Brevet FR2821520A1 — publié le 20020830

DISPOSITIF DE COMMANDE D'ECLAIRAGE DE DIODES ELECTROLUMINESCENTES L'invention concerne un dispositif de commande d'éclairage de diodes électroluminescentes notamment celles utilisées pour l'éclairage d'équipements destinés aux aéronefs. Traditionnellement les équipements de bord des aéronefs, tels que les postes de commande, utilisent un éclairage comportant des lampes à incandescence (ou à filament). Ces lampes éclairent, habituellement par l'arrière, une plaque opaque sérigraphiée comportant diverses indications d'un cadran de l'équipement. La lumière émise par les lampes passe à travers les zones sérigraphiées transparentes de la plaque opaque, assurant la visualisation des indications du cadran quelles que soient les conditions de luminosité ambiante. Une tension de consigne permet de commander l'éclairage de l'ensemble des équipements. L'intensité lumineuse des lampes peut alors être réglée en fonction de la luminosité ambiante qui peut varier en fonction des conditions météorologiques ou simplement en fonction du fait que ce soit la pleine journée ou le crépuscule. L'évolution technologique des équipements de commande des aéronefs conduit à une cohabitation d'équipements d'anciennes générations, comportant un éclairage à lampes à incandescence, et d'équipements plus récents comportant un éclairage utilisant des diodes électroluminescentes. Les diodes électroluminescentes présentent l'avantage, par rapport aux lampes à incandescence, de consommer moins de courant, de présenter un encombrement plus faible et une durée de vie plus longue. Les nouveaux équipements, ayant des éclairages à diodes électroluminescentes, remplacent progressivement les anciens avec des lampes, dans une structure de commande globale d'éclairage ayant une même tension de consigne pour les deux types d'éclairage. L'utilisation d'une même tension de consigne pour ces deux types d'éclairage, comporte des inconvénients. En effet, la loi de variation de la luminosité d'une lampe à incandescence est différente de celle d'une diode électroluminescente. Les figures 1 et 2 montrent respectivement les courbes de variation de la luminosité LI d'une lampe à incandescence et de la luminosité Ld d'une diode électroluminescente en fonction d'une tension de commande d'éclairage Ue. La luminosité LI de la lampe à incandescence en fonction de la tension de commande Ue d'éclairage est une fonction polynomiale du troisième degré de type : L (Ue) = a. Ue3 + b. Ue2+ c. Ue + d alors que la loi de variation de luminosité Ld d'une diode électroluminescente en fonction de cette même tension de commande Ue est une fonction polynomiale du premier degré de type : Ld (Ue) = a. (Ue-Ud) Ud représentant la tension de seuil de la diode électroluminescente. Or, comme cela a été dit précédemment, les deux types d'éclairages, à lampes et à diodes, peuvent coexister sur une même planche de bord d'un aéronef. Les lois de variations des deux types d'éclairage n'étant pas les mêmes en fonction de la même tension de commande Ue, il se produit un écart de luminosité visible et gênant pour le pilote entre les deux types d'éclairage en fonction de la tension de commande unique. La présente invention a pour but un dispositif de commande de moyens d'éclairage de diodes électroluminescentes apportant des solutions aux problèmes précisés. Elle a également pour but un dispositif de commande de moyens d'éclairage de diodes électroluminescentes ayant une structure simple compacte et peu coûteuse. L'invention a pour objet un dispositif de commande de moyens d'éclairage ayant des diodes électroluminescentes, le dispositif comportant une entrée recevant une tension de consigne Ue d'intensité lumineuse des diodes et une sortie fournissant une tension de commande Us des moyens d'éclairage, caractérisé en ce que la tension de commande des moyens d'éclairage est une fonction polynomiale du second degré de la tension de consigne Ue de type Us = a. (Ue-b) 2, a et b étant des constantes et en ce que les moyens d'éclairage fournissent