Brevet FR2631102A1 — publié le 19891110

Lanterne à diodes électroluminescentes La présente invention concerne le balisage de matériel roulant ou fixe et, notamment, le balisage du wagon de queue des trains. Le balisage de matériel s'effectue be manièré habituelle, à l'aide de lanternes pourvues d'une ampoule à filament alimentée par une batterie autonome de piles ou d'accumulateurs. La présente invention a pour but une lanterne de balisage à grande autonomie et sûreté de fonctionnement utilisant comme source lumineuse des diodes électroluminescentes qui ont, par rapport aux ampoules à filament et pour le même éclairement, une consommation moindre et une durée de vie supérieure. Elle a pour objet une lanterne à diodes électroluminescentes comportant une source lumineuse constituée de diodes électroluminescentes réparties en série dans plusieurs groupes ou secteurs alimentés en parallèle par une batterie. Cette lanterne comporte un circuit élévateur de tension à découpage intercalé entre l'un des pôles de la batterie et les secteurs de la source lumineuse, et un circuit multiplexeur intercalé entre l'autre pôle de la batterie et les secteurs de la source lumineuse qu'il connecte à cet autre pôle un par un à tour de rôle. De manière avantageuse, la lanterne à diodes électroluminescentes est également pourvue d'un circuit de test de batterie permettant de connaltre l'état de charge de la batterie et d'un circuit de détection de luminosité ambiante associé à un interrupteur commandé assurant l'allumage automatique de'la lanterne en dessous d'un certain seuil de luminosité ambiante. La constitution de la source lumineuse en plusieurs secteurs de diodes électroluminescentes alimentés en parallèle donne à la lanterne une grande sûreté de fonctionnement car elle continue à éclairer meme avec tout un vecteur de diodes électroluminescentes hors service. Le circuit élévateur de tension à découpage permet de mettre dans chaque secteur un grand nombre de diodes électroluminescentes en série sans être limité par la tension de la batterie. Le circuit multiplexeur qui fonctionne à fréquence élevée permet de limiter la consommation totale de la source lumineuse à celle de l'un de ses secteurs tout en donnant l'illusion que tous ses secteurs sont allumés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard de la figure unique du dessin illustrant le schéma électrique de ce mode de réalisation. On distingue sur la figure une source lumineuse 1 avec des diodes électroluminescentes reliées par leurs anodes au pôle positif d'une batterie 2 de piles ou d'accumulateurs par l'intermédiaire d'un circuit élévateur de tension 3, d'un interrupteur commandé 4 et d'un interrupteur de mise en route 5, et par leurs cathodes au pâle négatif de la batterie 2 par l'intermédiaire d'un circuit multiplexeur 6, un circuit de test de batterie 7 et un circuit de détection de luminosité ambiante 8 actionnant l'interrupteur commandé 4. La source lumineuse 1 est formée d'un ensemble de diodes électroluminescentes réparties en série en cinq groupes ou secteurs 10, 11, 12, 13, 14 connectés en parallèle. Les diodes électroluminescentes d'un secteur sont entrelacées à la surface de la lanterne avec celles des autres secteurs pour atténuer l'effet de trou noir en cas de mise hors service d'un secteur. Connectées en série et dans le même sens, elles forment une chaste constituant une super diode électroluminescente dont l'anode est reliée à la sortie du circuit élévateur de tension 3 et la cathode à une résistance de limitation de courant 15, 16, 17, 18, 19 menant à une entrée individuelle du circuit multiplexeur 6. Le circuit élévateur de tension 3, à découpage, élève la tension de la batterie 2 pour permettre l'alimentation des charnels de diodes électroluminescentes des secteurs 10, 11, 12, 13, 14 de la source lumineuse 1. Il comporte, de manière classique, une résistance de limitation de courant 31 connectée en série avec une inductance 32 qui emmagasine l'énergie nécessaire à l'élévation de tension, et avec une diode anti-retour 33. L'inductance 32 a sa borne commune avec la diode anti-retour 33 mise périodiquement à la masse par un transistor 34 fonctionnant en commutateur sous la commande d'un circuit intégré spécialise 35 tel que le circuit intégré référencé TL 497 par la société Texas instrument.Ce circuit intégré spécialisé 35 détermine la fréquence du découpage et fait varier le rapport entre les durées élémentaires de blocage et de saturation du transistor 34 de manière à maintenir le courant traversant la résistance 31 inférieur à une valeur limite et en dega de cette valeur limite, à assurer une tension constante sur la prise médiane d'un potentiomètre 36 connecté en parallèle sur un condensateur de lissage 37 en sortie du circuit élévateur de tension. Un condensateur 38, reliant une borne du circuit intégré spécialisé 35 à la masse, fixe la fréquence moyenne due découpage. Le circuit multiplexeur 6 comporte un oscillateur 60 délivrant un signal d'horloge à 15 kHz à l'entrée de comptage d'un compteur par cinq 61 commandant l'adressage d'un multiplexeur 62 ayant une sortie connectée à la masse et cinq entrées connectées individuellement par l'intermédiaire des résistances de limitation de courant 15, 16, 17, 18, 79 aux extrémités cathodiques des chaines de diodes électroluminescentes formant les cinq secteurs 10, 11, 12, 13, 14 de la source lumineuse 1. Grâce à lui, les chaines de diodes électroluminescentes des cinq secteurs 10, 11, 12, 13, 14 de la source lumineuse sont alimentées à tour de râle, à une fréquence de 3 kHz, par la batterie 2 et brillent tour à tour à une cadence suffisamment rapide pour que l'oeil les voit toutes allumées en permanence. Le circuit de test de batterie 7 comporte deux comparateurs 70, 71 en cascade. Le premier comparateur 70 reçoit sur son entrée non inverseuse, une tension de mesure de charge de batterie fournie par la prise médiane d'un potentiomètre 72 connecté en parallèle sur la batterie 2 et, sur son entrée inverseuse, une