Brevet FR2893811A1 — publié le 20070525

Lampe électrique portative à zoom électronique Domaine technique de l'invention L'invention concerne une lampe électrique portative à diodes électroluminescentes comportant au moins deux sources de lumière distinctes ayant des angles d'émission différents, un circuit de contrôle électronique contrôlant indépendamment chacune des sources de lumière. 10 État de la technique Les lampes électriques portatives et plus particulièrement les lampes 15 frontales utilisent maintenant couramment des diodes électroluminescentes, dont la puissance peut être contrôlée pour fournir plusieurs niveaux d'éclairage distincts. Certaines lampes frontales, à réflecteur double foyer, combinent une lampe 20 halogène et des diodes électroluminescentes. L'utilisateur peut ainsi, à tout instant, choisir entre un éclairage de longue portée (par exemple de l'ordre de 100m), en activant la lampe halogène, et un éclairage de proximité, utilisant les diodes électroluminescentes (lampes DUO LED8 et MYO 5 de Petzl notamment). 25 La demande de brevet internationale WO 2004/070268 propose, par ailleurs, de modifier l'angle du faisceau lumineux émis par une lampe à diodes électroluminescentes au moyen d'une lentille optique de focalisation mobile, que l'utilisateur peut déplacer manuellement devant les diodes 30 électroluminescentes. Il est ainsi possible, par exemple avec une diode électroluminescente de grande puissance, de sélectionner un cône5 d'éclairement, correspondant soit à un éclairage large et de portée courte lorsque la lentille est disposée devant la diode, soit à un éclairage étroit et de longue portée lorsque la lentille est écartée. La lampe Lucido TX1, qui vient d'être mise en vente, permet de combiner une lumière de projecteur et une lumière dite spot. Pour cela, elle comporte une première source lumineuse, constituée par une diode électroluminescente de longue portée (120m) ou spot et une seconde source lumineuse, constituée par deux diodes électroluminescentes, dont la io puissance peut être régulée, fournissant une lumière diffuse (fonction projecteur avec un angle d'éclairage de 400). Les deux sources lumineuses, contrôlées par des boutons-poussoirs distincts, peuvent éventuellement être utilisées simultanément, les deux diodes électroluminescentes de la seconde source lumineuse étant alors allumées à leur luminosité maximale. 15 Objet de l'invention L'invention a pour but une lampe électrique portative mieux adaptée à une 20 utilisation multi-usages. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le circuit de contrôle comporte une entrée de commande de répartition, pour sélectionner le pourcentage de la puissance totale fourni à chacune des sources de lumière. Selon un développement de l'invention, le circuit de contrôle comporte une entrée de commande de puissance, pour sélectionner le niveau de la puissance totale fournie par la lampe. 25 30 Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 et 2 illustre les angles et les directions d'émission de sources de lumière de deux modes particuliers de réalisation d'une lampe selon 10 l'invention. La figure 3 représente schématiquement un exemple de réalisation des circuits électroniques d'une lampe selon l'invention. La figure 4 représente un exemple de bouton de commande rotatif d'une lampe selon l'invention. 15 Les figures 5 et 6 illustrent un exemple de boutons rotatifs respectivement pour la commande de puissance et pour la commande de répartition d'une lampe selon l'invention. La figure 7 illustre les variations de la répartition de puissance entre deux sources de lumière associées à un bouton de répartition selon la figure 6. 20 Les figures 8 à 10 illustrent trois modes de réalisation particuliers d'un circuit de contrôle d'une lampe selon l'invention. La figure 11 illustre, pour différentes valeurs moyennes de courant, les variations de rendement d'une diode électroluminescente contrôlée par un circuit de modulation de largeur d'impulsion. 