un courant Iled dans les diodes directement proportionnel à la tension de commande Us appliquée aux moyens d'éclairage. La loi de variation de luminosité d'une lampe à filament en polynôme du troisième degré peut être approximée en un polynôme du second degré du type : L (Ue) = a. (Ue-b) 2 avec L (Ue), luminosité en Candelas par mètre carré Ue, tension de commande d'éclairage de la lampe a et b étant des constantes. Par exemple, la norme sur la loi de variation de luminosité réelle, par rapport à une variation théorique L (Ue) des dispositifs d'éclairage, pour les constructeurs AGUSTA et EUROCOPTER est donnée par : Lmin = 0,359. L (Ue) Ltyp = 0,716. L (Ue) Lmax = 1,075. L (Ue) Lmin étant une luminosité minimum de l'éclairage Ltyp étant une luminosité typique de l'éclairage Lmax étant une luminosité maximum de l'éclairage La luminosité théorique L (Ue) en fonction de la tension de commande des moyens d'éclairage étant donnée par ; L (Ue) =-0, 5266 + 0, 1393. Ue-0, 01379. Ue2 +0, 0005572. Ue3 La luminosité typique Ltyp (Ue) = 0, 716. L (Ue), en fonction de la tension de commande Ue peut s'approximer par l'équation : Ltyp (Ue) =0, 011. (Ue-9) 2 tel que : Lmin (Ue) La figure 3 montre la loi de variation de la tension de commande Us des moyens d'éclairage comportant des diodes électroluminescentes en fonction de la tension de consigne Ue. Cette loi doit être un polynôme du second degré de type : Us = a. (Ue-b) 2 Par ailleurs, cette tension de commande Us des moyens de commande des diodes est convertie en courant de commande lied des diodes électroluminescentes tel que : lled = k. Us, k étant une constante La figure 4 montre la courbe de variation du courant Iled dans les diodes en fonction de la tension Us de commande des moyens d'éclairage. Dans une première réalisation du dispositif selon l'invention, le dispositif comporte un circuit multiplicateur à gain ajustable G ayant deux paires d'entrées différentielles, une première paire recevant sur une entrée positive la tension de consigne Ue et sur l'autre négative une tension constante Ub, une seconde paire d'entrées différentielles recevant les mêmes signaux que la première, le circuit multiplicateur comportant une sortie produit fournissant une tension de sortie Us = G. (Ue-Ub). (Ue-Ub) correspondant au produit des tensions différentielles (Ue-Ub) appliquées aux paires d'entrées différentielles par le gain G du multiplicateur. Les moyens d'éclairage, ayant des diodes électroluminescentes, comportent un étage amplificateur convertissant les variations de tension Us en sortie du circuit multiplicateur en variations de courant Iled dans les diodes électroluminescentes telle que lled = k. Us k étant une constante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de réalisations de l'invention en référence aux figures dans lesquelles : - les figures 1 et 2 déjà décrites montrent respectivement les courbes de variation de la luminosité d'une lampe à incandescence et d'une diode électroluminescente ; - la figure 3 déjà décrite montre la loi de variation de la tension de commande des moyens d'éclairage comportant des diodes électroluminescentes ; - la figure 4 déjà décrite montre la courbe de variation du courant dans les diodes en fonction de la tension de commande des moyens d'éclairage. - la figure 5 montre une réalisation d'un dispositif de commande des moyens d'éclairage à diodes électroluminescentes selon l'invention. La figure 5 montre une réalisation d'un dispositif de commande 50 des moyens d'éclairage 52 à diodes électroluminescentes 54 selon l'invention utilisant un circuit intégré multiplicateur 56 qu'on trouve couramment dans le marché des composants électroniques. Dans cette réalisation le circuit intégré 56 est un multiplicateur/diviseur commercialisé, par exemple, par la société Analog Device de référence AD633. Le circuit comporte deux paires d'entrées différentielles. Une première paire d'entrées différentielles recevant sur une entrée positive 58 une tension de consigne Ue réglant le niveau d'intensité lumineuse des