Brevet FR2825197A1 — publié le 20021129

soudées dans des trous métallisés (14, 15) des circuits. DISPOSITIF (OUR LE BRANCHEMENT D'UNE LAMPE DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention est relative à un dispositif pour le branchement d'une lampe à filament, de tension nominale donnée, dans un véhicule automobile dont le réseau d'alimentation électri- que est sous une tension supérieure à la tension nominale de la lampe. Les équipements électriques de véhicules automobiles étant de plus en plus nombreux, une augmentation de la puissance électrique disponible devient nocessaire. Ceci conduit à une augmentation de la tension du réseau électrique du véhicule pour éviter des intensités trop , e evees. La tension continue du réseau est généralement de 12 V (12 volts) dans les véhicules de tourisme actuels, ou de 24 V (24 volts) pour les véhicules "Poids lourds". A plus ou moins brève échéance, cette tension doit augmenter sensiblement, notamment pour passer à 42 V (42 volts). Des considérations technologiques et propres au secteur automobile, liées à la taille du filament de tungstène, font qu'il n'est pas envisageable de réaliser des lampes à filament di rectement alimentées en 42 V. Les lampes à filament prévues pour fonctionner sous une ten- sion de 12 V seront toujours en service alors que la tension du réseau électrique du véhicule sera supérieure aux tensions nominales des lampes. Diverses solutions ont déjà été proposées pour surmonter cette difficulté. On connaît des systèmes avec une architecture centralisée comportant un convertisseur DC/DC/(continu/continu) fournissant en sortie une tension continue abaissée, par exemple de 12 V, à partir d'une tension d'entrée supérieure, par exemple de 42 V. Cette solution nécessite une batterie 12 V s'ajoutant au convertisseur DC/DC. I1 en résulte un coût relativement élevé et un encombrement important. On connaît également un dispositif avec unité de contrôle électrique indépendante permettant de régl er la tension continue appliquée aux l amp es par une commande PWM (mo- dulation par impulsion de largeur variable). Une telle unité de contrôle est déportée des diver ses lampes à alimenter et doit être reliée aux emplacements de ces lampes par des fils électri- ques. Cette solution présente divers inconvénients, notamment encombrement de l'unité de contrôle à prévoir, dont la puissance doit être suffisante pour alimenter toutes les lampes concernées du véhicule. Un câblage doit être réalisé entre l'unité de contrôle et les lampes à alimenter. En outre, il est difficile avec une telle solution de satisfaire au niveau de compati bilité électromagnétique (CEM) du fait du rayonnement des parasites créés par la commande PWM. L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif pour le branchement d'une lampe à filament, de tension nominale inférieure à celle du réseau d'alimentation, qui réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique. En particulier, il est souhai- table que le dispositif de branchement permette d'éviter un double réseau dans le faisceau de câblage, et qu'il facilite l'adaptation à une tension plus élevée et la mise au point de la compa- tibilité électromagnétique. Selon l'invention, un dispositif pour le branchement d'une lampe à filament de tension nominale donnée, dans un véhicule automobile dont le réseau d'alimentation électrique est sous une tension supérieure à la tension nominale de la lampe, est caractérisé par le fait que le dispositif intègre des composants électroniques pour abaisser la tension du réseau à la tension nominale de la lampe, et qu'il permet de réaliser la connexion électrique de la lampe. Avantageusement, le di spositif permet aussi d' assurer la fixation mécanique de la lampe. Le dispositif peut constituer un connecteur de lampe pour enfichage des broches de la lampe, ou une douille porte-lampe, par exemple du type à fixation par ba; onnette. Le dispositif peut comprendre un boîtier en matière plastique dans lequel est placé le circuit électronique as surant l'ab aissement de tension, ce boîtier étant muni de co sses ou douilles de connexion électrique à la lampe à filament. Le boitier peut intégrer un élément métallique faisant office de radiateur pour les com posants électroniques du circuit et assurant un blindage de compatibilité électromagnétique. Le boîtier peut comporter deux protubérances ouvertes sur une face éloignée du boî tier, chaque protubérance étant munie à l'intérieur d'une languette métallique, ces languettes étant raccordées aux bornes de sortie du circuit abaisseur de tension et étant prévues pour re cevoir et maintenir mécaniquement les broches de la lampe, tout en établissant la liaison élec trique. De préférence, les protubérances entourent complètement les