25 Description de modes particuliers de réalisation La lampe électrique portative selon l'invention est, de préférence, une lampe 30 frontale. Elle comporte au moins deux sources de lumière distinctes ayant des angles d'émission différents et constituées par des diodes électroluminescentes. Chaque source de lumière, éventuellement inclinable, peut être constituée par une seule diode électroluminescente ou par un réseau de diodes, Sur la figure 1, la lampe comporte trois sources lumineuses distinctes (1 a, 1 b et 1c), disposées côte à côte sur la face avant 2 de la lampe. Les trois sources lumineuses ont trois angles d'émission différents. La source lumineuse 1 a a l'angle d'émission le plus grand (faisceau large), par exemple de l'ordre de 30 , et la source lumineuse 1c, l'angle d'émission le plus petit (faisceau pointu), par exemple de l'ordre de 8 , tandis que l'angle d'émission de la source lumineuse 1 b est de largeur intermédiaire, par exemple de l'ordre de 12 . Dans le mode de réalisation particulier illustré à la figure 1, l'axe Sa du faisceau lumineux émis par la source lumineuse la est, de plus, incliné par rapport aux axes Sb et Sc (parallèles entre eux) des faisceaux lumineux émis respectivement par les sources lumineuses 1 b et 1c. La lampe fournit ainsi un faisceau lumineux large et, de préférence, court lorsque seule la source 1 a est allumée, un faisceau lumineux moins large lorsque seule la source 1 b est allumée et un faisceau lumineux étroit et, de préférence, plus long, lorsque seule la source 1c est allumée. Dans le mode de réalisation illustré schématiquement à la figure 2, la lampe comporte une source lumineuse centrale 1d et une source lumineuse annulaire 1 e, constituées respectivement par une diode centrale ou un réseau central de diodes et par un réseau périphérique annulaire de diodes. La source lumineuse centrale 1d émet un faisceau long et étroit, tandis que la source lumineuse annulaire 1 e émet un faisceau plus court et plus large, les deux faisceaux lumineux étant coaxiaux, de même axe S. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 3, la lampe comporte trois sources lumineuses 1 a, 1 b et 1c, respectivement constituées par une diode ou un réseau de diodes associé à une optique fixe 3 (respectivement 3a, 3b et 3c), par exemple constituée par un réflecteur et/ou une loupe, définissant l'angle d'émission et la portée du faisceau lumineux correspondant, ainsi que son axe. Un circuit de contrôle électronique contrôle indépendamment chacune des sources lumineuses 1 a, 1 b et 1c. II est par exemple constitué par un microcircuit, typiquement par un microprocesseur 4, connecté à un circuit 5 de commande des LEDs. Le circuit de contrôle (microprocesseur 4 et circuit de commande 5) est alimenté par une source d'énergie 6, classiquement constituée par une ou plusieurs piles ou par un accumulateur. Le circuit de contrôle, plus particulièrement le microprocesseur 4, comporte au moins une entrée de commande par répartition (%) pour sélectionner le pourcentage de la puissance totale fourni à chacune des sources de lumière. Le microprocesseur 4 tient compte des signaux appliqués sur cette entrée pour répartir la puissance entre les différentes sources lumineuses. II est ainsi possible de choisir des répartitions adaptées à différents usages de la lampe. De manière générale, le circuit de contrôle détermine la puissance totale P et sa répartition entre un nombre N, supérieur ou égal à 2, de sources lumineuses li ayant des angles d'émission différents. La répartition est telle que la somme Erl i des coefficients de répartition r1 i associés aux différentes sources lumineuses li soit égale à 1, la puissance Pi fournie à une source lumineuse 1 i étant donnée par Pi=Pxrl i. Dans une première variante de réalisation, la puissance totale reste constante et seule la répartition de cette puissance est modifiée. Le circuit de 30 contrôle comporte alors une seule entrée constituant l'entrée de commande de répartition (%). Cette répartition peut varier de manière continue ou de manière discrète. Dans le cas d'une lampe comportant seulement les 2 sources lumineuses 1d et le, elle passe, par exemple, d'une répartition R1 dans laquelle la source lumineuse le reçoit 100% de la puissance (r1 e=1 et r1 d=0), la lampe fournissant alors un faisceau large, à une répartition R2 dans laquelle la source lumineuse 1d reçoit 100% de la puissance (r1 e=0 et r1 d=1), la lampe fournissant ainsi un faisceau étroit, en passant au moins par deux io répartitions intermédiaires, par exemple choisies parmi les répartitions suivantes : - R3 : r1 e=0,9 et r1 d=0,1, soit 90% de la puissance totale fournie à la source lumineuse émettant le faisceau large et 10% de la puissance totale fournie à la source lumineuse émettant le faisceau étroit. 15 - R4 : r1 e=0,8 et r1 d=0,2. - R5 : rte=rld=0,5. - R6 : r1 e=0,2 et r1 d=0,8. - R7 : r1 e=0,1 et r1 d=0,9. 