moyens d'éclairage 52 et sur l'autre négative 60 une tension constante Ub. Une seconde paire d'entrées différentielles reçoit sur une entrée positive 62 la tension de consigne Ue et sur l'autre entrée négative 64 la tension constante Ub. Le multiplicateur 56 comporte une sortie produit 66 fournissant une tension de commande Us résultant du produit des tensions différentielles (Ue-Ub) aux entrées différentielles. Le circuit multiplicateur 56 comporte une entrée de réglage de gain 68 permettant de régler le niveau de sortie de la tension de sortie Us résultant du produit des tensions aux entrées différentielles. A cet effet, deux résistances R1 et R2 connectées en série sont reliées, du côté libre de la résistance R1, à la sortie 66 du multiplicateur, du côté libre de la résistance R2 à un potentiel de référence M, le point 70 de connexion entre les deux résistances en série étant relié à l'entrée de réglage de gain 68 du multiplicateur 56. La tension de commande à la sortie 66 du multiplicateur est : Us = G. (Ue-Ub). (Ue-Ub) Avec G = (R1 + R2)/10. R1 Dans le cas du circuit intégré de la figure 5 de référence AD633, la tension de sortie Us est donnée par l'expression : Us = [ (Ue-Ub). (Ue-Ub)/10]. [ (R1 + R2)/R1] Dans cette réalisation, les moyens d'éclairage 52 comportent un amplificateur tension/courant 74 contrôlant le courant d'alimentation lled des diodes électroluminescentes 54 connectées en série. L'amplificateur tension/courant 74 reçoit sur une entrée 76 la tension de sortie Us du multiplicateur 56, une sortie 78 de l'amplificateur étant connectée à un potentiel d'alimentation Vled à travers les diodes électroluminescentes 54 fournissant le courant ed traversant lesdites diodes. L'amplificateur tension/courant 74 réalise la fonction linéaire proportionnellement à la tension de commande Us en courant Iled dans les diodes. L'amplificateur peut être réalisé de façon connue de l'homme de métier soit à l'aide d'un amplificateur opérationnel soit à l'aide de transistors. Le potentiel d'alimentation Vled des diodes électroluminescentes sera déterminé de façon connue selon le nombre de diodes à éclairer. Avec un montage amplificateur tension/courant, le courant ! led dans les diodes électroluminescentes est une fonction de la tension Us appliquée à sa base et sera donné par : lled = k. Us, k étant une constante correspondant au gain de l'amplificateur couranUtension 74. L'invention n'est pas limitative à une telle réalisation avec un circuit intégré particulier. Tout autre dispositif électronique réalisant la fonction : Us = a. (Ue-b) 2 et la conversion proportionnelle tension Us en courant lied dans les diodes électroluminescentes peut être utilisée. Dans cette réalisation les tensions de consigne Ue et la tension de sortie varient environ entre 0 et 28 volts. Les différentes constantes G et k seront facilement déterminées pour obtenir la courbe de variation de luminosité des diodes électroluminescentes aussi proche que possible de celle des lampes à filament. L'invention présente l'avantage de produire une variation de lumière des diodes électroluminescentes, en fonction de la tension de consigne globale d'intensité lumineuse, selon une fonction en polynôme du second degré, cette variation de lumière des diodes électroluminescentes est alors très proche de la variation de lumière des lampes à filament pour une même tension de consigne commandant l'intensité lumineuse globale des éclairages, ce qui améliore l'ergonomie des tableaux de bord et le confort du pilote d'aéronefs ayant à consulter des équipements anciens cohabitant avec des équipements plus récents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de moyens d'éclairage (52) ayant des diodes électroluminescentes (54), le dispositif (50) comportant une entrée recevant une tension de consigne Ue d'intensité lumineuse des diodes et une sortie fournissant une tension de commande Us des moyens d'éclairage (52), caractérisé en ce que la tension de commande Us des moyens d'éclairage est une fonction polynomiale du second degré de la tension de consigne Ue de type Us = a. (Ue-b) 2, a et b étant des constantes et en ce que les moyens d'éclairage fournissent un courant Iled dans les diodes directement proportionnel à la tension de commande Us appliquée aux moyens d'éclairage. 