Brevet FR2937823A1 — publié le 20100430

- 1- " Dispositif d'alimentation d'une pluralité de diodes électroluminescentes." La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation d'une pluralité de charges électriques. Elle trouve une application particulièrement intéressante dans l'alimentation de plusieurs diodes électroluminescentes disposées en série. io Une diode électroluminescente DEL est un composant électronique capable d'émettre de la lumière de différentes couleurs lorsqu'il est parcouru par un courant électrique. De nos jours, une diode électroluminescente peut être utilisée dans de nombreuses application telles que la signalisation d'état d'appareils, l'affichage alphabétique ou numérique d'appareils ou encore la 15 transmission de signaux comme dans les télécommandes. La présente invention peut par exemple s'appliquer avantageusement à l'éclairage dans une salle d'opération ou à l'éclairage pour automobile. Une diode électroluminescente s'alimente en courant, l'intensité 20 lumineuse de la diode électroluminescente étant fonction de l'intensité du courant. D'une façon générale, pour alimenter plusieurs diodes électroluminescentes, on utilise un montage comprenant un générateur de tension, une résistance permettant de fixer le courant traversant les diodes électroluminescentes ou un générateur de courant à la place du générateur 25 de tension et de la résistance, et une disposition en série de ces diodes électroluminescentes. En plus des diodes électroluminescentes, la présente invention peut avantageusement s'appliquer à toute alimentation de plusieurs charges 30 électriques disposées en série. Selon l'art antérieur, la figure 1 décrit un exemple de montage d'une alimentation de deux charges électriques disposées en série. Ces charges peuvent être deux diodes électroluminescentes dont le schéma électrique équivalent de chacune est une résistance en série avec une force 35 électromotrice (f.e.m). Plus précisément, on distingue une alimentation en courant I qui génère un courant continu i, et deux charges électriques Cel et Cet disposées en série. Chaque charge électrique est respectivement équivalente à une résistance R1, R2 en série avec une f.e.m E1, E2. Lorsque la charge électrique est une diode électroluminescente, la f.e.m représente une tension d'environ 3,5 volts générée par la diode électroluminescente. Un des avantages d'une diode électroluminescente est sa durée de vie de plusieurs dizaines de milliers d'heures. Cependant, en cas de défaillance, une diode électroluminescente peut alors constituer un court-circuit ou bien un circuit ouvert. Un des problèmes techniques de l'art antérieur que la présente io invention cherche à résoudre est le fait que lorsqu'une des charges électriques disposées en série meurt en constituant un circuit ouvert, les autres charges ne sont plus alimentées en courant. Tant que la charge électrique défectueuse n'est pas changée, les autres charges électriques, bien que aptes à fonctionner, restent inactives. 15 La présente invention a donc pour objectif de maintenir le fonctionnement en cas de perte d'une des charges électriques disposées en série, en mettant en oeuvre un circuit de shuntage. On atteint l'objectif précité avec un dispositif pour alimenter plusieurs charges électriques disposées en série. Selon l'invention, ce dispositif 20 comprend une alimentation qui est de préférence une source de courant et pour chaque charge électrique, un circuit de shuntage disposé en parallèle et comprenant : - un circuit comparateur de tension qui entre en conduction lorsque la charge électrique associée est en circuit ouvert, et 25 - un interrupteur avec effet mémoire qui est commandé et qui bascule en mode conduction lorsque le circuit comparateur de tension conduit. De préférence, chaque charge électrique est une diode électroluminescente. Avec le système selon l'invention, on réalise un shuntage aux bornes 30 de chaque charge électrique. Lorsqu'une charge électrique est en circuit ouvert, le circuit de shuntage prend le relais. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'interrupteur avec effet mémoire est un composant qui nécessite une action pour former un circuit fermé et également d'une autre action pour former un circuit ouvert. 35 Avantageusement cet interrupteur avec effet mémoire peut être un binistor. Avantageusement, un binistor comprend un transistor NPN accouplé à un transistor PNP, une résistance d'amplification RA disposée entre l'alimentation et le collecteur du transistor NPN, une résistance de gain RG disposée entre l'émetteur du transistor NPN et le collecteur du transistor PNP ; le circuit comparateur de tension étant disposée en parallèle du transistor PNP. La résistance RG est définie de façon à ce que, lorsque la charge électrique est en défaillance, la tension aux bornes du circuit de shuntage est sensiblement égale à la f.e.m équivalente de cette charge électrique. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la résistance de gain RG a une valeur inférieure ou égale à trente-trois ohms. De io préférence, la résistance d'amplification RA et la résistance de gain RG ont une valeur de trente-trois ohms. Selon encore un mode de réalisation avantageux de l'invention, le circuit comparateur de tension possède une tension de seuil supérieure à la tension équivalente de ladite charge électrique associée. 15 Selon une variante de l'invention, l'interrupteur avec effet mémoire est un thyristor commandé par le circuit comparateur de tension. De préférence, le circuit comparateur de tension est une diode zener. La tension de seuil de cette diode zener est de préférence supérieure à la f.e.m de la charge associée. 20 Dans une variante de réalisation, le circuit comparateur de tension peut être constitué par plusieurs diodes disposées en série de sorte que la tension de seuil totale est supérieure à la tension équivalente de ladite charge électrique associée 25 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue schématique d'un circuit électrique d'alimentation de charges électriques selon l'art antérieur ; 30 La figure 2 est un schéma électrique simplifié illustrant le principe retenu pour le dispositif selon la présente invention ; La figure 3 est une vue schématique d'un dispositif d'alimentation de plusieurs charges électriques selon l'invention, La figure 4 est une vue schématique électrique équivalent du dispositif 35 de la figure 3 lorsqu'une charge électrique est en circuit ouvert. Bien que l'invention n'y soit pas limitée, on va maintenant décrire, en référence aux figures 2 à 4, un dispositif pour alimenter plusieurs diodes électroluminescentes disposées en série. Sur la figure 2 est représenté un schéma électrique reprenant les éléments de la figure 1 avec en outre deux circuits de shuntage CS1 et CS2. Les circuits CS1 et CS2 sont respectivement disposés en parallèle des charges Cel et Cet. Les deux circuits CS1 et CS2 sont avantageusement des circuits à effet mémoire de sorte qu'ils constituent chaque un système stable. Sur la figure 3, on distingue une source de courant I qui fournit un io courant i pour alimenter deux diodes électroluminescentes DEL1 et DEL2 disposées en série. Le dispositif selon l'invention peut aisément s'appliquer à l'alimentation de plus de deux diodes électroluminescentes. La diode électroluminescente DEL1 peut être représentée électriquement sous la forme d'une résistance R1 en série avec une f.e.m El de 3,5 volts. La résistance R1 15 est reliée à la borne positive de la source de courant I. La f.e.m El a sa borne positive reliée à la résistance R1. De la même manière, la diode électroluminescente DEL2 est représentée par une résistance R2 en série avec une f.e.m E2 de 3,5 volts. La résistance R2 est disposée à la suite de la f.e.m El. La f.e.m E2 est disposée entre la résistance R2 et la masse 0 volt. 20 Selon la présente invention, chaque diode électroluminescente DEL1 et DEL2 est associée à un circuit de shuntage CS1 et CS2 respectivement. Le circuit de shuntage CS1, disposé en parallèle de la diode électroluminescente DEL1, a pour fonction d'assurer la continuité du courant i et une chute de tension donnée lorsque la diode électroluminescente DEL1 est en circuit 25 ouvert du fait d'une défaillance. Cette chute de tension donnée est équivalente à celle produite aux bornes de la diode électroluminescente DEL1 lorsque cette DEL1 est en (bon) état de fonctionnement normal. Avantageusement, le circuit CS1 comprend un binistor, c'est-à-dire une association de deux transistors : un transistor de type NPN nommé NPN1et 30 un transistor de type PNP nommé PNP1. Plus précisément, une résistance d'amplification RAI est disposée entre la borne positive de la source de courant I et le collecteur du transistor NPN1, l'émetteur de ce transistor NPN1 étant connecté à la liaison entre les deux diodes électroluminescentes DEL1 et DEL2. L'ensemble constitué par la résistance d'amplification RAI et le 35 transistor NPN1 est donc disposé en parallèle de la diode électroluminescente DEL1. Le circuit CS1 comprend en outre une résistance de gain RG1 connectée d'une part à l'émetteur du transistor NP1 et au collecteur du transistor PNP1, l'émetteur du transistor PNP1 étant connecté à la borne positive de la source de courant I. Une résistance RP1 de 1k ohms est disposée entre la base du transistor PNP1 et le collecteur NPN1. Une autre résistance RN1 de 1k ohms est disposée entre la base du transistor NPN1 et le collecteur du transistor PNP1. Enfin, une diode zener DZ1 d'une valeur de 6,3volts est disposée de telle sorte que la cathode est connectée à l'émetteur du transistor PNP1, l'anode étant connectée au collecteur du transistor PNP1. La tension zener de io 6,3volts par exemple, est choisie de façon à être supérieure à la tension 3,5volts de la diode électroluminescente DEL1. Le montage est réalisé de telle sorte que le courant traversant la résistance RG1 est égal à i/2. Les résistances RAI et RG1 ont une valeur inférieure à 33 