Brevet FR2767979A1 — publié le 19990305

La présente invention concerne une alimentation basse tension destinée à être encastrée dans une très faible épaisseur pour l'alimentation de systèmes d'éclairage à lampes halogènes, comportant un transformateur de très faible épaisseur. Les mobiliers pour les cuisines et les salles de bains ont développé l'intégration d'installations électriques, par exemple les meubles-lavabos avec un miroir audessus du lavabo et un système d'éclairage. Il existe également d'autres meubles dans lesquels les fabricants montent des systèmes d'éclairage. Pour diverses raisons, ces systèmes d'éclairage sont en général des systèmes basse tension à lampes halogènes. Or, dans ces meubles, on ne dispose en général que de très peu de place parce que l'espace disponible est prioritairement destiné au rangement. Inversement, pour disposer de place relativement importante dans certains meubles comme les dessus de lavabos intégrant les systèmes d'éclairage, il faut artificiellement augmenter l'épaisseur disponible au-dessus du système d'éclairage pour loger l'alimentation basse tension qui doit se trouver aussi près que possible des points lumineux utilisant cette alimentation. Actuellement, dans de nombreux cas, il n'est pas possible d'intégrer une installation d'éclairage basse tension dans certaines parties de mobilier ou d'installations telles que des cloisons, des baldaquins, des bandeaux extra plats ou des faux plafonds à cause de l'épaisseur que repré- sente l'alimentation, principalement liée à l'épaisseur du transformateur. Cela est d'autant plus gênant que les dimensions du transformateur seront d'autant plus grandes que la puissance que doit fournir l'alimentation basse tension est importante. Le développement des transformateurs dits électroniques, c'est-à-dire placés en aval d'un convertisseur de haute fréquence, a permis de réduire l'encombrement et le poids des transformateurs, pour une même puissance. Toutefois, les transformateurs de ce type restent relativement encombrants et, surtout, relativement épais, ne permettant pas leur intégration dans certaines parties de meubles ou installations fixes, ou ne permettant pas, inversement, de réaliser des parties de meubles qui auraient une épaisseur particulièrement réduite et, par suite, esthétique. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une alimentation basse tension destinée à être intégrée dans des éléments de mobilier, des faux plafonds, etc., et qui présente une épaisseur très faible, pratiquement égale à celle d'un petit transformateur basse tension, torique, utilisé actuellement pour une faible puissance de sortie, ainsi que pour permettre de simplifier et de rationaliser la fabrication de telles alimentations électriques basse tension pour permettre leur adaptation très simple à des situations très différentes nécessitant des puissances de sortie différentes d'une application à l'autre. A cet effet, l'invention concerne une alimentation basse tension du type défini ci-dessus, caractérisée par - un circuit d'entrée comprenant un filtre suivi d'un redres seur, lui-même relié à un convertisseur continu/alternatif de haute fréquence, ce circuit d'entrée étant destiné à être relié au réseau électrique (220 volts), - un circuit de sortie, modulaire, comprenant au moins deux transformateurs/abaisseurs de tension, identiques, ayant un noyau torique plat, ces transformateurs étant branchés en parallèle et juxtaposés à plat, - un boîtier de protection logeant le circuit d'entrée et le circuit de sortie et muni des passages de lignes pour l'alimentation et la sortie. Cette alimentation est réalisée de manière très simple par un circuit d'entrée convenant pour une gamme de puissance relativement étendue, allant de quelques dizaines de watts à plusieurs centaines de watts, et un circuit de sortie modulaire, adapté à chaque application. L'ensemble obtenu est très souple d'utilisation. La fabrication est très simple puisque le circuit d'entrée est le même pour au moins toute une gamme d'alimentation et le circuit de sortie est