Brevet FR2879888A1 — publié le 20060623

DISPOSITIF DE REGLAGE DE LUMINOSITE DE LEDS La présente invention concerne les leds, appelées aussi del, ce qui signifie en anglais device elctro-luminescent, terme aussi répandu que celui de transistor. On sait que la technique depuis les années 1960, date de création des semi- conducteurs à émission lumineuse sous tension, se borne à utiliser et exploiter ces leds sous une tension fixe généralement de 1.8 à 3.5 V qui est leur tension de fonctionne--ment maximum, et avec une résistance chutrice de protection. Car quoique les leds soient des diodes, elles n'en sont pas moins très fragiles pour la plupart, du fait du substrat présentant des difficultés particulières à réaliser une 10 composition constante. Ces montages actuels jusqu'à ce jour, sont des montages linéaires qui ne mettent pas assez valeur ce composant, cet ensemble électronique de base très important, et ils en limitent son emploi, lequel est figé comme par exemple à des tableaux lumineux fixes ou à défilement, et dont la luminance est fixé en continu à 1.5 un niveau dit optimum, lequel fixé est donc rigide. Le dispositif de réglage selon l'invention, vise à remédier à cet état de l'art, et qui se définit comme la solution technique apporté à un problème technique, et qui est de donner un caractère variable, donc non linéaire, par un réglage variable analogique à ce composant de base de l'électronique. L'invention consiste en un montage série de plusieurs leds (7), a procurer à l'aide d'un variateur (1)et d'un potentiomètre ( 8), un caractère variable, à une tension compatible avec la plage de luminescence ou luminance de ces leds. L'invention consiste en un montage de plusieurs leds, précisément de 5 leds en série, et à assurer à l'aide d'un variateur LM 317 T et d'un potentiomètre 4.7 K à 5 K Radiohm, type P160 BM linéaire, une variation de la tension d'alimentation du circuit pour les leds. Pour affiner le réglage de la tension, et donc aussi de la consommation, an placera d'autres éléments, telles des résistances ou des ajustables du genre: 1 / parallèle avec le potentiomètre pour allonger, améliorer sa course d'utilisation(Rl) 2 / chutrice de réglage de 0.1 à 5.5 K de fin de luminance (R2), combiné avec la 1/ 3 / parallèle caractéristique de 240 ohms du LM 317 T (R3) 4 / chutrice de réglage de 1 à 150 ohms pour le début de luminance (R4) la résistance définie en 1/ , en meme temps que d'allonger la course du potentiomètre, doit amener à une tension maximale choisie, soit ici entre 12 à 12,5 V, ceci pour liniiter le courant, pouvant varier de 150 à 450 mA et plus, et les risques inhérents de surchauffe, de dérive et d'un emballement thermique destructeur des leds, du variateur, et des éléments connexes tels supports, revétements, etc. la résistance définie en 2/ , joue en sortie du potentiomètre pour améliorer la 45 limite maximum de tension, l'affiner à 12 ou 12.5 V comme désiré, ou intermédiaire. La résistance 3/ est propre au fondeur du semi-conducteur, et son montage est obligatoire 25 30 40 La résistance défmie en 4/ est utilisé pour diminuer la luminosité, vers les 7.9 V et couper, éliminer toute tension parasite inférieure, et limiter la course inutile du potentiomètre. Les résistances telles définies de 1/ à 4/ et selon l'invention sont des CMS donc montés coté pistes telles déterminées et délimitées sur le circuit. Le dispositif selon l'invention se compose d'un circuit imprimé (16) muni dans sa partie haute, selon l'axes x/x' et en son centre d'un LM317T dont l'arrière est jointif, et dans le meme plan (17) arrière que le circuit. Lequel LM est soudé ou monté à cheval ou en pont, au dessus de la piste transversale (2) (ceci pour diminuer des complication des pistes traversantes avec cavaliers) et dont les pattes 2.3.4 sont soudées aux points B.C.D. La piste transversale vue circuit de face, comporte en ses extrémités, à gauche 1 résistance CMS de 240 ohms, à droite 1 résistance CMS de 1 à 150 ohms, et selon précisément