20 Dans le cas d'une lampe comportant les trois sources lumineuses la, 1 b et 1c, la répartition passe, par exemple, d'une répartition R'1 dans laquelle la source lumineuse la reçoit 100% de la puissance (r1 a =1, r1 b=r1 c=0), la lampe fournissant alors un faisceau large, à une répartition R'2 dans laquelle la source lumineuse 1c reçoit 100% de la puissance (r1 c=1, r1 a=r1 b=0) la 25 lampe fournissant ainsi un faisceau étroit, en passant par des répartitions intermédiaires, par exemple choisies parmi les répartitions suivantes : - R'3 : r 1 a=0, 8; r l b=0,2 et r 1 c=0. -R'4 : r1 a=0,8 ; r1 b=0 et r1 c=0,2. - R'5 : r1 a=r1 b=0,3 et r1 c=0,4. 30 Bien entendu, de nombreuses autres répartitions intermédiaires sont possibles dans le cas d'une variation discrète. Pour permettre une meilleure adaptation à différents usages de la lampe, le circuit de contrôle comporte, de préférence, une entrée de commande de puissance, pour sélectionner également le niveau de la puissance totale fournie à la lampe. Les entrées de commande de répartition et de commande de puissance peuvent être constituées par une entrée unique de commande de puissance et de répartition ou par deux entrées distinctes, respectivement référencées 0/0 et P dans le mode de réalisation particulier illustré à la figure 3. La sélection de la puissance et de la répartition est alors réalisée par l'utilisateur au moyen d'un organe de commande unique, connecté à l'entrée de commande de puissance et de répartition, dans le premier cas et au moyen de deux organes de commande distincts, respectivement connectés aux entrées de commande de répartition % et de commande de puissance P, dans le second cas. Dans tous les cas, la commande de puissance peut, comme la commande de répartition, être continue ou discrète. Dans le cas d'un organe de commande unique, celui-ci peut, par exemple, être analogue à un mitigeur d'eau, permettant une commande continue à la fois de la répartition et de la puissance totale. Dans un mode de réalisation particulier illustré à la figure 4, l'organe de commande unique, connecté à l'entrée de commande de puissance et de répartition, est constitué par un bouton rotatif pouvant prendre 8 positions distinctes associées à divers usage de la lampe, comme indiqué ci-dessous pour une lampe comportant les trois sources lumineuses 1 a, 1 b et l c : - Position Lock : position de verrouillage de la lampe éteinte. - Position 0 : lampe éteinte. - Position Survie : répartition R'l (r1 a=1) et puissance totale P=0,2W. - Position Ambiance : répartition R'l (r1 a=1) et puissance totale P=1W. - Position Progression lente : répartition R'3 (r1 a=0,8 et r1 c=0,2) et puissance totale P=1W. -Position Progression rapide : répartition R'4 (r1 b=0,8 et r1 c=0,2) et puissance totale P=3W. - -Position Course : répartition R'5 (r1 a=r1 b=0,3 et r1 c=0,4) et puissance totale P=5W. - Position Sondage : répartition R'2 (r1 c=1) et puissance totale P=5W. Bien entendu, de nombreuses autres répartitions intermédiaires sont possibles dans le cas d'une variation discrète. Dans un autre mode de réalisation, illustré aux figures 3 et 5 à 7, le circuit de contrôle comporte un bouton rotatif de commande de puissance, connecté à l'entrée de commande de puissance, et un bouton rotatif de commande de répartition, connecté à l'entrée de commande de répartition. Dans la variante représentée, la commande de puissance est discrète et la commande de répartition continue. Ainsi, sur la figure 5, le bouton de commande de puissance comporte les 5 positions suivantes : - Position Lock : position de verrouillage de la lampe éteinte. - Position 0 : lampe éteinte. - Position Min : puissance totale P=0,2W. - Position Optimum : puissance totale P=1W - Position Max : puissance totale P=3W Pour chacun des niveaux de puissance, l'utilisateur peut faire varier la répartition de façon continue entre un faisceau large et un faisceau étroit. Cette variation continue de la répartition en fonction de l'angle de rotation a du bouton est illustrée à la figure 7 pour une lampe comportant les deux sources lumineuses 1 d (étroite) et 1 e (large). Tandis que le coefficient de répartition rl e (en pointillé) associé à la source lumineuse large 1 e passe de 1 à 0 lorsque l'angle de rotation a passe de 0 à 360 , le coefficient de répartition rl d (en trait plein) associé à la source lumineuse étroite 1 d passe de0à1. La variation progressive, continue ou par paliers, de la répartition de la puissance entre une source lumineuse large et une source lumineuse étroite permet ainsi à l'utilisateur de réaliser un effet de zoom électronique. Une w programmation du microprocesseur 4, en usine ou par l'utilisateur, peut permettre de prédéfinir des ambiances différentes, adaptées à d'autres usages de la lampe, par exemple à un travail de proximité, à la marche, à une course rapide, etc. 15 Les figures 8 à 10 illustrent trois modes de réalisation particuliers d'un circuit de contrôle permettant de commander de manière indépendante deux diodes électroluminescentes Dl et D2, constituant deux sources lumineuses ayant des angles d'émission différents. 