composé à la demande, avec autant de transformateurs/abaisseurs identiques qu'il en faut pour fournir la puissance demandée. Cela simplifie également la gestion des stocks puisque tous les composants sont les mêmes ; les circuits d'entrée sont identiques et les circuits de sortie sont composés de transformateurs identiques. Seul diffère le nombre de transformateurs utilisés dans chaque alimentation. Ce nombre peut varier entre le cas extrême de deux jusqu'à quatre, cinq, six, en fonction de la puissance à fournir en sortie. Dans toute cette plage de puissance, l'alimentation présente une épaisseur identique qui correspond simplement à l'épaisseur des noyaux toriques des transformateurs. Ces transformateurs sont juxtaposés à plat et branchés en parallèle. Comme leurs caractéristiques électriques sont strictement identiques, il n'y a pas de courants de circulation entre les différents transformateurs ou, du moins, ces courants de circulation sont réduits au minimum. La disposition des transformateurs avec leur noyau à plat favorise également leur refroidissement puisque la section de chaque noyau torique est relativement réduite. Le caractère modulaire du circuit de sortie facilite également la fabrication et la gestion des stocks. Tous les transformateurs du circuit de sortie étant identiques, il sera même possible de fabriquer un seul transformateur, seul le nombre de transformateurs utilisés dans chaque circuit sera différent en fonction des applications du circuit. Cela permet de multiplier le nombre de transformateurs identiques, utilisés, au lieu de multiplier le nombre de types différents de transformateurs. Finalement, cela se traduit par une économie de gain considérable. Le caractère modulaire de l'alimentation peut être considérablement amélioré si, suivant une autre caractéristique de l'invention, le circuit de sortie modulaire se compose de modules identiques ayant chacun un transformateur branché en parallèle entre deux lignes d'entrée traversant le module et deux lignes de sortie traversant également le module. Les lignes d'entrée et de sortie arrivent sur deux côtés opposés du module dans des positions homologues et ont des moyens de connexion chaque fois complémentaires pour permettre le branchement successif d'un nombre quelconque de modules dont les entrées et sorties sont en parallèle. De façon très intéressante, chaque côté d'assemblage d'un module comporte des moyens de connexion mécanique, complémentaires, dans des positions homologues. Dans le cas général, le côté d'assemblage du circuit d'entrée comporte les mêmes moyens de connexion électrique et mécanique que le côté de sortie d'un module. Par souci de sécurité électrique, les moyens de connexion électrique sont des broches du côté d'assemblage amont du boîtier d'un module et des orifices du côté aval. Pour réduire l'encombrement et protéger les parties en saillie des connexions électriques, lorsque le module n'est pas enfiché dans le circuit d'entrée ou le module amont, les moyens de connexion mécanique comprennent des broches et des orifices, les broches étant prévues du même côté que les broches de connexion électrique et les orifices, du même côté que les orifices de connexion électrique. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention - l'alimentation comprend deux transformateurs/abaisseurs de tension pour fournir en sortie une puissance de l'ordre de 110 watts sous une tension de 12 volts, - l'alimentation comporte quatre transformateurs/abaisseurs de tension pour fournir en sortie une puissance de l'ordre de 200 watts sous une tension de 12 volts, - le boîtier de protection est un boîtier en matière plasti que. