Brevet FR2902960A1 — publié le 20071228

AMELIORATION AU REGLAGE DES LEDS Le réglage des leds a toujours été problématique du fait de leur plage de luminance très faible restreinte, s'établissant sous quelques dixièmes de volts, de leur agencement soit série ou unitaire, de la valeur de la tension de démarrage et du risque relatif du à leur coefficient positif pouvant impliquer un emballement et une dégradation irréversible du substrat. Il existe plusieurs méthodes permettant d'exploiter les leds sans contraintes en toute sécurité et qui consiste à leur octroyer un courant constant, donc avec tension déterminée fixe, par exemple avec transistor, ampli-op ou pont diviseur, pour supprimer tous risques inhérents d'appel en tension, mais avec pour conséquence, un réglage de luminosité impossible, pour des leds disposées en série filaires finies de 2, 3, 4, 6, et plus, et non multiples, car alimentées chacune avec un tel composant. D'autres systèmes de réglage alimentés par adaptateurs classiques à courant continu associé à des régulateurs de tension ajustable, ont permis grâce à des résistances de réglage des seuils et à un potentiomètre bridé, d'agir sur la gâchette de commande, selon des plages de tension correspondant à des seuils de luminance minimal et maximal, pour des séries de leds disposées série de 5, et multiple. Le domaine technique est celui de l'électronique basse tension ainsi que l'optoélectronique et luminaires, de par les semi conducteurs et diodes électroluminescentes utilisés. Cependant ce type de réglage tel décrit dans la demande de Brevet 04-13549, présente divers inconvénients, quand au mode de réglage d'un tel circuit de commande avec l'installation de plusieurs résistances chutrices, de shunt, avec mélange de semiconducteur et résistances de filtrage, de seuil ou bornage bas et haut, pour enfin déterminer une plage de travail propre à la luminance des diodes leds. Cela est particulièrement vrai pour le réglage par potentiomètre shunté, qui fait appel à des résistances complémentaires, en série ou unitaire, pour rattraper l'intervalle exact ou le plateau de tensions utiles s'étageant entre 7.5 et 12 volts, et plus, pour une plage de tension précise, limitée. Si on a pu voir des améliorations dans la demande de Brevet N 05-04266 concernant une limitation de la tension V/out d'un régulateur, par la limitation de tension d'entrée sur la gâchette par le biais d'une diode zener placée en dérivation, il n'en reste pas moins dans tous les cas, la présence de résistances de bornage pour démarrer, stopper la luminance des leds à des valeurs fonctionnelles. Il s'agit d'améliorer ce système, par diminution de la quantité de composants agissant sur le réglage final, toujours délicat à mettre en oeuvre, par les dérives thermiques des composants entre eux, résistifs, et mis en évidence par effet joule, qui modifie leur impédance et le réglage du circuit. L'amélioration du réglage du circuit d'application concerne un nouveau mode de répartition des composants, et a été rendue possible en n'utilisant qu'une seule résistance de seuil, celle dite de bornage bas ou démarrage de luminance, vers les 7.5 volts, avec suppression de celle de seuil haut, placée série, en V/out, grâce la sécurisation d'une zener de dérivation, par amélioration du contrôle des tensions du circuit à leds, de la gâchette, du type de composants et de la valeur de ceux-ci. Selon l'invention, cette amélioration du réglage consiste en la suppression de la résistance de bornage haut sur la sortie V/out d'une part, du remplacement de la résistance de seuil bornage bas par une thermistance CTN d'autre par, ainsi que par le nouveau shuntage du potentiomètre par une autre thermistance CTN, suivi d'une diode zener de contrôle de tension commandant un relais de contrôle et commutation d'entrée du négatif de gâchette, pour sécurisation électro-thermique du circuit à leds. 2 1 Cette diode zener (6) a avalanche, en parallèle avec le circuit d'application (20), sur le