ohms par exemple chacune. Dans le présent exemple, cela 15 permet d'obtenir, en mode de défaillance de la DEL1, une tension aux bornes de CS1 équivalente à la f.e.m de 3,5volts ou moins fonction des valeurs RAI et RG1. De la même manière, le circuit de shuntage CS2, identique au circuit CS1, est disposé en parallèle de la diode électroluminescente DEL2. Ce circuit 20 CS2 comporte un binistor constitué d'un transistor NPN nommé NPN2 et un transistor PNP nommé PNP2. Ces transistors sont disposés de la même manière que les transistors NPN1 et PNP1 respectivement. Les résistances RA2, RG2, RP2 et RN2 sont respectivement de même valeur et disposées respectivement de la même manière que les résistances RAI, RG1, RP1 et 25 RN1. La diode zener DZ2 est également disposée de telle sorte que la cathode est reliée à l'émetteur du transistor PNP2 et au collecteur du transistor PNP2. Avec le dispositif représenté sur la figure 3, l'émetteur du transistor NPN2 et la résistance RG2 sont connectés à la masse 0 volt. 30 Le fonctionnement du dispositif est le suivant : En état normal de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque les diodes électroluminescentes DEL1 et DEL2 sont en bon état de fonctionnement, le courant circule dans les deux diodes électroluminescentes DEL1 et DEL2 qui 35 s'illuminent. La tension aux bornes de la source de courant I est dépendante du nombre de charges en série. Dans le cas présente : 2x3,5volts, soit 7volts. En état anormal de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque par exemple la diode électroluminescente DEL1 se trouve en circuit ouvert, le courant ne circule plus. La tension aux bornes de la source de courant se retrouve aux bornes de la diode zener ZD1. Comme la tension aux bornes de la source de courant est supérieure à celle de la diode zener, cette dernière devient passante, ce qui provoque la mise en conduction du transistor NPN1. La mise en conduction du transistor NPN1 implique la conduction du transistor PNP1 io et par conséquent un mode de maintien du fonctionnement en l'état. Lors de la mise en conduction du transistor NPN1, le courant se rétablit dans l'autre diode électroluminescente DEL2. L'objectif de maintien de fonctionnement de la seconde diode électroluminescente DEL2 lors de la perte de la diode électroluminescente DEL1 est assurée. Sur la figure 4, on reprend le circuit de 15 la figure 3 en mode de fonctionnement anormal établi. Dans ce mode : - la diode électroluminescente DEL1 est en circuit ouvert, - la diode électroluminescente DEL2 est en bon état de fonctionnement et équivalent à la résistance R2 en série avec la f.e.m E2, 20 - le circuit de shuntage CS2 est en mode bloqué, c'est-à-dire équivalent à un circuit ouvert. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples 25 sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif pour alimenter plusieurs charges électriques disposées en série, caractérisé en ce qu'il comprend une alimentation et pour chaque charge électrique, un circuit de shuntage disposé en parallèle et comprenant : - un circuit comparateur de tension qui entre en conduction lorsque la charge électrique associée est en circuit ouvert, et - un interrupteur avec effet mémoire qui est commandé et qui bascule en mode conduction lorsque le circuit comparateur de tension conduit. 10 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur avec effet mémoire est un binistor. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le binistor 15 comprend un transistor NPN accouplé à un transistor PNP, une résistance d'amplification RA disposée entre l'alimentation et le collecteur du transistor NPN, une résistance de gain RG disposée entre l'émetteur du transistor NPN et le collecteur du transistor PNP ; le circuit comparateur de tension étant disposé en parallèle du transistor PNP. 20 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la résistance de gain RG a une valeur inférieure ou égale à trente-trois ohms. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la résistance 25 d'amplification RA et la résistance de gain RG ont une valeur de trente-trois ohms. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit comparateur de tension possède une tension 30 de seuil supérieure à la tension équivalente de ladite charge électrique associée. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur avec effet mémoire est un thyristor commandé par le circuit comparateur de 35 tension.10 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation est une source de courant. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que chaque charge électrique est une diode électroluminescente. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit comparateur de tension est une diode zener. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le circuit comparateur de tension est constitué par plusieurs diodes disposées en série de sorte que la tension de seuil totale est supérieure à la tension équivalente de ladite charge électrique associée 15