FR2814906A1 - LIGHTING MEANS CONTROL DEVICE - Google Patents
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Abstract
Description
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Dispositif de commande de moyens d'éclairage
L'invention se rapporte à un dispositif de commande de moyens d'éclairage. L'invention trouve une utilité particulière pour des moyens d'éclairage par transparence utilisés dans des équipements électroniques installés à bord de cockpits d'aéronefs. Il est bien entendu que l'invention peut être mise en oeuvre pour commander tous moyens d'éclairage utilisant des diodes électroluminescentes quelle que soit l'utilisation de ces moyens d'éclairage. Lighting means control device
The invention relates to a device for controlling lighting means. The invention finds particular utility for transparency lighting means used in electronic equipment installed on board aircraft cockpits. It is understood that the invention can be implemented to control any lighting means using light-emitting diodes whatever the use of these lighting means.
Un cockpit d'aéronef est en général équipé de moyens délivrant une tension de consigne générale permettant de commander l'ensemble des moyens d'éclairage du cockpit. Cette tension de consigne peut, par exemple, varier en fonction d'une mesure de la luminosité ambiante. Par ailleurs, il est courant de rencontrer, dans un même cockpit, à la fois des équipements utilisant des lampes et d'autres, des diodes électroluminescentes. Cette disparité est, par exemple, due au remplacement de certains équipements anciens utilisant des lampes par des équipements plus récents équipés de diodes électroluminescentes. An aircraft cockpit is generally equipped with means delivering a general reference voltage making it possible to control all of the cockpit lighting means. This setpoint voltage can, for example, vary according to a measurement of the ambient brightness. Furthermore, it is common to find, in the same cockpit, both equipment using lamps and others, light-emitting diodes. This disparity is, for example, due to the replacement of certain old equipment using lamps by more recent equipment equipped with light-emitting diodes.
En utilisant la tension de consigne générale pour alimenter à la fois les équipements utilisant des lampes et ceux utilisant des diodes électroluminescentes, on obtient un écart notable de luminosité entre ces deux types d'équipement lorsque la tension de consigne varie. En effet, pour une lampe, la luminosité évolue en fonction de la tension appliquée à la lampe en suivant une courbe que l'on peut approximer par une fonction puissance. En revanche, pour une diode électroluminescente, la luminosité évolue en fonction de la tension appliquée à la diode en suivant une courbe sensiblement linéaire. L'écart entre ces deux courbes explique des problèmes d'ergonomie que ressent, par exemple, un pilote d'aéronef face à des équipements dont la luminosité relative diffère lorsque la tension de consigne générale varie. By using the general setpoint voltage to supply both the equipment using lamps and those using light-emitting diodes, a significant difference in brightness is obtained between these two types of equipment when the setpoint voltage varies. Indeed, for a lamp, the brightness changes as a function of the voltage applied to the lamp by following a curve which can be approximated by a power function. On the other hand, for a light-emitting diode, the brightness changes as a function of the voltage applied to the diode by following a substantially linear curve. The difference between these two curves explains ergonomic problems experienced, for example, by an aircraft pilot when faced with equipment whose relative brightness differs when the general setpoint voltage varies.
L'invention a pour but de pallier ce problème en proposant un dispositif de commande de moyens d'éclairage comportant des diodes électroluminescentes dont la luminosité évolue sensiblement comme celle d'une lampe lorsque la diode est alimentée par une même tension de consigne variable. The object of the invention is to overcome this problem by proposing a device for controlling lighting means comprising light-emitting diodes, the brightness of which changes substantially like that of a lamp when the diode is supplied by the same variable reference voltage.