l'invention de 6.8 ohms la section B qui reçoit la résistance de 240 ohms, reçoit une résistance spéciale 2 0 de 1.1 k pour réglage de la sortie du potentiomètre. De part et d'autres sont disposés les amenées de courant par tracés distincts qui sont issues de la partie basse Dans sa partie basse, des séries de 5 leds en série de 5, avec au moins une série de 5 leds, Ou 5 leds en série au moins qui démontrent la validité du réglage,et donc de l'invention et ses applications. Ces leds ou diodes électroluminescentes, sont ici disposées en série de 5, en parallèle pour le montage, et ont en commun le négatif du circuit (4)lequel joue en direct avec le potentiomètre. Sur la partie droite, l'arrivée du positif (10) alimentant les leds, départ positif/négatif en série, sur 5 leds avec des plots de contact centraux (19). l'arrivée de tension positive (5) est effectué par un tracé parallèle, sa partie haute se terminant par une plage (20) ou serra soudé une diode (6)4007 de filtrage et transfert de tension à cheval sur la piste (10) positive d'alimentation des leds assure la conne- - xion du positif et transfert l'arrivée de courant au système de réglage du circuit. (D) Les composants sont classiques, et seules les leds necéssitent un certain soin dans leurs choix à cause de (s) impureté (s) dans le cristal, qui déteriore (nt) le flux lumineux, tout en se claquant par les variations de tension et courant (diodes instables à impuretés destructrices) La véritable adaptation selon l'invention est que non seulement il faut disposer en série 5 leds, 2.5 V X 5 = 12.5 V plus la chute de tension du LM317T de 2.5 V amène un total de plus de 15 Volts minimum, d'où nécessité d'un transformateur selfique ou à découpage, qui assure un débit minimal de 15 V CC avec un minimum de 600 mA en courant de sortie. En fait compte tenu des chutes de tension supplémentaires des autres composants, à savoir; Diodes 4007, fusibles (14), condensateurs 0. 1, 1 microfarad, et autres éléments de connections facultatifs ou impératifs de sécurité, tels thermostat (21) à lame Microtherm 60 /65 C, fusible thermique (22) de sécurité secondaire à fusion coupe circuit, au dela de 95 C. 15 3 2879888 Il faut donc calculer ses chutes de tensions mais au minimum pour alimenter 40 leds soit selon l'invention 18 V et 600 mA qui sont des standarts en ballast. Il est nécessaire d'utiliser une alimentation bien filtrée, de préférence selfique qui remonte le cosinus, et améliorant le rendement et la régularité de ces leds à faible tendance capacitives, réactive, placées série selon l'invention.. Pour une telle alimentation, sans chutes de tension sortie notoire pour une alimentation selfique, on peut disposer selon l'invention jusqu'à 50 leds, soit 10 séries de 5 au maximum, ce qui correspond à des applications basiques tels que dans 1 0 des cadres, objets, décorations, éclairages, etc. Ceci à un incidence, car le prix des alimentations varie en fonction de leurs puissance 12VA et plus, et leurs types de constructions Pour plus de sécurité et puissance, on choisira une alimentation de 20 V 1 A, 20 VA mais de fabrication non standart, couteuse, lourde, mais dont on veillera à ce 1-5 que cependant la puissance dissipée dans le LM 317 à son plus fort débit, différence entre la tension entrante et sortante multiplié par le courant, n'endommage pas le circuit, ni le dissipateur, et autres revétements et annexes, outres les règles de sécurité minimales à observer, ceci par une dissipation dispendieuse et excecive. 