Brevet FR3021838A1 — publié le 20151204

DETECTION DE COURT-CIRCUIT SUR UN ENSEMBLE DE PLUSIEURS DIODES ELECTROLUMINESCENTES CONNECTEES EN SERIE La présente invention concerne de manière générale la détection de 5 défauts de fonctionnement dans un ensemble de diodes électroluminescentes connectées en série, et plus spécifiquement la détection de court-circuit d'au moins une diode électroluminescente d'un tel ensemble. L'invention trouve notamment son application dans le domaine non limitatif des systèmes d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicules 10 automobiles, utilisant au moins deux diodes électroluminescentes connectées en série. On connaît déjà, du document FR 2 962 703 un dispositif d'éclairage comprenant une ou plusieurs LEDs connectées en série dans une même branche reliée aux bornes d'une source de courant continu régulé, et équipé 15 d'un dispositif de surveillance de LED comportant un dispositif de détection d'une LED en circuit-ouvert, un dispositif de détection d'une LED en circuit-ouvert, et un moyen pour transmettre un signal de défaillance produit par l'un et/ou l'autre des dispositifs de détection de manière à commander l'extinction de la source de courant. Le dispositif de détection d'une LED en circuit ouvert 20 est relié en série dans la branche de façon à détecter toute chute de tension au point le reliant aux LEDs, traduisant le fait qu'aucun courant ne traverse les LEDs, et qu'en conséquence, au moins une LED est en circuit ouvert. Le dispositif de détection de court-circuit est quant à lui relié en parallèle sur la branche comportant le groupe de LEDs et le dispositif de détection d'une LED 25 en circuit-ouvert, de manière à détecter une chute de tension aux bornes de cette branche. Dans le domaine de l'automobile, la règlementation relative à l'homologation des dispositifs d'éclairage et/ou signalisation (CEE-ONU TRANS/WP.29/343, § 6.1.7.2) impose que le dispositif satisfasse à une 30 intensité minimale requise en cas de défaillance d'une diode d'un ensemble de diodes électroluminescentes. Par exemple, dans le cas de la fonctionnalité des feux de circulation diurne, ou fonctionnalité DRL (initiales anglo-saxonnes mises pour Daytime Running Lamp), l'intensité minimale requise en cas de 3021838 2 défaillance d'une diode électroluminescente doit être égale à 80% de l'intensité obtenue sans défaillance. Si tel n'est pas le cas, le conducteur doit en être informé de manière à effectuer une réparation. En outre, si cette intensité minimale requise ne peut être atteinte, la règlemention impose d'éteindre l'ensemble des diodes électroluminescentes réalisant la fonction DRL. Il est ainsi primordial de pouvoir détecter très précisément la défaillance d'une ou de plusieurs diodes électroluminescentes. Or, si la détection d'un circuit-ouvert ne pose pas de problème, il n'en va pas de même pour la détection d'un court-circuit pour les ensembles comportant plus de deux diodes. La figure 1 illustre le schéma électrique d'un ensemble constitué de trois diodes électroluminescentes 11, 12 et 13 connectées en série, alimenté par une alimentation continue, en particulier une source de courant régulé. On note Ib, le courant traversant les diodes li, 12 et 13, et Vb, la tension aux bornes de l'ensemble. La détection d'un court-circuit repose sur une détermination très précise de la tension aux bornes de l'ensemble, qui dépend elle-même de la caractéristique courant direct/tension directe des diodes utilisées. Or, selon les composants utilisés, la tension directe Vf d'une diode connaît non seulement des dispersions de production, en général connues et spécifiées par le fabricant du composant, mais également des dérives importantes en température et en courant. Le Tableau 1 ci-dessous illustre un exemple de dispersions pour un composant du commerce et la figure 2 représente des courbes de variation du courant Ib traversant les diodes électroluminescentes en fonction de la tension Vb aux bornes de l'ensemble de la figure 1, pour différentes températures (-40° C, 25° C, 85° C et 120° C). La première ligne du Tableau 1 donne plus précisément les dispersions de production d'une diode pour un courant d'1A et une température de 23°C. La deuxième ligne du Tableau 1 correspond à la dispersion de production d'une diode pour un courant d'1A et d'une température de 23°C, en tenant compte de la dérive de tension vis-à-vis d'une variation de courant de +/-10% et d'un courant de protection de 250mA. La troisième ligne du Tableau 1 3021838 3 correspond à la dispersion de production en tenant compte de la dérive de la tension en fonction de la température du système de 10° à140°. Enfin, la quatrième ligne du Tableau 1 correspond à la dérive en tension en fonction de la dispersion de production, du courant et de la 5 température. Vf (Volts) Min Typ Max Dispersions de production (1000mA/23° C) 2,63 2,9 3,35 Dérive en courant (250 mA) 2,43 2,9 3,37 Dérive en température ([10° C ; 140° C]) 2,11 2,9 3,55 Dérives et dispersions cumulées 1,64 2,9 4,02 Tableau 1 Du fait de ces dispersions, il est impossible de savoir si une tension mesurée aux bornes d'un