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'une alimentation basse tension selon l'invention, - la figure 2 montre une alimentation basse tension à deux transformateurs, - la figure 3 montre une alimentation basse tension à quatre transformateurs. - la figure 4 est un schéma d'un autre mode de réalisation de l'invention. Selon la figure 1, l'invention concerne une alimentation basse tension destinée à être encastrée et devant avoir de ce fait une très faible épaisseur. Cette alimentation est placée dans un boîtier 1 figuré par un rectangle. Cette alimentation se compose d'un circuit d'entrée 2 et d'un circuit de sortie 3. Le circuit d'entrée 2 réalisé de préférence sous la forme d'un circuit imprimé et/ou intégré, se compose d'un filtre d'entrée 21 recevant la tension alternative du réseau R, (220 V) appliquée à l'entrée 11 du boîtier 1. Le filtre 21 évite que le circuit n'injecte dans le réseau électrique des fréquences parasites. En aval du filtre 21, le circuit d'entrée 2 comprend un redresseur 22 qui fournit une tension de sortie continue plus ou moins lissée. En aval du redresseur 22, le circuit comprend un convertisseur continu/alternatif CD/AC 23 qui transforme la tension continue que lui fournit le redresseur 22 en une tension alternative de fréquence relativement élevée. En sortie, le circuit d'entrée 22 attaque le circuit de sortie 3 modulaire comprenant une double ligne de branchement d'entrée 31 et de sortie 32 entre lesquelles sont branchés des transformateurs identiques TR1, TR2, TR3, TR4 Chacun de ces transformateurs est formé d'un noyau torique en ferrite portant un bobinage d'entrée et un bobinage de sortie (non représentés). Ces transformateurs T1 ... sont des transformateurs abaisseurs de tension qui abaissent la tension relativement élevée des signaux alternatifs que fournit le convertisseur continu/alternatif, en une tension basse, destinée à l'alimentation de lampes halogènes. Cette tension est fixée à 11,8 volts. La sortie 12 du boîtier fournit cette tension alternative de faible amplitude aux lampes halogènes L1, L2, L3 branchées en parallèle sur les lignes de sortie f 2. Le nombre de transformateurs T1, T2, T3 . est choisi en fonction de la puissance que doit fournir le circuit. La figure 2 montre très schématiquement une alimentation 100 du type défini ci-dessus, comprenant un circuit d'entrée 102 sous forme de circuit imprimé ou au moins partiellement intégré, dont les différents composants n'ont pas été détaillés, ainsi qu'un circuit de sortie 103 formé de deux transformateurs TR1, TR2. Cet ensemble est placé dans le boîtier 101 qui est de préférence hermétique, étanche. La figure 3 montre une alimentation 200 du type de celle définie ci-dessus, comprenant un circuit d'entrée 202 identique au circuit 102 du mode de réalisation précédent et un circuit de sortie 203 formé de quatre transformateurs TR1-TR4 juxtaposés à plat dans le boîtier 201. La figure 4 montre une variante de réalisation de l'invention particulièrement intéressante pour des applications très diversifiées demandant en sortie des puissances différentes. Comme précédemment, l'alimentation comprend un circuit d'entrée 2A composé des mêmes éléments qu'à la figure 1 et dont la description ne sera pas reprise ; il comporte des moyens de liaison mécaniques et électriques constitués par des orifices de connexion mécaniques M1, M2 en forme de logements et des orifices de connexion électriques El, E2. Ces derniers sont reliés à la sortie du convertisseur 23 et correspondent aux deux lignes 31 de la figure 1. Le circuit d'entrée 2A comporte également deux logements 01, 2 non reliés électriquement (O) mais nécessaires pour les raisons données ci-dessous. Le circuit de sortie modulaire 3A comprend des modules de transformateur M, de puissance P, tous identiques, du moins pour leur forme, encombrement et moyens de connexion. Les différents moyens identiques ne seront décrits que pour l'un des modules M. Le module M est un boîtier en forme de parallélépipède rectangle logeant un transformateur TR et des moyens de connexion. Ceux-ci débouchent sur deux côtés C1, C2 opposés, parallèles du boîtier, constituant les surfaces d'assemblage de la construction modulaire, et comportant les moyens de connexion mécanique et électrique pour assurer les liaisons mécaniques et électriques avec le boîtier du circuit d'entrée 2A, les modules M entre eux et la sortie du boîtier 1A de l'alimentation. Le module M comprend un transformateur TR