circuit de commande (19) aux points de connexion, est de valeur supérieure de quelques dixièmes de volts, à la tension de sortie V/out (8) et en charge maximale calculée pour un régime d'utilisation, ceci afin de ne pas être mise en dérivation lors du fonctionnement habituel à tension maximale en service normal Une autre application de cette diode zener de sécurité placée en parallèle, consiste à dériver une tension de valeur supérieure à celle déterminée et obtenue en V/out vers un relais (5) monté série coté zener et série coté gâchette (17), pour coupure de tension négative de gâchette, relais passant pour la tension maximale du circuit à leds, non pour celle de la zener. L'écart pour mise sous tension de la zener, s'étage entre 0.01 et 5 volts au dessus de V/out, et selon les réglages, vers 1 volt.. La valeur de cette zener est choisie chaque fois que les plages de fonctionnement d'un circuit sont déterminées, et sa valeur est choisie entre 10 volts à 15 volts, sa valeur pouvant d'autre part être composée à l'aide de plusieurs autres zeners disposées en série. Si cette zener devient passante, elle actionne alors un relais miniature, agissant en coupe circuit du négatif arrivant sur la gâchette, ce qui a pour effet immédiat de stopper l'alimentation de cette gâchette donc du régulateur et celle du circuit tout entier, de manière définitive, si la surtension revenant après coupure, est permanente. Cette amélioration au réglage des régulateurs de tension ajustables positifs (1) pour circuits à leds en série de 5 et multiples, concerne les gâchettes des régulateurs de tension ajustables positives, commandées par potentiomètres (2) commutateurs, rotocontacteurs, ou rectilignes crantées, paliers, boutons, relais, poussoirs, et autres ensembles mécaniques ou électromécaniques. Les améliorations au réglage concerne les circuits de commande ou circuits mères, pour des circuits d'applications ou circuit filles, sur lesquels sont disposées ou montés des leds en série de 5 et en séries multiples, que ce soit des leds à passages traversants ou à cms, alimentés par tous types de régulateurs ajustables figurant au catalogue de STmicro, Motorola, MSC, spécialement les LM317T, LM350, low drop, ainsi que les C.I, programmables, intégrés, etc. La suppression (A) de la résistance d'affinage placée sur la sortie V/out, limite le nombre de composant et simplifie le contrôle réglage de tension sortie, par report de celui-ci sur une diode zener de court circuit de gâchette La modification (B) de la résistance de bornage bas (4) ou de seuil, 1/4 watt carbone ou cms, de valeur entre 0.1 et 5 kilo ohms, selon l'invention aux alentours de 1.2 Kohms, selon la valeur de tension à obtenir en seuil, et son remplacement par une thermistance à coefficient de température négatif, CTN, de même valeur, et toujours pour faire concorder celle-ci avec le seuil de luminance du début de course du potentiomètre, lorsque celui-ci est à zéro La modification (C) de la résistance de shunt parallèle (3) au potentiomètre rotatif de 1/4 watt carbone ou cros, de valeur entre 0.1 et 5 kilo ohms, selon l'invention, aux alentours de 2.4 Kohms selon la valeur de tension maximale voulue à obtenir sur le circuit d'application, et son remplacement par une thermistance à coefficient de température négatif, CTN.meme valeur. La valeur ohmique des CTN s'effondre sous la chaleur, annulant le réglage du régulateur par pincement, ce jusqu' à 5 kohms, La tension exploitable de gâchette n'est obtenue, que par une charge résistive conséquente, et facilement réglable, placée sur la gâchette, donc en protection thermique des circuits et du régulateur. La thermistance de seuil et le potentiomètre shunté thermistance sont placés en série sur la gachette L'introduction (D) d'une diode zener placée en parallèle avec le circuit d'application à leds (9) ou circuit fille, de valeur de tension supérieure de quelques dixièmes de volts, supérieur à la tension maximum de ce circuit d'application obtenue par le