languettes de manière à assurer une isolation électrique de ces languettes. Lorsque le dispositif comporte une douille, celle-ci peut être solidaire d'une face du boîtier, lequel comporte sur une autre face une protubérance ouverte à son extrémité éloignée du circuit, deux fiches étant logées dans la protubérance. Le circuit abaisseur de tension est avantageusement prévu pour établir une modulation par impulsion de largeur variable (signal PWM) et assurer une tension de sortie voisine de, ou égale à, la tension nominale de la lampe. Le circuit peut comprendre un circuit intégré prévu pour produire sur sa sortie le signal PWM, et des composants permettant de créer une tension régulée nécessaire au bon fonctionnement du circuit intégré. La fréquence des signaux PWM est choisie suffisamment grande pour éviter toute per ception de variation d'intensité lumineuse de la lampe par l'_il humain, compte tenu de la persistance rétinienne. En particulier, la fréquence est comprise entre 60 Hz et 500 Hz. Le dispositif selon l'invention permet d'éviter des connexions supplémentaires par rap port à un réscau 12 V (ou 24 V) actuel ou 42 V futur. La mise au point de la compatibilité électromagnétique est facilitée par la proximité du filament de la lampe avec le composant de commande. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec rétérence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins: - Fig.1 est un vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention constituant un connecteur à enfichage; S Fig.2 est un schéma en perspective d'une variante de réalisation du dispositif de branche ment sous forme d'une douille de lampe; - Fig.3 est un schéma, à grande échelle, du circuit électronique abaisseur de tension, intégré dans le boîtier du dispositif, et - Fig.4, enfin, est une représentation des impulsions d'alimentation d'une lampe. En se reportant à Fig. 1, on peut voir un dispositif B pour le branchement d'une lampe L à filament, de tension nominale donnée VO par exemple égale à 12 V (12 volts), dans un véhi- cule automobile dont le réseau d'alimentation électrique est à une tension continue V1 supé- rieure à VO. La tension V1 est égale, par exemple, à 42 V (42 volts). Le dispositif B comprend un boîtier 1, en particulier de forme parallélépipédique rectan- gle, avantageusement réalisé en matière plastique. Le boîtier 1 comporte, à l'intérieur, un cir- cuit 2 avec des composants électroniques 2a, 2b, 2c pour abaisser la tension V1 du réseau à une tension voisine de, ou égale à, la tension nominale VO de la lampe. Le dispositif B constitue un connocteur C pour lampe L munie de broches E à enfichage. Le boîtier 1 comporte, sur une grande face, deux protubérances 3, 4 en forme de parallé- lépipède rectangle creux dont les génératrices sont perpendiculaires à la grande face du boî tier. Ces protubérances 3, 4 sont ouvertes sur leur face éloignée du boîtier 1 et comportent, à l'intérieur, des languettes métalliques Sa, 5b qui sont raccordées aux bornes de sortie du cTrcuit abaisseur de tension 2 de telle sorte que la tension VO leur est appliquée. Les languettes Sa, Sb, sont prévues pour recevoir et maintenir mécaniquement les broches E de la lampe L, tout en établissant la liaison électrique. Les protubérances 3, 4 entourent complètement les languettes Sa, Sb de manière à assurer une isolation électrique de ces languettes Sa, 5b qui forment des cosses de connexion. Le circuit électronique 2 est relié à deux fils 6a, 6b qui traversent la paroi du boîtier et qui permettent le raccordement au réseau d'alimentation électrique à la tension V1. Les composants 2a, 2b, 2c sont soudés sur un circuit imprimé 2d de même que les cosses de sortie 5a, 5b et les fils d'arrivée 6a, 6b. Le boîtier 1 est compact et assure une rigidité mé- canique suffisante pour protéger les composants disposés à l'intérieur. Le boîtier 1 empêche d'avoir accès aux parties actives. Ce boîtier 1 peut intégrer également des parties métalliques (non représentées) faisant of- fice de radiateur pour une dissipation d'énergie électrique et pour assurer un blindage contre les émissions électromagnétiques. Le connecteur C, formé par le boîtier 1 avec circuit abaisseur de tension 2, présente un encombrement suffisamment réduit pour être installé à la place d'un connecteur ordinaire n'as- surant pas l' abaissement de la tension. Fig.2 montre une variante de réalisation selon laquelle le dispositif de branchement B constitue une douille 7 porte-lampe solidaire d'une face d'un boîtier 11 en matière plastique qui contient, comme le boîtier 1, un circuit électronique 2 avec composants pour abaisser la tension V1 du réseau électrique du véhicule à la tension nominale de la lampe. Les plots élec- S triques (non visibles) de la douille 7 sont