ensemble de deux diodes ou plus est représentative d'un fonctionnement normal ou susceptible de correspondre au court-circuit 10 d'une diode. Pour illustrer cette problématique, le Tableau 2 ci-dessous donne un exemple des valeurs minimale et maximale de la tension de branche Vb en fonctionnement normal pour un ensemble comportant respectivement une seule diode électroluminescente, deux diodes électroluminescentes ou trois diodes électroluminescentes. Tension Branche Vb (Volts) Nombre de diodes en série Vbmin dans la branche Vbmax 3 4,35 13,1 2 2,9 8,76 1 1,64 4,02 15 Tableau 2 Du fait des recouvrements partiels des intervalles [Vbmin ; Vbmax], on voit qu'il n'est pas possible, dès lors que l'ensemble comporte plus d'une diode 3021838 4 électroluminescente, de discriminer dans tous les cas les situations de fonctionnement normal des situations dans lesquelles au moins une diode est en court-circuit. La présente invention a pour but de s'affranchir de cette 5 problématique. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un procédé de détection de court-circuit d'au moins une diode électroluminescente dans un ensemble de diodes électroluminescentes connectées en série dans une même branche aux bornes d'une alimentation continue, caractérisé en ce qu'il 10 comporte : - une étape de calibration dans laquelle on mesure et on mémorise des variations de valeurs de tension aux bornes de la branche, représentatives d'un fonctionnement normal, en fonction de la température des diodes électroluminescentes et du courant traversant ladite branche ; 15 - une étape de mesure de la tension aux bornes de la branche, du courant traversant la branche, et de la température au voisinage des diodes électroluminescentes; - une étape de déduction d'une valeur de tension attendue aux bornes de la branche, représentative d'un fonctionnement normal, dans une plage de 20 tensions comprises entre un seuil minimum de tension et un seuil maximum de tension, en fonction de ladite mesure de température et du courant de branche mesuré, à partir des variations de valeurs de tension mémorisées ; et - une étape de génération d'un signal de diagnostic lorsque la mesure de la tension aux bornes de la branche est inférieure au seuil minimum de 25 tension. L'étape de calibration est une une phase préalable lors de laquelle on mesure et on mémorise des variations de valeurs de tension aux bornes de la branche en fonction de la température des diodes électroluminescentes et du courant traversant ladite branche. Cette étape permet de prendre en compte, 30 et donc compenser, les dérives en température et en courant. L'invention a également pour objet un dispositif de détection de court-circuit d'au moins une diode électroluminescente dans un ensemble de diodes électroluminescentes connectées en série dans une même branche aux bornes 3021838 5 d'une alimentation continue, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de mesure de la tension aux bornes de la branche, un moyen de mesure du courant traversant la branche, un capteur de température apte à délivrer une mesure de la température au voisinage des diodes électroluminescentes, des 5 moyens de calcul aptes à déduire une valeur de tension attendue aux bornes de la branche, représentative d'un fonctionnement normal, dans une plage de tensions comprises entre un seuil minimum de tension et un seuil maximum de tension, en fonction de ladite mesure de température et du courant de branche mesuré, et à délivrer un signal de diagnostic lorsque la mesure de la 10 tension aux bornes de la branche est inférieure au seuil minimum de tension. Selon d'autres caractéristiques additionnelles possibles : - les moyens de calcul comportent une mémoire dans laquelle des mesures de variations de valeurs de tension aux bornes de la branche, représentatives d'un fonctionnement normal, en fonction de la température 15 des diodes électroluminescentes et du courant traversant ladite branche, ont été préalablement stockées lors d'une étape de calibration ; - le capteur de température comporte une thermistance à coefficient de température négatif ; - le capteur de température mesure une température d'un circuit 20 imprimé supportant ledit ensemble de diodes électroluminescentes ; - les moyens de calcul sont intégrés dans un dispositif de pilotage en courant de l'ensemble de diodes électroluminescentes. - le dispositif de détection peut être intégré dans un système d'éclairage et/ou signalisation pour véhicule automobile ; 25 - le signal de diagnostic généré par le dispositif de détection est une alerte visuelle et/ou sonore pour le conducteur du véhicule automobile. L'invention et les avantages qu'elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante, faite en référence aux figures annexées, dans 30 lesquelles : - la figure 1 illustre, à titre d'exemple, un ensemble de trois diodes électroluminescentes connectées en série ; 3021838 6 - la figure 2 illustre des courbes de variation du courant traversant les diodes électroluminescentes en fonction de la tension aux bornes de l'ensemble de la figure 1, pour différentes températures; - la figure 3 donne