20 La régulation de la puissance fournie aux diodes électroluminescentes utilise, de préférence, un ou plusieurs convertisseurs, par exemple un ou plusieurs circuits abaisseurs, du type à découpage, de manière à constituer un circuit hacheur. Une régulation linéaire est également envisageable. 25 Dans le mode de réalisation de la figure 8, un circuit abaisseur 7, indépendant, de préférence du type à découpage, est associé à chacune des diodes. Le nombre de circuits abaisseurs est alors égal au nombre de sources lumineuses de la lampe. Le circuit abaisseur 7 associé à l'une des diodes est alors connecté en série avec la diode électroluminescente 30 considérée et une résistance de mesure 8, entre une sortie associée du microprocesseur 4 et la masse. Le point commun entre la diode et la résistance de mesure 8 associée est connecté à une entrée de mesure correspondante du microprocesseur. Les diodes électroluminescentes sont alors pilotées de manière indépendante par le microprocesseur 4, pour fournir la puissance totale désirée, répartie de la manière désirée entre les diodes. Un tel circuit permet sans problème d'obtenir plus de 10 niveaux de réglage par diode. Dans les modes de réalisation des figures 9 et 10, le circuit de contrôle comporte un seul circuit abaisseur 7. Pour un fonctionnement correct, les 10 diodes électroluminescentes Dl et D2 doivent alors avoir le même code BIN. Sur la figure 9, les diodes Dl et D2 et leur résistance de mesure 8 associée sont connectées en parallèle à la sortie du circuit abaisseur 7. L'ajustage du courant dans chacune des diodes (Dl, D2) est réalisé par un pont diviseur 15 résistif. Un circuit série connecté en parallèle sur la résistance 8 correspondante est, par exemple, constitué par une résistance 9 et un transistor de régulation T. La grille de chacun des transistors de régulation est connectée à une sortie de commande correspondante du microprocesseur 4. Le microprocesseur comporte une seule entrée de 20 mesure, connectée, par l'intermédiaire de deux résistances 10, aux points communs entre les diodes et les résistances de mesure 8 associées. Le nombre de niveaux de réglage peut être augmenté en disposant en parallèle sur chaque diode d'autres circuits série (résistance 9 et transistor de régulation T). La commande devient cependant plus complexe. 25 Sur la figure 10, l'ajustage du courant est réalisé par un circuit de modulation de largeur d'impulsion (PWM), basse fréquence, associé à chaque diode et contrôlant la répartition de la puissance totale fournie par le circuit abaisseur 7. Chaque circuit de modulation de largeur d'impulsion comporte un 30 transistor T, en série avec une résistance 9 et l'une des diodes, entre la sortie du circuit abaisseur 7 et la masse. Comme sur la figure 9, la grille de chacun des transistors de régulation est connectée à une sortie de commande correspondante du microprocesseur. Le microprocesseur 4 comporte 2 entrées de mesure indépendantes, respectivement connectées, par des résistances 11 aux cathodes des diodes. Le microprocesseur contrôle ainsi le courant circulant dans chacune des diodes. Le nombre de niveaux de réglage est supérieur à 10 pour chaque diode. Dans le mode de réalisation de la figure 10, le courant total fourni par le circuit abaisseur 7 est, par exemple, de 400mA. Pour répartir 200mA sur chaque diode, les deux circuits de modulation de largeur d'impulsion sont à 100%, c'est-à-dire fournissent des signaux continus (fréquence 0Hz). Si l'un des circuits de modulation d'impulsion reste à 100%, tandis que l'autre passe à un rapport cyclique de 50%, correspondant, par exemple à une fréquence de 200Hz, la répartition des 400mA est telle que le courant dans la 1 ère diode est de 300mA et le courant dans la 2nde diode de 100mA. Pour maintenir un éclairage constant, ce