Brevet FR3058866A1 — publié le 20180518

DISPOSITIF D'ECLAIRAGE A LED DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine technique de l'éclairage par diodes électroluminescente (DEL ou acronyme anglo-saxon « LED »), et concerne plus particulièrement un système d'asservissement de l'éclairage desdites LEDs en fonction de la lumière ambiante. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE La standardisation de la fabrication des LEDs a permis un développement massif de l'éclairage mettant en oeuvre de telles LEDs. Ainsi un grand nombre de luminaires intégrant 15 des LEDs se sont développés en raison d'une part, de la diminution du coût de fabrication de ces LEDs, et d'autre part de leur faible consommation électrique. De tels dispositifs d'éclairage comportent une ou plusieurs branches de LEDs montées en série, alimentées par une source de courant modulé, pilotée par un microcontrôleur. Ce 20 microcontrôleur génère le signal de commande de l'alimentation, et donc de la puissance lumineuse. Typiquement cette alimentation pilotée est modulée, le signal délivré aux LEDs étant classiquement un signal alternatif carré dont la fréquence est typiquement de deux cents 25 alternances par seconde. De fait, les dispositifs d'éclairage par LEDs traditionnels fonctionnent en mode tout ou rien, c'est-à-dire que la puissance délivrée aux LEDs en moyenne est constante, et corollairement l'intensité lumineuse générée par lesdites LEDs est en moyenne constante, quel que soit l'éclairage ambiant, c'est-à-dire quel que soit le degré de luminosité de la pièce ou du volume dans lequel est installé ledit éclairage. 30 L'objectif recherché par la présente invention vise à asservir l'intensité lumineuse générée par les LEDs en fonction de l'éclairage ambiant, et notamment de l'intensité lumineuse telle que résultant notamment de l'éclairement solaire. 10 35 3058866 2 À cet effet, l'invention vise fondamentalement à utiliser l'une des LEDs comme capteur de l'éclairage ambiant, lorsque la puissance électrique délivrée auxdites LEDs est nulle. EXPOSE DE L'INVENTION 5 L'invention vise donc un dispositif d'éclairage intégrant au moins une branche de diodes en série comportant au moins une LED, alimentée par une source de courant modulé, elle-même pilotée par un microcontrôleur. Selon l'invention : - ladite au moins une branche intègre au moins trois diodes dont au moins une LED: - dont l'une est montée en parallèle avec une capacité bouclée sur l'alimentation ; - dont la seconde, nécessairement une LED, immédiatement adjacente à la précédente, est montée en parallèle avec une capacité et une résistance bouclée sur l'alimentation, la branche intégrant la capacité et la résistance étant en outre reliée au microcontrôleur ; - dont la troisième, adjacente à la précédente, est raccordée à la source d'alimentation afin de s'opposer à la circulation d'un courant inverse ; - une résistance étant montée en dérivation en amont de ladite au moins une branche de diodes, entre la connectique d'alimentation de ladite branche et la connectique de bouclage. On comprendra, à l'analyse de la description détaillée qui va suivre que lorsque l'alimentation électrique des diodes est nulle, la seconde (LED), est polarisée en inverse, et qu'un courant de fuite traversant ladite LED, dépend de l'intensité lumineuse qui la frappe, ladite intensité étant mesurée par le microcontrôleur. Ce dernier, en fonction des consignes qui lui sont transmises par l'opérateur, peut alors engendrer la puissance d'alimentation nécessaire au dispositif d'éclairage en fonction de la consigne de puissance d'éclairement sollicitée. On conçoit ainsi tout l'intérêt de la présente invention qui permet de générer de substantielles économies d'énergie, outre de s'affranchir de tout capteur extérieur et de la connectique associée. 3058866 3 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et limitatif à l'appui 5 des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique du circuit électrique du dispositif d'éclairage de l'invention intégrant une seule branche de diodes électroluminescentes. La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'un dispositif d'éclairement intégrant 10 plusieurs branches de diodes électroluminescentes. DESCRIPTION DETAILLE DE L'INVENTION On a représenté au sein de la figure 1 un premier mode de réalisation de l'invention 15 intégrant une seule branche (4) constituée d'une simple diode (14) et de deux diodes électroluminescentes (5, 6). Selon l'invention, les diodes (6, 14) peuvent être indifféremment de simples diodes classiques ou des diodes électroluminescentes (LEDS). Cette branche est alimentée électriquement par une source de courant (1) avec pilotage variable par PWM (pour l'acronyme anglo-saxon « Pulse Width Modulation » - modulation de largeur d'impulsion) et typiquement une alimentation carrée d'une fréquence de 200 alternances par seconde par exemple. Cette source de courant est elle-même alimentée par une source d'énergie (2), typiquement le secteur d'alimentation domestique alimentant également un microcontrôleur (3) agissant sur la source de courant (1). 30 Selon l'art antérieur, la branche (4) de LEDs est bouclée sur la source de courant (1), éventuellement par l'intermédiaire d'une résistance faisant fonction de shunt (13) de très faible valeur, et destinée à mesurer le courant traversant les LEDs. Il est en effet rappelé que l'alimentation de base d'une LED implique la régulation du courant qui la traverse. 20 25 3058866 4 En outre, la première diode (14), fonctionne en mode traditionnel, c'est-à-dire n'autorise la circulation du courant qu'en direction de la branche (4). Le circuit électrique comporte, en amont de la diode (14), une branche de dérivation (15) 5 montée sur une résistance (16), destinée à permettre lors de la phase d'extinction des LEDs de la branche (4) la décharge de l'alimentation électrique, la diode (14) permettant ainsi d'isoler la partie alimentation de la partie LEDs. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une des LEDs de la branche (4), en 10 l'espèce la LED (6), comporte une branche de dérivation (7) montée sur une capacité (8) bouclée sur la source d'alimentation (1). En outre, la LED immédiatement adjacente (5), située en amont de la LED (6), comporte également une branche de dérivation (9) montée sur une résistance (11) et une capacité 15 (10), ladite branche étant également bouclée sur la source d'alimentation (1). Enfin, ladite branche (9) comporte elle-même une branche de dérivation (12), piquée entre la résistance (11) et la capacité (10), et bouclée cette fois-ci sur le microcontrôleur (3). 20 Le fonctionnement de ce circuit va être décrit ci-après plus en détail. Lorsque les LEDs de la branche (4) sont en phase d'éclairement, c'est-à-dire en phase haute de l'alimentation carrée, le courant électrique traverse la diode (14), alors en mode passant, et va alimenter les LEDs (5) et (6), ces trois diodes générant l'intensité lumineuse. Dans la 25 mesure où les composants rajoutés, en l'espèce les capacités (8) et (10) d'une part, et la résistance (11) d'autre part génèrent un courant négligeable, le circuit fonctionne donc en mode standard. En outre, la résistance (11) limite le courant vers l'entrée du microcontrôleur à une valeur suffisamment faible pour être considérée comme négligeable. 30 Pendant la phase extinction des LEDs c'est-à-dire en phase inférieure ou plancher de l'alimentation, tout d'abord et comme déjà dit la résistance (16) décharge l'alimentation de sorte que la diode (14) isole la partie alimentation de la partie LEDs. En d'autres termes, la branche (4) n'est plus alimentée par l'alimentation électrique (1). 35 3058866 5 La capacité (8) demeure chargée pendant cette phase, générant aux bornes de la diode (5) une tension inverse typiquement de 2 Volts, assurant ainsi la polarisation en mode inversé de ladite diode (5). Cette dernière se transforme alors en source de courant, chargeant la capacité (10), préalablement déchargée par le microcontrôleur pendant une durée définie. 5 La tension ainsi obtenue, est représentative de l'intensité lumineuse ambiante existant si le dispositif d'éclairage est éteint, la diode (5) constituant alors un capteur dudit éclairage ambiant, pouvant notamment résulter de la lumière du jour ou du soleil. Dans le mode de réalisation décrit, une seule diode en l'espèce la diode (14) a été 10 représentée. Il est bien entendu qu'il peut être envisagé de prévoir une pluralité de diodes LEDs montées en série. Selon un exemple numérique, les valeurs suivantes des différents composants peuvent être retenues : 15 - résistance (16) : 680 Ohms - diode (14) : VISHAY ES1D (marque VISHAY ou autre) ; - LEDs (5) et (6) : type CREE XPEBRY (marque CREE) - résistance (11) : 3300 Ohms - capacité (8) : 220 nF 20 - capacité (10) : 4,7 nF Dans le mode de réalisation de la figure 2, le fonctionnement du dispositif d'éclairement demeure strictement identique, si ce n'est qu'il comporte une pluralité de branches de diodes d'éclairement montées en parallèle. 25 Il résulte de ce dispositif particulier un certain nombre d'avantages. Tout d'abord, ce circuit permet d'assurer la fonction première d'éclairement concomitamment avec la mesure de l'éclairement ambiant, lorsque le dispositif ne 30 fonctionne pas. On se dispense ainsi de l'utilisation d'un capteur de lumière additionnelle, et de sa connectique de raccordement, toujours plus complexe à mettre en oeuvre. 3058866 6 En outre, il peut être observé que la mesure de l'éclairement ambiant, c'est-à-dire en l'absence de fonctionnement des LEDs d'éclairage, est réalisée pendant la très courte période d'extinction des LEDs et peut donc s'intégrer facilement à un système pilotant l'intensité des LEDs en mode PWM. La mesure réalisée permet dont de connaître l'intensité lumineuse résiduelle, donc résultant de l'éclairement ambiant lorsque le dispositif d'éclairage est éteint et permet en outre de moduler alors la quantité d'énergie communiquée au dispositif d'éclairement par le microcontrôleur. Compte tenu en outre de l'architecture du circuit, cette mesure de l'éclairement ambiant (dispositif d'éclairage éteint) est réalisée dans l'espace ou dans le volume destiné à être éclairé par ledit dispositif REVENDICATIONS1. Dispositif d'éclairage intégrant au moins une branche (4) comportant au moins une diode électroluminescente (LED), alimentée par une source de courant modulé (1), elle-même pilotée par un microcontrôleur (3), caractérisé : - en ce que ladite au moins une branche (4) intègre au moins trois diodes dont au moins une diode électroluminescente (5) : - dont l'une (6) est montée en parallèle avec une capacité (8) bouclée sur la source d'alimentation électrique modulée (1) ; - dont la seconde (5), immédiatement adjacente à la précédente (6), et nécessairement constituée par une diode électroluminescente - LED, est montée en parallèle avec une branche (9) constituée d'une capacité (10) et d'une résistance (11), bouclée sur la source d'alimentation modulée (1), la branche (9) intégrant la capacité (10) et la résistance (11), étant en outre reliée au microcontrôleur (3); - dont la troisième (14), adjacente à la précédente, est raccordée à la source d'alimentation afin de s'opposer à la circulation d'un courant inverse ; - en ce qu'une résistance (16) est montée en dérivation en amont de ladite au moins une branche (4) de diodes entre la connectique d'alimentation de ladite branche et la connectique de bouclage sur la source d'alimentation modulée (1). 2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites première (5) et troisième (14) diodes sont indifféremment des diodes classiques ou des diodes électroluminescentes. 3. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que une pluralité de branches de diodes LEDs sont montées en parallèle les unes par rapport aux autres, l'une desdites branches intégrant les diodes (14,5, 6).30