un synoptique simplifié d'un exemple de procédé 5 de détection conforme à la présente invention ; - la figure 4 représente schématiquement un dispositif de détection de court-circuit conforme à l'invention. Les étapes d'un procédé selon l'invention permettant la détection d'un 10 court-circuit d'au moins une diode dans un ensemble de diodes électroluminescentes connectées en série vont à présent être décrites en référence à la figure 3. Le procédé comprend une phase préalable, en amont de la commercialisation d'un dispositif comportant ledit ensemble de diodes 15 électroluminescentes, lors de laquelle on mesure et on mémorise des variations de valeurs de tension Vb aux bornes de la branche, représentatives d'un fonctionnement normal, en fonction de la température des diodes électroluminescentes et du courant Ib traversant ladite branche. Cette étape, notée So sur la figure 3, correspond donc à une calibration du dispositif, 20 permettant de prendre en compte, et donc compenser, les dérives en température et en courant. Une fois le dispositif commercialisé et en utilisation, il suffit de mesurer, en continu ou de façon périodique, d'une part, la température au voisinage des diodes électroluminescentes (étape S1), et d'autre part, la 25 tension Vm aux bornes de la branche, et le courant Im traversant la branche (étape S2). L'ordre des étapes Si et S2 peut être interverti. En variante, ces étapes sont concomitantes. En utilisant les variations de valeurs de tension mémorisées lors de l'étape de calibration So, on peut alors déduire, à partir des mesures de 30 température TCTN et du courant Im de branche, une valeur de tension attendue Vb aux bornes de la branche, représentative d'un fonctionnement normal, dans 3021838 7 une plage de tensions comprises entre un seuil minimum Vbmin de tension et un seuil maximum de tension (étape S3). On compare alors la mesure Vm de la tension aux bornes de la branche au seuil minimum Vbmin de tension (étape S4), le résultat de la comparaison 5 permettant de juger du bon fonctionnement ou au contraire d'un court-circuit dans une diode. En particulier, si la mesure de la tension aux bornes de la branche est inférieure au seuil minimum de tension, on génère un signal de diagnostic Sdiag représentatif d'une défaillance (étape S5). Dans le cas où le procédé est utilisé dans un système d'éclairage et/ou de signalisation d'un 10 véhicule automobile, ce signal de diagnostic peut être une alerte visuelle et/ou sonore pour le conducteur du véhicule automobile. A titre d'exemple, le Tableau 3 ci-après donne les intervalles de fonctionnement normal obtenus après calibration (étape So) pour un ensemble 15 comportant respectivement une seule diode électroluminescente, deux diodes électroluminescentes ou trois diodes électroluminescentes, grâce à cette calibration : Tension Branche Vb (Volts) Nombre de diodes en série Vbmin dans la branche Vbmax 3 7,59 11,19 2 5,06 7,46 1 2,63 3,35 Tableau 3 20 Contrairement au Tableau 2 donné en introduction, on constate que les trois intervalles [Vbmin ; Vbmax] ne se recouvrent pas, de sorte qu'il devient possible, de discriminer dans tous les cas les situations de fonctionnement normal des situations dans lesquelles au moins une diode est en court-circuit. 3021838 8 Ainsi, si l'ensemble comporte deux diodes et que la tension aux bornes de l'ensemble est de 6 Volts, les deux diodes fonctionnent correctement. Si en revanche, la tension est inférieure à 5,06 Volts, on pourra déduire qu'une des deux diodes est en court-circuit. 5 Si à présent l'ensemble considéré comporte trois diodes électroluminescentes en série, et que la tension aux bornes de l'ensemble est de 10 Volts, les trois diodes fonctionnent correctement. Une tension égale à 8 Volts traduira un court-circuit dans une diode, et une tension inférieure à 5,06 Volts, un court-circuit dans deux diodes. 10 Un exemple de dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est représenté schématiquement sur la figure 4. On retrouve dans cet exemple un ensemble de trois diodes électroluminescentes 11, 12 et 13 connectées en série, utilisé par exemple pour une fonction d'éclairage d'un 15 véhicule automobile en circulation diurne. Les trois diodes électroluminescentes 11, 12 et 13 sont positionnées sur une carte 2 de circuit imprimé. L'alimentation continue de ces diodes est réalisée classiquement au moyen d'un dispositif 3 de pilotage en courant de l'ensemble de diodes. 20 Conformément à l'invention, le dispositif comporte en outre : - un moyen 4 apte à fournir une mesure Vm de la tension aux bornes de la branche ; - un moyen 5 apte à fournir une mesure Im du courant traversant la branche ; et 25 - un capteur 6 de température apte à délivrer une mesure TCTN de la température au voisinage des diodes électroluminescentes 11, 12, 13. Le capteur 6 est par exemple une thermistance à coefficient de température négatif déjà utilisée pour donner une température de la carte 2 de circuit imprimé. 