Brevet FR2927502A3 — publié le 20090814

FR 2927502 A3 20090814 FR 0800642 A 20080207 ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION (a) Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif électronique d'alimentation électrique pour des diodes électroluminescentes (LED), et a pour objectif de fournir un dispositif électronique d'alimentation électrique pour des LED permettant de faire d'importants progrès technologiques en ce qui concerne les limitations imposées aux LED (basse puissance) actuellement disponibles résultant de la restriction et de la stabilité en tension, en courant et en température, afin d'obtenir une efficacité d'éclairage des LED (basse puissance), et des possibilités d'application, satisfaisant aux conditions générales requises pour obtenir un éclairage régulier. (b) Description de l'art antérieur Récemment, l'ère de la préservation de l'environnement et du développement d'énergies alternatives est arrivée ; et les dispositifs d'éclairage à économie d'énergie, qui sont davantage utilisés de nos jours, à savoir les tubes fluorescents, les tubes dits "PL", et les ampoules à économie d'énergie, sont soumis à un défi d'économie d'énergie étant donné que la puissance consommée par ces dispositifs d'éclairage dépend de la quantité de ceux-ci. Une quantité importante de dispositifs d'éclairage conduit assurément à une grande quantité d'énergie consommée. En prenant le tube fluorescent comme exemple, la consommation électrique pour l'utilisation de quatre tubes fluorescents de 20W peut être calculée comme suit : 20W*4 = 80W. Cette façon de calculer est également applicable aux tubes PL et aux ampoules. En outre, dans le cas des tubes PL et des ampoules à économie d'énergie à stabilisateur, la consommation électrique est inférieure à celle des ampoules traditionnelles, mais cela crée un produit dérivé "haute température", ce qui entraîne une charge supplémentaire et/ou une nécessité d'installation de dispositifs de climatisation. Un problème additionnel de sécurité existe également étant donné que toutes les ampoules ou tous les tubes sont faits en verre, ce qui constitue un risque potentiel d'explosion ; de plus, ils sont considérés comme des objets fortement dangereux en ce qui concerne leur installation, leur manipulation en tant que déchets, leur recyclage et leur transport. RÉSUMÉ DE L'INVENTION L'objectif principal de la présente invention est de fournir un dispositif électronique d'alimentation électrique pour des LED, capable de fournir à une LED ayant un courant, une tension et une température extrêmement stables dans les intervalles considérés de courant, de tension et de température. En outre, la présente invention a pour objectif de permettre à une LED d'utiliser l'excellent circuit de la présente invention pour contrôler, détecter, protéger et ajuster la luminosité dans les intervalles considérés de tension, de courant, et de température afin d'augmenter davantage l'efficacité d'utilisation des modules de LED et d'assurer une efficacité maximisée d'éclairage des LED. Le dispositif d'alimentation électrique concerné comprend un redresseur, un système de conversion d'énergie, un circuit de rétroaction, un circuit de photo- couplage, un circuit de détection de la chaleur du système, et un module de diode électroluminescente (LED) servant d'extrémité de circuit de charge. Selon l'invention : dans le redresseur, un circuit de redressement à pont est adapté pour convertir les cycles positifs d'une onde sinusoïdale d'un courant alternatif en impulsions de courant continu, qui sont ensuite soumises à un traitement au moyen d'un condensateur de filtrage pour devenir une tension continue ; dans le système de conversion d'énergie, l'onde filtrée au moyen du condensateur de filtrage applique un signal oscillant au système de conversion d'énergie, par lequel un signal alternatif est transformé du primaire au secondaire d'un transformateur pour obtenir une tension abaissée, le courant alternatif impulsionel étant alors converti en courant continu au moyens de diodes rapides ; dans le circuit de rétroaction, une partie d'un signal de sortie du système de conversion d'énergie est appliquée au circuit de photo-couplage et au circuit de 30 rétroaction, dans lequel lorsqu'une variation se produit dans l'extrémité du circuit de charge, le circuit de photo-couplage détecte d'abord la variation et l'amplifie et applique un signal d'erreur au circuit de rétroaction et dans lequel le circuit de rétroaction est basé sur une tension de référence pour effectuer la correction de tension de référence et applique le signal corrigé au système de conversion d'énergie ; dans le circuit de photo-couplage, un mécanisme de régulation de tension est inclus et couplé au module de LED de l'extrémité du circuit de charge pour l'amplification et l'application du signal d'erreur au circuit de rétroaction pour la correction de la tension de référence ; dans le circuit de détection