potentiomètre en fin de course, de façon à ce que la dite diode zener ne soit pas sous tension, en régime maximal tension circuit à leds, mais en service au delà, par dérivation vers la masse ou négatif du circuit (10). Cette diode zener de sécurité et de puissance protège le circuit de toute surtension transitoire ou continue. La diode zener est protégée en sortie vers le négatif, par une diode de redressement de type 50 1N4001/7 ou 1N5000/8 ou BY550 ou P600 ou autre 3 1 L'introduction (E) d'un relais de coupure sur la gâchette est possible en utilisant une diode zener placée en parallèle avec le circuit d'application mais suivant un montage particulier concernant la mise en série de la bobine (18) du relais entre la zener et le négatif, et plaçant entre la relais et la masse, une diode de redressement (7) le relais pouvant être également un relais temporisé ou un DIL. Ce relais placé sur la gâchette, avant les composants de réglage cités plus hauts, protège le circuit de tout dérèglage de tension par allégement de la charge ohmique, et ou consommation non proportionnelle à la tension, remontage de U, due par exemple à la mise hors tension d'au moins une série, ou rangée (11), ou module (s) de leds, relatif à un incident physique ou matériel, tel que court circuit, destruction d'au moins un substrat de led, déchirement de piste (s), arrachement des pattes, des soudures, des contacts, chocs sur les corps des leds extérieures, infiltration, condensation, etc. Ce relais miniature est donc mis en oeuvre selon une autre variante du montage de la zener en parallèle avec le circuit d'application, il est passant à l'état normal, quand la tension du circuit à leds est inférieur à la tension de zener, mais devient non passant lorsque la tension de circuit V/out égale ou est supérieure à celle de la zener V/zener, ou lorsque la tension de zener est atteinte, laquelle connectée au relais, met la bobine sous tension. La connexion du négatif à la gâchette est interrompu, donc aussi le fonctionnement du régulateur, protégeant ainsi le circuit de tous incidents provenant des surtensions locales, préservant tous les autres composants et outres des éléments connexes tels que, boiseries, moulures, supports. Les zeners peuvent toutes être munies de résistances (16) de zener. La tension de gâchette fournie et connectée par relais comprend tous les éléments de réglage résistifs décris, plus le potentiomètre, mais aussi tous les commutateurs dont les rotocontacteurs, tel celui décrit dans la demande de Brevet 05-03041. Toutes ces améliorations aux réglages sont apportées sur les circuits mères ou de commande, qu'ils soient à réglages uniques ou multiples, sur circuit ou en boîtiers filaires, les circuits filles ou d'applications ne comportant quand à eux, aucune modification ni aucun montage particulier. Les améliorations apportées aux réglages des leds, selon l'invention, A suppression résistance bornage haut en sortie série sur V/out régulateur B modification résistance bornage bas et remplacement par une thermistance CTN C modification résistance de shunt potentiomètre et remplacement par une thermistance CTN D introduction d'une diode zener de puissance placée en parallèle avec le circuit d'application, de valeur de quelques dixièmes de volts supérieure à la tension V/out, afin de ne pas être en dérivation en servie normal, mais seulement en protection surtension et veille sécurisée passante à une valeur déterminée au dessus de V/out E introduction d'un relais de coupure d'alimentation de négatif sur gâchette commandé par zener placée en parallèle avec circuit à leds, uniquement si V/out supérieur ou égal à V/zener passant en régime de tension normale sur le circuit d'application, non passant en régime de surtension sur le circuit d'application, Toutes ces modifications selon l'invention, apportent une amélioration dans le réglage la sécurité actives de l'exploitation des circuits de commande et d'applications de manière définitive, en n'intervenant