reliés à la sortie du circuit 2. La douille 7 représentée est du type à fixation mécanique de la lampe par baïonnette; elle pourrait être d'un type différent, par exemple à fixation par vissage. Le boîtier 11 comporte sur une autre face, généralement orthogonale à celle portant la douille 7, une protubérance parallélépipédique 8 ouverte à son extrémité éloignée du circuit 2. Deux fiches 9, l O sont logées dans la protubérance 8. Les fiches 9, 10 sont prévues pour s'en gager dans un connecteur relié à des fils d'alimentation du réseau à 42 V. L'ensemble de la douille 7 et du boîtier 11 est suffisamment compact pour remplacer une douille ordinaire. Fig.3 est un schéma à grande échelle d'un exemple de réalisation du circuit 2 abaisseur de tension. Le circuit 2 est prévu pour assurer une tension de sortie VO, voisine de 12 V, grâce à une modulation par impulsion de largeur variable (signal PWM). Le circuit est décrit ci-après. Un fil d'alimentation 6a est relié directement, par une ligne 1 2a, à l'une des cosses de sortie 5a. L'autre fil d'alimentation 6b est relié par une ligne 12b à l'électrode source d'un tran- sistor T2 de type MOS. Le drain de ce transistor T2 est relié à l'autre cosse de sortie Sb. - Un pont est établi entre les lignes 12a et 12b. Ce pont comprend une diode D1 dont l'anode est branchée sur la ligne 12a. La cathode de la diode Dl est reliée par une résistance R1 à la cathode d'une diode Zener D2 dont l'anode est reliée à la ligne 12b. La tension de Ze ner de la diode D2 constitue une tension de rétérence. La base d'un transistor T1, par exemple de type NPN, est reliée à la cathode de la diode D2. Le collecteur de ce transistor T1 est relié à la cathode de la diode D1. L'émetteur du tran sistor T1 est relié à une entrée e8 d'un circuit intégré I prévu pour produire sur sa sortie e3 un signal PWM. Un circuit intégré selon référence NE SSS peut convenir pour I. Une entrée el du circuit I est reliée à la ligne 12b. Une auke entrée e2 est reliée à l'anode d'une diode D3 dont la cathode est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance R3, à une entrée e7. Deux condensateurs C1, C2 sont branchés en parallèle entre une entrée e4 et la ligne 1 2b. L'entrée e4 est en outre reliée à l'entrce e8 et, par une résistance R2, à l'anode d'une diode D4. L'entrée e7 est également reliée à l'anode de D4. La cathode de la diode D4 est reliée, par l'intermédiaire d'un condensateur C4, à la ligne 1 2b. Une autre entrée e6, ainsi que l'entrée e2, sont reliées à la cathode de la diode D4. La sortie e3 du cTrcuit I est reliée par une résistance R4 à la grille du transistor T2. Un condensateur CS est branché entre la grille de T2 et la ligne 1 2b. Les composants D1, R1, T1, D2, C1 et C2 permettent de créer une tension régulée de 12 V (correspondant à la tension de Zener de la diode D2) nécessaire au bon fonctionnement du circuit intégré I. Le circuit intogré I génère sur sa sortie e3 le signal PWM schématiquement illustré sur Fig. 4, avec la tension portée en ordonnée, et le temps porté en abscisse. La durée de l'impul sion TON (temps en circuit) est fixée par les valeurs de R2 et C4 tandis que le temps hors cTr cuit TOFF est fixé par les valeurs de R3 et C4. La durée T d'une période est égale à TON + ToFF, en particulier égale à 2 ms, ce qui correspond à une fréquence f = 1/T de SOO Hz. Cette fré quence est choisie pour éviter toute perception de variation d'intensité lumineuse de la lampe par l'_il humain, et tient compte de la persistance rétinienne. A titre d'exemple pour R2 = 2,37 kQ, R3 = 22,56 kQ et C4 = 100 nF (nanotarads), TON = 1 94,us et TOFF = 1806 ps. Les composants R4 et C5 permettent d'ajuster les fronts des signaux appliqués sur la grille du transistor T2 pour être conformes aux exigences de compatibilité électromagnétique (CEM). Le transistor T2 applique la tension V1 du réseau, soit 42 V pour l'exemple considéré, aux bornes Sa, 5b de la lampe au rythme du signal PWM pour fournir une tension efficace de l'ordre de la tension nominale de la lampe, par exemple 12,8 V. Le transistor T2 peut être de type "SMART" pour ajouter une régulation et une limita tion en courant (par exemple référence VNP35N07). Une régulation externe du courant peut être réalisce à l'aide d'un shunt. En amont du circuit, des composants de filtrage de type selts et condensateurs (non re présentés sur Fig.3) peuvent être prévus pour stopper les impulsions parasites sur les fils d'alimentation 6a, 6b. Une résistance therrnique peut être réalisée entre les cosses Sa, Sb et le circuit 2 pour ne pas récupérer dans le boîtier la chaleur crcce par la lampe L. Le boîtier peut intégrer égale ment des parties métalliques pour faire office de radiateur pour le transistor T2. La solution de l'invention permet d'éviter