de la chaleur du système, la détection de la température est effectuée pour réaliser de manière efficace une protection et pour fournir une référence de détection prédéterminée au circuit de photo-couplage et au circuit de rétroaction pour permettre au système de conversion d'énergie d'augmenter/de réduire petit à petit la conversion d'énergie afin de réaliser un équilibre thermique qui fournisse un environnement de fonctionnement et une température de fonctionnement optimaux ; et le module de LED de l'extrémité du circuit de charge est couplé au mécanisme de régulation de tension du circuit de photo-couplage et le module de LED est formé comme un circuit composé de LED connectées en série et/ou de LED connectées en parallèle et/ou par des combinaisons de LED connectées en série et de LED connectées en parallèle. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue schématique de demi-onde après redressement par un dispositif conventionnel d'alimentation électrique ; La figure 2 est une vue schématique de pleine-onde après redressement par le dispositif conventionnel d'alimentation électrique La figure 3 est un schéma du circuit de redressement et du circuit filtre d'un dispositif conventionnel d'alimentation électrique ; La figure 4 est un diagramme fonctionnel du circuit d'une forme de réalisation préférée d'un dispositif d'alimentation électrique selon la présente invention ; La figure 5 est un diagramme fonctionnel du circuit d'une deuxième forme de réalisation d'un dispositif d'alimentation électrique selon la présente invention ; La figure 6 est un diagramme fonctionnel du circuit d'une troisième forme de réalisation d'un dispositif d'alimentation électrique selon la présente invention ; La figure 7 est un diagramme fonctionnel du circuit d'un module d'ajustement de la luminosité de diode électroluminescente selon la présente invention ; La figure 8 est un schéma du circuit du module d'ajustement de la luminosité de diode électroluminescente selon la présente invention ; et La figure 9 est schéma du circuit du dispositif d'alimentation électrique selon la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES FORMES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉES En référence aux figures et en particulier à la figure 5, qui représente un dispositif électronique d'alimentation électrique réalisé selon la présente invention pour fournir du courant électrique à un module de diode électroluminescente (LED), qui est référencé de façon générale avec le numéro 6 sur les figures, il apparaît que le dispositif électronique d'alimentation électrique selon la présente invention comprend un redresseur 1, un système de conversion d'énergie 2, un circuit de rétroaction 3, un circuit de photo-couplage 4, et un circuit 5 de détection de la chaleur du système, auquel un circuit de charge 6 représenté par le module de LED 6 est couplé, pour réaliser une alimentation en courant continu stable, un ajustement et une régulation de la tension, et une détection et un contrôle de la chaleur. En référence également à la figure 9, il apparaît que, lorsque le dispositif électronique d'alimentation électrique reçoit une tension d'entrée de 110-200 V, la tension d'entrée est d'abord appliquée au circuit de redressement 1 et est soumise à redressement effectué par un circuit de redressement à pont 11 par lequel le courant d'entrée est converti par les diodes qui composent le circuit de redressement à pont 11 en un courant passant dans une direction unique, de telle sorte que le courant alternatif d'entrée soit redressé afin que les cycles positifs de l'onde sinusoïdale du courant alternatif soient convertis en impulsions de courant continu, qui sont ensuite traitées et converties en tension continue par un condensateur de filtrage 12. La tension continue ainsi obtenue a toujours un niveau de tension élevé, qui par exemple peut être de l'ordre de 150 V, et la tension continue élevée est alors soumise à une réduction de tension par des résistances et appliquée au travers d'un circuit de régulation de tension du type circuit de rétroaction basé sur des transistors au moyen d'un transistor à effet de champ 21 par l'intermédiaire d'un transformateur 22, ainsi que d'un transistor 31 et d'une diode Zener 32, pour réaliser la conversion d'énergie et obtenir une efficacité de transformation augmentée. Les impulsions de courant ainsi traitées sont alors utilisées pour fournir une tension de sortie continue de 12V à l'extrémité du circuit de charge par le circuit de photo- couplage 4, ainsi que la fonction de régulation de tension réalisée par celui-ci, afin d'appliquer la tension de sortie au module de LED 6 de l'extrémité du circuit de charge. Comme représenté sur les figures 5 et 9, dans la construction du circuit selon la présente invention, le rôle principal du circuit de contrôle est assigné au transistor à effet de champ (transistor de puissance) 21, dont le principe de fonctionnement est