mode de réalisation doit cependant tenir compte de la baisse éventuelle du rendement d'une diode électroluminescente en fonction de la modulation de largeur d'impulsion. En effet, pour une même puissance moyenne, le rendement varie en fonction de la durée des impulsions. La figure 11 illustre ces variations pour différentes valeurs moyennes du courant, pour une diode électroluminescente dans un boîtier standard de 5mm. Les courbes Cl à C8 représentent respectivement, de haut en bas, l'éclairement en Lux en fonction du rapport cyclique, pour des valeurs moyennes de courant de 60mA (Cl), 50mA (C2), 40mA (C3), 30mA (C4), 20mA (C5), 10mA (C6), 5mA (C7) et 1 mA (C8). Le rendement à prendre en compte dans un circuit selon la figure 10 est le rendement global des deux diodes. L'invention n'est pas limitée aux modes particuliers de réalisation décrits ci-dessus. En particulier, le bouton rotatif de commande peut être remplacé par une bague rotative ou par tout autre organe de commande. Les différentes sources lumineuses peuvent être associées à des optiques fixes différentes ou à des optiques identiques dans des positions différentes. Par ailleurs, les circuits abaisseurs peuvent être remplacés par tout type de circuit convertisseur, notamment par des circuits élévateurs. Revendications 1. Lampe électrique portative à diodes électroluminescentes comportant au moins deux sources de lumière (1 a, 1 b, l c ; 1 d, 1 e ; Dl, D2) distinctes ayant des angles d'émission différents, un circuit de contrôle électronique (4, 5) contrôlant indépendamment chacune des sources de lumière, lampe caractérisée en ce que le circuit de contrôle comporte une entrée de commande de répartition (%), pour sélectionner le pourcentage de la puissance totale fourni à chacune des sources de lumière. 2. Lampe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe de commande connecté à l'entrée de commande de répartition. 3. Lampe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe de commande est constitué par un bouton rotatif. 4. Lampe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bouton rotatif est un bouton de contrôle continu permettant de passer en continu d'un 20 faisceau large à un faisceau étroit. 5. Lampe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bouton rotatif comporte un nombre prédéterminé de positions distinctes, respectivement associées à différents taux de répartition de la puissance entre les sources 25 lumineuses. 6. Lampe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le circuit de contrôle comporte une entrée de commande de puissance (P), pour sélectionner le niveau de la puissance totale fournie par 30 la lampe. 13 7. Lampe selon la revendication 6, caractérisée en ce que les entrées de commande de répartition et de commande de puissance sont constituées par une entrée unique de commande de puissance et de répartition. 8. Lampe selon la revendication 6, caractérisée en ce que les entrées de commande de répartition et de commande de puissance sont distinctes. 9. Lampe selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe de commande de puissance connecté à l'entrée de commande de 10 puissance. 10. Lampe selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'organe de commande de puissance est constitué par un bouton rotatif. 15 11. Lampe selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'au moins une des sources de lumière (1 a) émet un faisceau lumineux ayant un axe (Sa) inclinable par rapport aux axes (Sb, Sc) des faisceaux lumineux émis par les autres sources de lumière (1 b, l c). 20 12. Lampe selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le circuit de contrôle comporte au moins un circuit convertisseur (7). 13. Lampe selon la revendication 12, caractérisée en ce que le circuit de 25 contrôle comporte un circuit de modulation de largeur d'impulsion (4, T, 9, 11) associé à chaque source lumineuse (Dl, D2) et contrôlant la répartition de la puissance fournie par le circuit convertisseur (7). 14. Lampe selon la revendication 12, caractérisée en ce que le circuit de 30 contrôle comporte un circuit convertisseur (7) distinct connecté à chaque source lumineuse (Dl, D2). 15. Lampe selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les sources lumineuses (la, 1 b, 1c) sont disposées côte à côte. 16. Lampe selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'il comporte une source lumineuse centrale (1d) et une source lumineuse annulaire (le) coaxiales.