abaisseur de tension, de dimensions réduites, comme les transformateurs TR1, TR2 à ferrite, conçu pour une certaine puissance (P). Le transformateur TR est relié dans le module, à deux lignes d'entrée L10, L11 et deux lignes de sorties L12, L13. Les lignes d'entrées L10, L11 traversent le module et relient ses broches d'entrée BE1, BE2 aux orifices de sortie OEl, OE2. Les lignes d'entrée L10, L11 sont reliées à la sortie du convertisseur 23 par les broches BE1, BE2, engagées dans les orifices de connexion à la sortie El, E2 du convertisseur 23 pour brancher l'entrée du transformateur TR. Les lignes de sorties L12, L13 reliées à la sortie du transformateur TR passent du côté C1 au côté C2 du boîtier sur le côté C1 elles sont reliées à des broches de sorties BSA, BS1 et sur le côté C2, à des orifices de sortie OS1, OS2. Enfin, le module M comporte des broches mécaniques BM1, BM2 sur le côté C1 et des orifices OM1, OM sur le côté C2. Il est évident que les éléments de connexion électrique et mécanique sur le côté C1 et ceux du côté C2 ont des positions identiques de façon que les modules M puissent être raccordés les uns à la suite des autres en fonction de la puissance que doit fournir l'alimentation. Pour le branchement d'un module M sur le boîtier du circuit d'entrée 2, ce dernier comporte des moyens de connexion électriques et mécaniques identiques à ceux du côté C2 du boîtier d'un module M ; il s'agit des orifices de connexion El, E2 pour la sortie du convertisseur, des orifices de connexion mécanique M1, M2 pour les broches mécaniques BM1, BM2 et des orifices 01, 02 pour les broches BS1, BS2. Parmi ces moyens, tous sont actifs sauf les orifices 01, 02 qui sont seulement destinés à loger les broches BS1, BS2 sans réaliser de branchement élec trique. En effet, comme tous les modules M sont identiques, le premier ou seul module M raccordé directement au circuit d'entrée 2A possède, comme les autres, des broches BS1, BS2 qu'il faut loger lors de la réunion du module M ou circuit 2A. Ce problème ne se pose pas pour la réunion d'un module M à l'autre d'autant plus que la connexion par les broches BS1, BS2 et les orifices OS1, OS2 est nécessaire pour brancher, en parallèle, les sorties des différents modules. Enfin, pour la sortie de l'alimentation, le dernier module M est relié par ses sorties OS1, S2 à la sortie P1, P2, elle-même reliée aux lignes 1, 2, alimentant les sources lumineuses L1, L2, L3 branchées en parallèle. En résumé, un module (M) comporte un côté d'assemblage d'entrée C1 muni des moyens de connexion électriques et mécaniques d'entrée (BE1, BE2 ; BS1, BS2, BM1, BM2), c'est-à-dire pour réaliser les connexions avec un module amont ou avec le circuit d'entrée 2A. Un module comporte également un côté de sortie C2 muni de moyens de connexion électriques et mécaniques (OEl, OE2 , OS1, OS2 ; OM1, OM2) pour recevoir les moyens homologues d'un module en aval ou le branchement de la sortie P1, P2 du boîtier de l'alimentation. Enfin, le boîtier du circuit d'entrée 2A comporte un côté d'assemblage CO muni des mêmes moyens de connexion (El, E2 ; 01, 02 ; M1, M2) que la face d'assemblage de sortie C2 d'un module. Le choix des éléments de connexion en saillie (broches) et des éléments de connexion complémentaire en creux (orifice 1) a été fait pour que les éléments en relief soient en entrée et les éléments en creux en sortie, pour éviter des courts-circuits accidentels. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce choix. Ainsi, d'autres moyens d'assemblage que ceux décrits ci-dessus fonctionnant par encastrement d'éléments mâ- les/femelles peuvent s'envisager comme par exemple des assemblages par contact ou vissage sans que cela ne supprime le caractère modulaire de l'invention. Cette réalisation permet de dimensionner la puissance de l'alimentation de façon modulaire, en branchant en parallèle le nombre de transformateurs, c'est-à-dire de modules, nécessaires à la puissance que doit fournir l'alimentation. Cette solution est particulièrement souple puisqu'elle se limite à la réalisation d'un seul