2 0 Le LM317 T est vissé sur un dissipateur thermique aluminium (22) de préférence. Le circuit au niveau du potentiomètre Radiohm 4.7 k est percé dans la zone isolée (9) d'un trou de 16.5 mm, dans lequel est introduit le capot aluminium du potentiomètre, de façon que le capot traversant l'époxy du circuit laisse une forme cylindrique de 3.5 mm de hauteur sur 16.5 de diamètreà l'extérieur, sans aucun autre 2,5 élément pouvant gener ou parasiter, et émergeant de la face non cuivrée laquelle assurant son isolation est absolument rase, plane et donc dépourvue de tout objet. Le plan arrière du LM317 se trouve dans le meme plan (17) que la face non cuivrée du circuit imprimé. Le capot du potentiomètre pénètre dans un trou prévu à cet effet dans la plaque aluminium de 3 mm d'épaisseur et de 16.8 mm de diamètre, de sorte que l'épaisseur du potentiomètre soit en totalité profilé dans l'épaisseur de la plaque aluminium fait office de dissipateur et de maintient. Le potentiomètre pénètre la plaque aluminium du dissipateur sur au moins la moitié de l'épaisseur de son capot. L'ensemble du montage avant! arrière, est fait d'office sur plaque auto3-5 porteuse du montage. La plaque aluminium peut faire une épaisseur inférieur à 3 mm mais alors, le capot du potentiomètre dépassera de la différence; Il est prévu un petit bouton plat D22 ou D24 de couleur grise, dont un embout central viendra se clipser dans une petite fente en plastique noire prévu à cet effet, au centre du capot. Le bouton une fois posé, recouvrira et cachera le potentiomètre en totalité, et du fait de 4 0 sa faible épaisseur, soit 2 mm, assure à la fois la discrétion de l'ensemble et la commodité du réglage. le circuit est percé d'un trou central à son extrémité en partie basse, (12) entre les zones d'arrivée de courant, lieux de soudure d'un cordon à 2 brins (15) L'invention à montré que l'on pouvait connecter jusqu'à 800 séries de 5 leds, sans aucune défaillance pour une consommation de 17 Ampères CC. L'invention peut etre appliquée jusqu'à plus de 100 000 séries de leds sans défaillance, et ses applications sont pratiquement illimitées, tel le secteur automobile, avec élévation de tension, car les 13.8.V sont insuffisant, 1' avionique, le spatial, la domotique, l'informatique, l'éclairage, plus l'électronique, etc. . Les leds selon l'invention sont du type ID,HD de Kingbright, rouges, vertes, jaunes à base émission de Candela, afin de ne pas bruler la rétine en regard fixe, notamment le rouge. Candelas de 0 / 10, 0 / 30, 0 / 150. Nécessité pour éviter le danger de brulure, et de papillotement, d'éblouissement, et de piquage et de frottement des yeux, perte momentané ou prolongée de la vue, douleurs à la rétine, céphalées. Le LM317 T peut etre remplacé pour de petites application peu gourmandes en courant, par son model de base tel le LM 317 LP 100 Ma Dans des applications plus lourdes, à grande consommation, les modèles 1 0 supérieurs sont le LM 350 T, 350 k / LT 1038 CK, pour les alimentations à fort rendement de 1.2 à 35 V de 500 Ampères et au dela Le circuit peut etre séparé au minimum en 2 selon l'axe x/x' ou autre schéma plus fin, (28) pour réduire l'encombrement et 'l'améliorer Lé circuit peut etre sous une forme longue (tel figure 3) comme éclairage 1 5 tableau de bord (2) réglette de signalisation objet publicitaires, etc. Les leds sont toujours disposées série de 5, mais avec au moins, une sortie et une entrée commune Le circuit peut comporter le LM à l'extérieur pour différentes raisons. Ce dernier sera connecté à une fiche femelle de connexion rapide à 3 broches femelles au 2 0 pas de 2.54, de type informatique ou autre, et il sera monté sur un dissipateur annexe. Le-potentiomètre peut etre dans certaines applications non linéaire mais le bas de son capot coté cuivre sera toujours soudé en 2 points sur son arrière sur une piste isolé (29)-prévu pour cela. Sa troisième patte est soudé sur partie neutre (30) la patte Centrale étant au commun négatif, la première connecté par résistances à la 2-5 zone commun négatif d'un coté et de l'autre zone B lieu de connexion de réglage du variateur avec sa résistance de fonds de 240 ohms. Montage en pont pour les trois pattes du LM 317 T (3) et montage jointif dans le plan du C.I dont l'épaisseur peut aller de 5/10 à 15/10, spécialement ici à de 8/10. Coté piste on a donc les soudures des leds,des CMS, des pates du LM317T, les 3.0 pattes du potentiomètre renversé, des amenées de courant en bas, de la diode 4007 de transfert