30 Des moyens 30, 31 de calcul, de préférence intégrés au dispositif 3 de pilotage en courant sont prévus, aptes à déduire une valeur de tension attendue aux bornes de la branche, représentative d'un fonctionnement 3021838 9 normal, dans une plage de tensions comprises entre un seuil minimum de tension et un seuil maximum de tension, en fonction de la mesure Tc-rN de température délivrée par le capteur 6 et du courant de branche mesuré Im. En particulier, les moyens de calcul comportent une mémoire 31 dans 5 laquelle des mesures de variations de valeurs de tension aux bornes de la branche, représentatives d'un fonctionnement normal, en fonction de la température des diodes électroluminescentes 11, 12, 13 et du courant traversant ladite branche, ont été préalablement stockées lors de l'étape de calibration (étape So de la figure 3). 10 Les moyens de calcul peuvent alors comparer la mesure Vm délivrée par le moyen 4 au seuil minimum de tension, et générer par suite un signal de diagnostic lorsque la mesure de la tension aux bornes de la branche est inférieure au seuil minimum de tension. Grâce à l'invention, il est donc possible de détecter très précisément le 15 court-circuit d'au moins une diode électroluminescente dans un ensemble de deux diodes ou plus connectées en série. REVENDICATIONS1. Procédé de détection de court-circuit d'au moins une diode électroluminescente dans un ensemble de diodes électroluminescentes (11, 12, 13) connectées en série dans une même branche aux bornes d'une alimentation continue, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape (So) de calibration dans laquelle on mesure et on mémorise des variations de valeurs de tension aux bornes de la branche, représentatives d'un fonctionnement normal, en fonction de la température des diodes électroluminescentes (11, 12, 13) et du courant traversant ladite branche ; - une étape (S1, S2) de mesure de la tension aux bornes de la branche, du courant traversant la branche, et de la température au voisinage des diodes électroluminescentes (11, 12, 13) ; - une étape (S3) de déduction d'une valeur de tension attendue aux bornes de la branche, représentative d'un fonctionnement normal, dans une plage de tensions comprises entre un seuil minimum de tension et un seuil maximum de tension, en fonction de ladite mesure de température et du courant de branche mesuré, à partir des variations de valeurs de tension mémorisées ; et - une étape (S5) de génération d'un signal de diagnostic lorsque la mesure de la tension aux bornes de la branche est inférieure au seuil minimum de tension. 2. Dispositif de détection de court-circuit d'au moins une diode électroluminescente dans un ensemble de diodes électroluminescentes (11, 12, 13) connectées en série dans une même branche aux bornes d'une alimentation continue, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (4) de mesure de la tension aux bornes de la branche, un moyen (5) de mesure du courant traversant la branche, un capteur (6) de température apte à délivrer une mesure de la température au voisinage des diodes électroluminescentes (11, 12, 13), des moyens (30, 31) de calcul aptes à déduire une valeur de tension attendue aux bornes de la 3021838 11 branche, représentative d'un fonctionnement normal, dans une plage de tensions comprises entre un seuil minimum de tension et un seuil maximum de tension, en fonction de ladite mesure de température et du courant de branche mesuré, et à délivrer un signal de diagnostic 5 lorsque la mesure de la tension aux bornes de la branche est inférieure au seuil minimum de tension. 3. Dispositif de détection de court-circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de calcul comportent une mémoire (31) dans laquelle des mesures de variations de valeurs de tension aux 10 bornes de la branche, représentatives d'un fonctionnement normal, en fonction de la température des diodes électroluminescentes (11, 12, 13) et du courant traversant ladite branche, ont été préalablement stockées lors d'une étape de calibration. 4. Dispositif de détection de court-circuit selon l'une quelconque des 15 revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le capteur (6) de température comporte une thermistance à coefficient de température négatif. 5. Dispositif de détection de court-circuit selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le capteur (6) de 20 température mesure une température d'un circuit imprimé (2) supportant ledit ensemble de diodes électroluminescentes. 6. Dispositif de détection de court-circuit selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul (30, 31) sont intégrés dans un dispositif (3) de pilotage en courant de 25 l'ensemble de diodes électroluminescentes (11, 12, 13). 7. Système d'éclairage et/ou signalisation pour véhicule automobile, du type comportant au moins un ensemble de diodes électroluminescentes (11, 12, 13) connectées en série dans une même branche aux bornes d'une alimentation continue, caractérisé en ce qu'il comporte un 3021838 12 dispositif de détection de court-circuit selon l'une quelconque des revendications 2 à 6. 8. Système d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de diagnostic généré par le dispositif de 5 détection est une alerte visuelle et/ou sonore pour le conducteur du véhicule automobile.