plus que sur la gâchette pour la partie active et définitive du mode de réglage et du contrôle de la sortie V/out.. 35 40 45 50 1 Les leds en série selon l'invention, sont disposées en série de 5 et multiples, en distribution filaire, ou parallèles DML / DMS, ou en modules 5.5 et 5xx DML / DMS, connectés entre eux selon un choix de schéma et de connexion particuliers. Le régulateur de tension LM317T est trop limitatif, quand à sa puissance de sortie maximum, sa chute de tension interne trop importante, et sa dissipation insuffisante C'est la raison pour laquelle, et selon les besoins de la configuration du circuit ( puissance, taille, place, etc.) on choisira dans une liste élargie un des régulateurs de tension positive ajustables classiques et à faible chute (low drop) suivants : Liste jointe des régulateurs de tension ajustables positifs, (RTAP)) L 296 4805 CV 4920 4940 4970 A 7908 CV LM 309K7 336 Z2.5 336Z5 337T 385 ZI.2 385 Z 2.5 723H 723 CN2575 T5 2940 CT5 2940 CT12 2940 CT15 LM350T L200CV LM350K LM338K LM317T LM317K TL 783C ICL 7663 CPA MUA/LM 723 CN MUA/LM 723 CH L 2000V, LM 2941 CT, LT 1083CT, LT 1185CT, LT1070, 1084 12CP, 1085 12 CT, 1086 5 CT, 1086 12CCTL, 497 ACN Peuvent etre associés, panachés tout ou partie, des régulateurs positifs à tension fixe et à faible chute, (low drop) suivants : 78L08/12/12, 7812/15CK, MC78)OCT, SFC 78XXEC, 78XX CV, LM340 TXX, MC 78 T 12 CT, LM 2940 CT 8/12/15 , LM 300 H Ces différents régulateurs de tension offrent une grande diversité de réglage, notamment pour les leds bleues et blanches, une chute interne plus faible et un échauffement moindre. Les autres modes de dissipation sont également indispensables au vue des conditions de fonctionnement, tel qu'atmosphère confinée, surface dissipatrice restreinte La gâchette est munie d'une thermistance CTN de seuil bas branchée série avec le 25 potentiomètre de valeur 0.1 à 5 kilo ohms Le potentiomètre est un potentiomètre rotatif shunté par une thermistance CTN placée en parallèle, destinée à ramener sa valeur entre 0.1 et 5 kilo ohms La sortie V/out du régulateur comporte placée en parallèle avec le circuit à leds, une diode zener de tension supérieure de quelques dixièmes de volts à la tension maximale du circuit, pour 30 mettre en dérivation au négatif, toutes tensions supérieures à cette valeur de zener La diode zener est une diode de puissance de sécurité, de limitation de tension pour protection du circuit et de ses composants et des éléments connexes La sortie du régulateur comporte placée en parallèle avec le circuit à leds, une diode zener de tension supérieure de quelques dixièmes de volts à la tension V/out, afin de mettre sous tension la 35 bobine d'un relais, lorsque la valeur de la tension de zener est atteinte, interrompant l'arrivée de la tension négative à la gâchette du régulateur Le relais est monté façon série entre la zener et le négatif (14) du coté circuit à leds, et l'autre coté du relais, également de façon série entre le régulateur potentiomètre et le négatif (15) du circuit de commande, et qu'il est monté uniquement sur le circuit de commande ou circuit mère, 40 Le relais de coupure est un DIL ou un temporisé, et une diode de redressement est intercalée entre la bobine du relais et le négatif. Les diodes zeners peuvent être munies de résistances de zeners. L'entrée en tension sur le circuit mère est placé en amont du régulateur sur V/in (12) La résistance parallèle au régulateur est la résistance de 240 ohms du fabricant (13). La sortie V/out du régulateur de tension ne comporte plus de résistance d'affinage de tension, 45 mais une diode zener placée en parallèle au circuit d'application à leds, les valeurs de tension de service minimum et maximum étant uniquement déterminées à la gâchette, par potentiomètre, ou commutateur, la gâchette comportant une thermistance faisant office de seuil de bornage bas, et le potentiomètre une thermistance de shunt en parallèle. ces éléments évitent toutes dérives de tension, en n'intervenant