et connexion, plus éventuellement fusible interrupteur thermique Coté non cuivré, on a les leds série définies plus haut, le capot du potentiomètre, et dans ce plan, le plan du LM317T sur le meme plan et jointif coté cuivre sans aucun court circuit possible bien sur. La plaque alumimium(22) est un grand rectangle dont le centre évidé, laisse apparaître les leds groupées en série, pour un effet lunimeux particulier. Les séries peuvent etre de couleurs différentes EXPLICATION FIGURES N 1 à 4 1. figure du circuit vue de face ou dessus avec son traçage particulier de pistes et ses différents points techniques pour validerl'invention 2 figure vue en coupe d'un montage en pont du LM317T avec double pliages des pattes ou électrodes,après 4 mm, permettant de les connecter en dehors de la piste transversale de contact 3 figure représentant un autre type de montage sur une baguette ou languette de Cl avec des séries de 5 leds série, connectées en parallèle et en respectant et en mettant toutes les memes polarités ensembles. 4 figure représentant l'ensemble de réglage pour des leds à part (28) 3-5 1 -0 1 5 2-5 Références dessins et croquis numérotation Croquis Dissipateur alu en plaque 22 1 Montage pont 3 pattes LM 3 1-2-4 Pistes amenées négative 4 2-4 Pistes amenées positives 5 2-4 Diodes 4007 6 2-4 Leds 7 2-3-4 Potentiomètre 8 2-4 zone isolée 9 2-4 Piste départ courant plus pour led 10 2-4 Trou M3 du LM 11 2-4 Trou M3 de fixation Cd 12 2-4 Dégagement niveau pattes Cd 13 2-4 Fusible 14 2 Plages soudure brins 15 24 Epoxy C.I 16 2-4 Thermostat 20 2 Piste transversale 2 1-2-4 Zones b c d 25 2-4 Merise plan 17 1 Autres pistes de contact 26 2-4 Double pliage des pattes eléctrodes 27 1 Eviter court circuit 9 2-4 LM 317 1 1-2-3 Patte centrale commun négatif 30 30 R1 4 R2 4 R3 4 R4 4 B 2-4 C 2-4 D 2-4 -6 REVENDICATIONS 1) Circuit de réglage de luminosité de leds, caractérisé en ce que les leds (7) sont disposées en série de 5 alimentées par une tension continue, à l'aide d'un variateur LM317 T (1) d'un potentiomètre de 4.7 K (8) et des deux résistances chutrices de réglage en série R2 et R4 2) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le potentiomètre comporte une résistance ms Rl placée en parallèle, pour allonger sa course d'utilisation 3) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension basse est limité vers les 7.9 Volts, par la valeur ajustée donné en entrée du circuit par la résistance cms R4 de manière à éliminer toute tension parasite inférieure et limiter la course inutile du potentiomètre 4) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de tension haute est limitée par une résistance cms R2 entre 12 et 12.5 volts 5) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que une diode 4007 (6) de filtrage assure la connexion du positif (5) et le transfert (20,10) de l'arrivée du courant au système de réglage du circuit en D 6) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur LM317 T est monté en pont (3) au dessus d'une piste transversale (2) et dont les pattes (2.3.4) sont soudées aux points B.C.D 7) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit imprimé (16) dans la zone isolée (9) comporte en son centre un trou de 16. 5 mm dans lequel le potentiomètre P160 BM pénètre par son capot, et qu'il est soudé à l'envers sur le circuit par ses trois pattes à l'avant, la patte centrale étant reliée et soudée au commun négatif (4,30) et son arrière étant soudé par deux points au bas de son capot, sur les extrémités de la zone isolée 8) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot du potentiomètre pénètre la plaque aluminium dissipateur (22) thermique du LM 317 T, sur au moins la moitié de sa hauteur 9) Circuit selon revendication 1, caractérisé en ce que le plan arrière du LM317 T se trouve jointif et dans le même plan (17) que la face non cuivré du circuit imprimé 10) Circuit selon revendication 1, caractérisé en ce que la partie supérieure peut être (28) indépendante du circuit des leds à alimenter.. 15 25 30