des connexions supplémentaires par rapport à un réseau 12 V actuel ou un réseau 42 V futur. Il devient extrêmement simple de gérer les différents modèles de lampes 12 V et 42 V. La mise au point de la compatibilité électromagnétique (CEM) est considérablement facilitée par la proximité du filament de la lampe L avec le circuit de commande 2 logé dans le connecteur ou dans la douille. La modulation PWM avec des signaux rectangulaires crée des parasites électromagné tiques essentiellement par les fronts montants des signaux. Le rayonnement de ces parasites est d'autant plus important que l'antenne est longue. L'antenne est constituée par les fils de connexion entre la sortie du circuit 2 et les cosses de branchement de la lampe L. Comme le circuit abaisseur de tension est incorporé au connecteur ou à la douille de la lampe, la longueur des fils de connexion et donc d'antenne est minimale et le rayonnement des parasites est considérablement réduit. La solution de l'invention évite un double réseau 42 V/12 V dans le faisceau de câ blage, d'o un intérêt économique pour le constructeur. I1 n'y a pas de différence entre les conceptions de projecteurs et de feux de 12 V et 42 V. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le branchement d'une lampe à filament, de tension nominale donnée (V0), dans un véhicule automobile dont le réseau d'alimentation électrique est sous une tension (Vl) supérieure à la tension nominale de la lampe, caractérisé par le fait que le dispositif intègre des composants électroniques (2, 2a, 2b, 2c, I) pour abaisser la tension du réseau à une tension voisine de, ou égale à, la tension nominale (V0) de la lampe, et qu'il permet de réaliser la connexion électrique de la lampe (L). 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de fixation mécanique de la lampe. 3. Dispositif selon la revendication l ou 2, caractérisé par le fait qu'il constitue un connecteur (C) de lampe pour enfichage des broches (E) de la lampe. 4. Dispositif selon la revendication l ou 2, caractérisé par le fait qu'il constitue une douille porte-lampe (7) 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend 2 0 un boîtier (1, l l) en matière plastique dans lequel est placé le circuit électronique (2) assurant l'abaissement de tension. 6. Dispositif selon l'ensemble des revendications 3 et 5, caractérisé par le fait que le boîtier (l) comporte deux protubérances (3, 4) ouvertes sur une face éloignce du boîtier (l), chaque pro tubérance étant munie à l'intérieur d'une languette métallique (5a, Sb), ces languettes étant raccordées aux bornes de sortie du circuit abaisseur de tension (2), les languettes (5a, Sb) étant prévues pour recevoir et maintenir mécaniquement les broches (E) de la lampe (L), tout en établissant la liaison électrique. 3 o 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les protubérances (3, 4) entou- rent complètement les languettes (5a, 5b) de manière à assurer une isolation électrique de ces languettes. 8. Dispositif selon l'ensemble des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la douille (7) est solidaire d'une face du boîtier (ll), lequel comporte sur une autre face une protubé- rance (8) ouverte à son extrémité éloignée du circuit (2), deux fiches (9, l 0) étant logées dans la protubérance (8). 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que le boîtier intègre 4 o un élément métallique faisant office de radiateur pour les composants électroniques du circuit (2) et assurant un blindage de compatibilité électromagnétique. l0. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit (2) établit une modulation par impulsion de largeur variable (signal PWM) et assure une ten 4 5 sion de sortie voisine de, ou égale à, la tension nominale (V0) de la lampe. 1 1. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le circuit (2) comprend un circuit intégré (I) prévu pour produire sur sa sortie un signal PWM, et des composants (Dl, 28251 97 R1, T1, D2, C1 et C2) permettant de créer une tension régulee nécessaire au bon fonctionne- ment du circuit intogré (I). 12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que fréquence (f) des si gnaux PWM est choisie suffisamment grande pour éviter toute perception de variation d'inten- sité lumineuse de la lampe (L) par l'_il humain, et tient compte de la persistance rétinienne. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que fréquence (f) est comprise entre60HzetSOO Hz. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les compo- sants sont soudés sur un circuit imprimé (2d) de même que les cosses de sortie (5a, Sb) et les fils d'arrivée (6a, 6b). 1 S. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la tension (V1) du réscau est égale à 42 volts, tandis que la tension nominale (VO) de la lampe (L) est