circuit d'entrée et d'un même module. Il convient également de remarquer que le caractère modulaire de l'invention est intéressant dans le cas où la puissance d'un seul transformateur est suffisante pour une application particulière puisque celle-ci fait néanmoins appel aux moyens de l'invention. Une autre variante non représentée consiste à réaliser un ensemble de base comprenant le circuit d'entrée et un ou deux transformateurs en parallèle munis de moyens de connexion pour combiner, à cet ensemble de base, des modules à transformateurs. Le choix de ces différentes conceptions de l'ensemble modulaire, composé d'un ensemble de base qui peut recevoir un nombre quelconque de modules, dépend principalement de la puissance de base minimale que doit fournir l'alimentation. REVENDICATIONS 10) Alimentation basse tension destinée à être encastrée dans une très faible épaisseur, pour l'alimentation de systèmes d'éclairage à lampes halogènes, comportant un transformateur de très faible épaisseur, caractérisée par - un circuit d'entrée (2) comprenant un filtre (21) suivi d'un redresseur (22), lui-même relié à un convertisseur continu/alternatif de haute fréquence (23), ce circuit d'entrée (2) étant destiné à être relié au réseau électri que (R) (220 volts) - un circuit de sortie, modulaire (3), comprenant au moins deux transformateurs/abaisseurs de tension (TR1-TR4), iden tiques, ayant un noyau torique plat, ces transformateurs étant branchés en parallèle et juxtaposés à plat, - un boîtier de protection (1) logeant le circuit d'entrée (2) et le circuit de sortie (3) et muni des passages de li gnes (11, 12) pour l'alimentation et la sortie. 20) Alimentation basse tension selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de sortie modulaire (3A) se compose de modules (M) identiques ayant chacun un transformateur (TR) branché en parallèle entre deux lignes d'entrée (L10, L11) traversant le module et deux lignes de sortie (L12, L13) traversant également le module, les lignes d'entrée et de sortie (Lll-L13) arrivent sur deux côtés opposés (C1, C2) du module (M) dans des positions homologues équipés de moyens de connexion (BE1, BE2 ; BS1, BS2 et OEl, OE2 ; OS1, OS2) chaque fois complémentaires pour permettre le branchement successif d'un nombre quelconque de modules dont les entrées et sorties sont en parallèle. 30) Alimentation basse tension selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque côté d'assemblage (C1, C2) d'un module comporte des moyens de connexion mécanique (BM1, BM2 ; OM1, OM2) complémentaires et dans des positions homologues. 40) Alimentation basse tension selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le côté d'assemblage (CO) du circuit d'entrée (2A) comporte les mêmes moyens de connexion électrique et mécanique (El, E2 ; 01, 02 ; M1, M2) que le côté de sortie (C2) d'un module (M). 50) Alimentation basse tension selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de connexion électrique sont des broches BE1, BE2, BS1, BS2 du côté d'assemblage amont C1 du boîtier d'un module (M) et des orifices (OEl, OE2 ; OS1, OS2) du côté aval. 60) Alimentation basse tension selon l'une quelconque des revendications 2 et 5, caractérisée en ce que les moyens de connexion mécanique (BM1, BM2, OM1, M2) comprennent des broches et des orifices, les broches étant prévues du même côté que les broches de connexion électrique et les orifices, du même côté que les orifices de connexion électrique. 70) Alimentation basse tension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comprend deux transformateurs/abaisseurs de tension (TR1, TR2) pour fournir en sortie une puissance de l'ordre de 100 watts sous une tension de 12 volts. 80) Alimentation basse tension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte quatre transformateurs/abaisseurs de tension (TR1-TR4) pour fournir en sortie une puissance de l'ordre de 200 watts sous une tension de 12 volts. 90) Alimentation basse tension selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier de protection (1) est un boîtier en matière plastique.