2. Dispositif de commande de moyens d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit multiplicateur (56) à gain ajustable G ayant deux paires d'entrées différentielles, une première paire recevant sur une entrée positive la tension de consigne Ue et sur l'autre négative une tension constante Ub, une seconde paire d'entrées différentielles recevant les mêmes signaux que la première, le circuit multiplicateur comportant une sortie produit fournissant une tension de sortie Us = G. (Ue-Ub). (Ue-Ub) correspondant au produit des tensions différentielles (Ue-Ub) appliquées aux paires d'entrées différentielles par le gain G du multiplicateur, les moyens d'éclairage, ayant les diodes électroluminescentes, comportant un étage amplificateur convertissant les variations de tension Us en sortie du circuit multiplicateur en variations de courant lled dans les diodes électroluminescentes telle que Iled = k. Us, k étant une constante. 3. Dispositif de commande de moyens d'éclairage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage (52) comportent un amplificateur tension/courant (74) contrôlant le courant d'alimentation lied des diodes électroluminescentes (54) connectées en série, l'amplificateur tension/courant (74) recevant sur une entrée (76) la tension de sortie Us du multiplicateur (56), une sortie (78) de l'amplificateur étant connectée à un potentiel d'alimentation Vled à travers les diodes électroluminescentes (54) fournissant le courant lied traversant les dites diodes. 4. Dispositif de commande de moyens d'éclairage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplificateur tension/courant (74) réalise la fonction linéaire transformant proportionnellement la tension de commande Us en courant ! led dans les diodes (54). 5. Dispositif de commande de moyens d'éclairage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'amplificateur tension/courant (70) peut être réalisé soit à l'aide d'un amplificateur opérationnel soit à l'aide de transistors. 6. Dispositif de commande de moyens d'éclairage selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le circuit multiplicateur est un circuit intégré (56) commercialisé par la société Analog Device de référence AD633. 7. Dispositif de commande de moyens d'éclairage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit intégré (56) comporte deux paires d'entrées différentielles, une première paire d'entrées différentielles recevant sur une entrée positive (58) une tension de consigne Ue réglant le niveau d'intensité lumineuse des moyens d'éclairage (52) et sur l'autre entrée négative (60) une tension constante Ub, une seconde paire d'entrées différentielles recevant sur une entrée positive (62) la tension de consigne Ue et sur l'autre entrée négative (64) une tension constante Ub, le multiplicateur (56) comportant une sortie produit (66) fournissant une tension de commande Us résultant du produit des tensions différentielles (Ue-Ub) aux entrées différentielles. 8. Dispositif de commande de moyens d'éclairage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit multiplicateur (56) comporte une entrée de réglage de gain (68) permettant de régler le niveau de sortie de la tension de sortie Us résultant du produit des tensions aux entrées différentielles, deux résistances R1 et R2 connectées en série étant reliées, du côté libre de la résistance R1, à la sortie (66) du multiplicateur, du côté libre de la résistance R2 à un potentiel de référence M, le point (70) de connexion entre les deux résistances en série étant relié à l'entrée de réglage de gain (68) du multiplicateur (56), la tension de commande à la sortie 66 du multiplicateur étant : Us = G. (Ue-Ub). (Ue-Ub) avec G = (R1 + R2)/10. R1 la tension de sortie Us étant donnée par l'expression : Us = [ (Ue-Ub). (Ue-Ub)/10]. [ (R1 + R2)/R1]