tension de référence dérivée d'une source de tension régulée 9 par l'intermédiaire d'un pont résistif diviseur de tension incorporant une résistance 73 à coefficient de température négatif dont la valeur varie avec la température pour rattraper la dérive en tension de la batterie due aux variations de température. Le deuxième comparateur 71 reçoit sur son entrée inverseuse le signal de sortie du premier comparateur 70 et sur son entrée non inverseuse la tension de référence déjà appliquée à l'entrée inverseuse du premier comparateur 70.Il est chargé par une diode électroluminescente 74 connectée en série avec une résistance de limitation de courant 75 et un interrupteur de test 76 entre sa sortie et le pôle positif de la batterie 2. Lorsque la batterie 2 est considérée comme chargée la tension de mesure de charge de batterie dépasse la tension de référence et rend la sortie du premier comparateur 70 plus positive que la tension de référence. Cela entraine un passage de la sortie du deuxième comparateur 71 au potentiel de masse et un allumage de la diode électroluminescente 74 en cas de fermeture de l'interrupteur de test 76. Lorsque la batterie 2 n'est pas considérée comme chargée, la tension de référence dépasse la tension de mesure de charge de batterie et rend la sortie du premier comparateur plus négative que la tension de référence. La sortie du deuxième comparateur passe alors au potentiel positif de polarisation et empêche tout allumage de la diode électroluminescente 74. La manoeuvre de l'interrupteur de test 76 permet ainsi de connaître l'état de charge de la batterie 2. Une diode 77 connectée par son anode à l'entrée non inverseuse du premier comparateur 70 et par sa cathode à la sortie du premier comparateur 70 assure un automaintien lorsque la tension de mesure de charge de batterie devient inférieure à la tension de référence. Le circuit de détection de luminosité 8 comporte également deux comparateurs 80, 81 en cascade. Le premier comparateur 80 reçoit sur son entrée non inverseuse une tension de mesure de luminosité ambiante dérivée de la source de tension régulée 9 par l'intermédiaire d'un pont résistif incorporant un photo-transistor 82 excité par la lumière ambiante et, sur son entrée inverseuse une tension de consigne dérivée de la source de tension régulée 9 à l'aide d'un potentiomètre 83. Le deuxième comparateur 81 reçoit sur son entrée inverseuse la tension de sortie du premier comparateur 80 et sur son entrée non inverseuse la tension de consigne déjà appliquée à l'entrée inverseuse du premier comparateur. Sa sortie commande la grille d'un transistor MOS de puissance constituant l'interrupteur commandé 4. En cas de faible luminosité ambiante, le photo-transistor 82 présente une résistance élevée et rend la tension de mesure de luminosité ambiante supérieure à la tension de consigne. Cela entraine l'apparition en sortie du premier comparateur 80 d'une tension plus positive que la tension de consigne et en sortie du deuxième comparateur 81 d'une tension nulle qui débloque le transistor MOS de puissance constituant l'interrupteur commandé.4 et provoque ltallumage de la lanterne si l'interrupteur de mise en route 5 a été fermé au préalable. En cas de forte luminosité ambiante, le photo-transistor 82 présente une résistance faible et rend la tension de mesure de luminosité inférieure à la tension de consigne. La sortie du premier comparateur 80 développe alors une tension nulle qui entraine en sortie du deuxième comparateur l'apparition d'une tension positive élevée qui bloque le transistor MOS de puissance constituant l'interrupteur commandé 4 et empêche l'allumage de la lanterne. Une résistance 84 connectée en réaction entre la sortie et rentrée non inverseuse du premier comparateur 80 donne une certaine hystérésis à ce comparateur pour éviter un clignotement de la lanterne à la limite du jour et de la nuit. On peut, sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Lanterne à diodes électroluminescentes comportant une source lumineuse (1) constituée de diodes électroluminescentes réparties en plusieurs secteurs (10, 11, 12, 13, 14) alimentés en parallèle par une batterie (2), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit élévateur de tension à découpage (3) intercalé entre l'un des pôles de la batterie (2) et les secteurs (10, 11, 12, 13, 14) de la source lumineuse (1), et un circuit multiplexeur (6) intercalé entre l'autre pâle de la batterie (2) et les secteurs (10, 11, 12, 13, 14) qu'il connecte à cet autre pôle de manière cyclique un par un, à tour de rôle. 2/ Lanterne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit de test de batterie (7). 3/ Lanterne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit de détection de luminosité (8) commandant son allumage et son extinction par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé (4) intercalé en série avec l'une des bornes de la batterie (2). 4/ Lanterne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit de test de batterie (7) comporte un comparateur (70) recevant en entrée une tension de mesure de charge de batterie délivrée par un pont résistif diviseur de tension (72) connecté aux bornes de la batterie (2) et une tension de référence délivrée par une source de tension régulée (9) par l'intermédiaire d'un pont résistif diviseur de tension incorporant une résistance (73) dont la valeur varie avec la température pour rattraper la dérive en tension de la batterie (2) due aux variations de la température ambiante. 5/ Lanterne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le circuit de détection de luminosité (8) comporte un comparateur à hystérésis (80) recevant en entrée une tension de mesure de luminosité ambiante délivrée par une source de tension régulée (9) par l'intermédiaire d'un pont résistif diviseur de tension incorporant un photo-transistor (82) excité par la lumière ambiante, et une tension de consigne délivrée par la source de tension régulée (9) par l'intermédiaire d'un autre pont résistif diviseur de tension.