tel qu'une partie de la tension de sortie est préservée et envoyée au circuit de photo-couplage 4 pour une amplification d'erreur, et qu'une tension de référence est fournie comme référence pour la régulation de tension. L'amplification d'erreur ainsi réalisée est soumise à amplification au moyen d'une variation de tension d'un diviseur de tension par rapport à la tension de référence de sorte que le système de conversion d'énergie 2 fournisse une tension de sortie stable pour réaliser de ce fait un ajustement de la tension et une régulation automatique de la tension. En référence maintenant aux figures 4, 7, et 8, qui représentent une deuxième forme de réalisation de la présente invention, sur la base de l'architecture de circuit précédente, pour que la luminosité du module de LED 6 de l'extrémité du circuit de charge soit ajustable afin d'améliorer l'aisance d'utilisation et la contrôlabilité du module de LED 6, il apparaît que le module de LED 6 de l'extrémité du circuit de charge est intégrée avec un module 7 d'ajustement de la luminosité de LED pour réaliser un ajustement régulier de la luminosité, sans étapes. Comme représenté sur les figures 7 et 8, le module 7 d'ajustement de la luminosité de LED est construit pour utiliser la fonction d'ajustement réalisée par des résistances de division de tension, et une résistance variable 71 pour contrôler la tension appliquée à une électrode de commande d'un transistor de puissance 72, afin de réaliser de ce fait l'ajustement et le contrôle du courant par le circuit de charge de la diode électroluminescente. En outre, les caractéristiques de charge/décharge instantanée des condensateurs sont utilisées pour stabiliser la variation du courant instantané provoqué dans l'extrémité du circuit de charge par l'ajustement de la luminosité de la résistance variable 71 afin de réaliser un ajustement stable de la luminosité. Ainsi, un excellent ajustement de la luminosité et la protection de la résistance variable 71 peuvent être obtenus. Sur la base de l'architecture précédemment décrite, et en se référant à nouveau aux figures 5 et 6, qui illustrent une troisième forme de réalisation de la présente invention, permettant de fournir une solution à des problèmes thermiques du circuit et du module de LED 6 de l'extrémité du circuit de charge, et pour assurer une protection efficace, des mesures de baisse et/ou d'augmentation du courant et/ou de la tension sont prises pour contrôler de manière efficace la production de chaleur. Ainsi, sur la base de l'architecture de circuit précédemment décrite, un circuit 5 de détection de la chaleur du système, un circuit d'équilibre thermique 8 et un module 9 de chauffage du système sont également fournis. Le circuit 5 de détection de la chaleur du système est apte à surmonter les problèmes d'augmentation anormale de la température du circuit provoquée par un fonctionnement à long terme, ainsi qu'à remplir les conditions d'aspect extérieur des produits et les règles de sécurité, ce qui permet d'empêcher une impossibilité d'évacuation instantanée de la chaleur, qui pourrait potentiellement affecter l'efficacité de conversion et la durée de service du dispositif d'alimentation électrique. En outre, le circuit 5 peut réaliser une détection et une protection efficace par rapport à la température environnante, de sorte que, une fois que la température, y compris la température du circuit ou des alentours, devient excessivement élevée, le circuit 5 de détection de la chaleur du système fournit automatiquement une référence prédéterminée au circuit de photo-couplage 4 et au circuit de rétroaction 3 pour contrôler le système de conversion d'énergie 2. Ainsi, la conversion d'énergie est petit à petit ralentie et, en fonction de la diminution de la température, la référence est à nouveau modifiée pour que l'équilibre thermique puisse être réalisé pour fournir un environnement de fonctionnement et une température de fonctionnement optimaux en poursuivant le fonctionnement cyclique de détection et de protection. En outre, le circuit d'équilibre thermique 8 est apte à détecter une limite inférieure de la température et à réaliser un effet de contrôle et de protection. Lorsque la température environnante ou la température de fonctionnement est abaissée jusqu'à une limite inférieure de référence prédéterminée, un signal est émis pour activer le module 9 de chauffage du système pour chauffer le système de circuit entier jusqu'à ce que la température augmente jusqu'à une limite supérieure de référence prédéterminée ; à ce moment, le fonctionnement du module 9 de chauffage du système est arrêté. Le module 9 de chauffage du système est réactivé lorsque la limite inférieure de la température est à nouveau détectée. De cette façon, le circuit peut être maintenu dans un environnement fonctionnel à une température de fonctionnement normale. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique comprenant un redresseur (1), un système de conversion d'énergie (2), un circuit de rétroaction (3), un circuit de photo-couplage (4), un circuit (5) de détection de la chaleur du système, et un module de diode électroluminescente (LED) (6) servant d'extrémité de circuit de charge, caractérisé en ce que : dans le redresseur (1), un circuit de redressement à pont (11) est adapté pour convertir les cycles positifs d'une onde sinusoïdale d'un courant alternatif en impulsions de courant continu, qui sont ensuite soumises à un traitement au moyen d'un condensateur de filtrage (12) pour devenir une tension continue ; dans le système de conversion d'énergie (2), l'onde filtrée au moyen du condensateur de filtrage (12) applique un signal oscillant au système de conversion d'énergie (2), par lequel un signal alternatif est transformé du primaire au secondaire d'un transformateur (22) pour obtenir une tension abaissée, le courant alternatif impulsionel étant alors converti en courant continu au moyens de diodes rapides ; dans le circuit de rétroaction (3), une partie d'un signal de sortie du système de conversion d'énergie (2) est appliquée au circuit de photo-couplage (4) et au circuit de rétroaction (3), dans lequel lorsqu'une variation se produit dans l'extrémité du circuit de charge, le circuit de photo-couplage (4) détecte d'abord la variation et l'amplifie et applique un signal d'erreur au circuit de rétroaction (3) et dans lequel le circuit de rétroaction (3) est basé sur une tension de référence pour effectuer la correction de tension de référence et applique le signal corrigé au système de conversion d'énergie (2) ; dans le circuit de photo-couplage (4), un mécanisme de régulation de tension est inclus et couplé au module de LED (6) de l'extrémité du circuit de charge pour l'amplification et l'application du signal d'erreur au circuit de rétroaction (3) pour la correction de la tension de référence ; dans le circuit (5) de détection de la chaleur du système, la détection de la température est effectuée pour réaliser de manière efficace une protection et pour fournir une référence de détection prédéterminée au circuit de photo- couplage (4) et au circuit de rétroaction (3) pour permettre au système de conversion d'énergie (2) d'augmenter/de réduire petit à petit la conversion d'énergie afin de réaliser un équilibre thermique qui fournisse un environnement de fonctionnement et une température de fonctionnement optimaux ; et le module de LED (6) de l'extrémité du circuit de charge est couplé au mécanisme de régulation de tension du circuit de photo-couplage (4) et le module de LED (6) est formé comme un circuit composé de LED connectées en série et/ou de LED connectées en parallèle et/ou par des combinaisons de LED connectées en série et de LED connectées en parallèle. 2. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le module de LED (6) de l'extrémité du circuit de charge est intégré avec un module d'ajustement (7) de la luminosité de LED pour réaliser une fonction d'ajustement de la luminosité, qui utilise un ajustement réalisé par des résistances de division de tension et une résistance variable (71) pour contrôler la tension appliquée à une électrode de commande d'un transistor de puissance (72) pour ajuster et contrôler de manière supplémentaire le courant dans le circuit de charge des LED et en outre utiliser les caractéristiques de charge/décharge instantanée des condensateurs pour stabiliser la variation du courant instantané provoquée dans l'extrémité du circuit de charge par l'ajustement de la luminosité de la résistance variable (71) pour réaliser un ajustement stable de la luminosité et de ce fait obtenir un excellent ajustement de la luminosité et la protection de la résistance variable (71). 3. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le circuit de photo-couplage (4) est équipé de circuit d'équilibre thermique et d'un circuit de chauffage du système, dans lequel le circuit d'équilibre thermique est apte à détecter une limite inférieure de la température et à déclencher et/ou arrêter le fonctionnement du circuit de chauffage du système selon des limites supérieures et inférieures d'une référence prédéterminée afin de maintenir le dispositif d'alimentation électrique dans un environnement fonctionnel avec une température de fonctionnement normale. 4. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le module de LED (6) de l'extrémité du circuit de charge est intégré avec un module (7) d'ajustement de la luminosité de LED et dans lequel le circuit de photo-couplage est équipé d'un circuit (5) de détection de la chaleur du système. 5. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le module de LED (6) de l'extrémité du circuit de charge est intégré avec un module (7) d'ajustement de la luminosité de LED et dans lequel le circuit de photo-couplage est équipé d'un circuit (5) de détection de la chaleur du système et d'équilibre thermique et de module de chauffage du système.