est représentée par trois segments de droites seulement, suivi d'un générateur de courant. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'asservissement d'un système d'éclairage mixte à base de diodes électro-luminescentes et de lampes à incandescence caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de courant (3) alimentant le système opto-électronique (4), avec une intensité de courant (I) proportionnelle à la tension d'entrée (v) fournie par un générateur de fonction (2) piloté par la tension (V) alimentant le système à incandescence (1), permettant ainsi d'obtenir une variation relative d'intensité lumineuse adaptée dans toute la plage de réglage. du niveau lumineux et correspondant à une loi idéale ou approchée ou à un choix fixé à la demande. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de fonction (2) est constitué par une association sérieparallèle de résistances (r1, r2...rn) et de diodes zener (ou diodes normales ou composants similaires (ZO, Z1...Zn) permettant d'obtenir une loi approchée dont la représentation graphique est constituée de segments de droites dont le nombre peut varier en fonction de la précision à obtenir. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un étage intermédiaire composé d'un système de redressement et de filtrage précédé, si besoin, d'un transformateur de découplage ou d'adaptation (5), permettant d'utiliser le dispositif à partir d'un système incandescent alimenté par une tension alternative.