pas sur la sortie de puissance V/out du circuit d'application 50 1 5 10 15 20 30 35 N Désignation Figures Planches 1 régulateur tension ajustable positif 1,2 1,2 2 potentiomètre pour réglage de la tension sortie V/out 1,2 1,2 3 thermistance parallèle de shunt CTN potentiomètre 1,2 1,2 4 thermistance de seuil bornage bas CTN 1,2 1,2 relais DIL ou temporisé miniature de coupure du négatif gâchette 1 1 6 diode zener de contrôle de tension à avalanche effet de seuil 1,2 1,2 7 diode de redressement de protection polarité 1,2 1,2 8 sortie V/out régulateur positif 1,2 1,2 9 diodes électroluminescentes DEL 1,2 1,2 négatif du circuit 1,2 1,2 11 autres rangées de leds en série de 5 1,2 1, 2 12 V/in entrée régulateur 1,2 1,2 13 résistance 240 ohms fabricant 1,2 1, 2 14 relais branchement série entre zener et négatif 1,2 1,2 relais branchement série entre potentiomètre et RSB et négatif 1,2 1,2 16 résistance de zener 1,2 1,2 17 gâchette régulateur de tension 1,2 1,2 18 bobine du relais de coupure 1,2 1,2 19 circuit mère ou de commande 1,2 1, 2 circuit d'application à diodes, électroluminescentes ou circuit fille 1,2 1,2 SCHEMAS Figure 1 circuit comportant la diode zener de contrôle placée en dérivation et parallèle au circuit d'application à leds pour limitation de la tension V/out de circuit et un relais de coupure placé série entre la diode zener et le négatif REVENDICATIONS 1 )Circuit de commande de tension d'un circuit d'application leds série de 5 leds, et multiple caractérisé en ce qu'il est commandé par un régulateur de tension ajustable, muni sur sa gâchette d'une résistance de seuil bas ou de début de luminance et d'un potentiomètre de réglage 2) Circuit de commande selon revendication 1 , caractérisé en ce que le régulateur (1) de tension ajustable figure parmi la liste (RTAP) des régulateurs de tension ajustables positifs 3) Circuit de commande selon revendication 1 , caractérisé en ce que la gâchette (17) est 10 munie d'une thermistance CTN de seuil bas (4) branchée série avec le potentiomètre (2) de valeur entre 0.1 et 5 kilo ohms 4) Circuit de coliunande selon revendication 1 , caractérisé en ce que le potentiomètre est Un potentiomètre rotatif shunté par une thermistance CTN placée en parallèle (3) destinée à 15 ramener sa valeur entre 0.1 et 5 kilo ohms 5) Circuit de commande selon revendication 1 , caractérisé en ce que la sortie V/out (8) du régulateur, comporte placé en parallèle avec le circuit à leds (9) une diode zener (6) de tension supérieure de quelques dixièmes de volts à la tension maximale du circuit, pour 20 mettre en dérivation au négatif (10) toutes tensions supérieures à cette valeur de zener 6) Circuit de commande selon revendication 5, caractérisé en ce que la diode zener est une diode de puissance de sécurité, de limitation de tension pour protection du circuit et de ses composants et des éléments connexes 25 7) Circuit de commande selon revendication 1, caractérisé en ce que la sortie du régulateur comporte placé en parallèle avec le circuit à leds, une diode zener de tension supérieure de quelques dixièmes de volts à la tension V/out, afin de mettre sous tension la bobine (18) d'un relais (5) lorsque la valeur de la tension de zener est atteinte, interrompant 30 l'arrivée de la tension négative à la gâchette du régulateur 8) Circuit de commande selon revendication 7 , caractérisé en ce que le relais est monté façon série (14) entre la zener et le négatif du coté circuit à leds, et de l'autre coté du relais, également de façon série (15) entre le régulateur et le négatif du circuit mère ou de commande, et qu'il est monté uniquement sur le circuit de commande (19) ou mère 35 9) Circuit de commande selon revendication 7, caractérisé en ce que le relais est un DIL ou qu'une diode de redressement (7) est intercalée série entre la bobine du relais et le négatif 10) Circuit de commande selon revendications 5 et 7 , caractérisé en ce que les diodes de 40 zeners peuvent être munies de résistances (16) de zeners