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Pour atteindre ce but, l'invention a pour objet un dispositif de commande de moyens d'éclairage, comportant des diodes électroluminescentes, dispositif recevant une tension de consigne et délivrant une tension de sortie commandant les moyens d'éclairage, caractérisé en ce que la tension de sortie est une fonction linéaire continue de la tension de
consigne et en ce que la fonction comporte au moins une rupture de pente. To achieve this object, the invention relates to a device for controlling lighting means, comprising light-emitting diodes, device receiving a set voltage and delivering an output voltage controlling the lighting means, characterized in that the output voltage is a continuous linear function of the voltage of
setpoint and in that the function includes at least one slope break.
Le fait de permettre le remplacement de lampes à incandescence par des diodes électroluminescentes permet notamment : d'augmenter la durée de vie des moyens d'éclairage, 'de réduire l'énergie calorifique dégagée par les moyens d'éclairage, 'die réduire la consommation électrique des moyens d'éclairage. The fact of allowing the replacement of incandescent lamps by light-emitting diodes makes it possible in particular: to increase the life of the lighting means, 'to reduce the heat energy released by the lighting means,' to reduce consumption electric lighting means.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention, description illustrée par le dessin joint dans lequel : . la figure 1 représente un schéma électronique mettant en oeuvre l'invention, . la figure 2 représente un mode de réalisation avantageux des moyens d'éclairage. The invention will be better understood and other advantages will appear on reading the detailed description of an embodiment of the invention, description illustrated by the attached drawing in which: FIG. 1 represents an electronic diagram implementing the invention,. FIG. 2 represents an advantageous embodiment of the lighting means.
La figure 1 représente plusieurs cadres remplissant chacun une fonction particulière. Le cadre 1 reçoit sur une première entrée 2 la tension de consigne générale d'éclairage et sur une deuxième entrée 3 une première
tension de référence. Le cadre 1 effectue un décalage de la tension de consigne par rapport à la tension de référence. Le résultat de ce décalage est présent sur une sortie 4 du cadre 1. FIG. 1 represents several frames each fulfilling a particular function. The frame 1 receives on a first input 2 the general lighting setpoint voltage and on a second input 3 a first
reference voltage. Frame 1 shifts the setpoint voltage relative to the reference voltage. The result of this offset is present on an output 4 of frame 1.
Plus précisément, l'entrée 2, laquelle reçoit la tension de consigne, est reliée à l'entrée non inverseuse 5 d'un amplificateur opérationnel 6 par l'intermédiaire d'une résistance 7. L'entrée non inverseuse 5 est elle-même reliée à une masse 8 par l'intermédiaire d'une résistance 9. More specifically, the input 2, which receives the setpoint voltage, is connected to the non-inverting input 5 of an operational amplifier 6 via a resistor 7. The non-inverting input 5 is itself connected to a ground 8 via a resistor 9.
Les résistances 7 et 9 forment un diviseur de tension à l'entrée duquel est appliquée la tension de consigne et dont la sortie est reliée à l'entrée non inverseuse 5. L'entrée inverseuse 10 de l'amplificateur opérationnel 6 reçoit
la première tension de référence, présente sur l'entrée 3, par l'intermédiaire d'une résistance 11. La sortie 4 du cadre 1 est formée par la sortie de l'amplificateur opérationnel 6. La sortie 4 est reliée à l'entrée inverseuse 10 Resistors 7 and 9 form a voltage divider at the input of which the set voltage is applied and the output of which is connected to the non-inverting input 5. The inverting input 10 of the operational amplifier 6 receives
the first reference voltage, present on input 3, via a resistor 11. The output 4 of frame 1 is formed by the output of the operational amplifier 6. The output 4 is connected to the input inverting machine 10
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par l'intermédiaire d'une résistance 12. On choisit par exemple de donner aux quatre résistances 7, 9, 11 et 12 la même valeur afin que les composants présents au cadre 1 effectuent un simple décalage de la tension présente à la sortie 4 par rapport à la tension de consigne présente sur l'entrée 2. Le décalage est alors sensiblement égal à la valeur de la première tension de référence présente à l'entrée 3 du cadre 1.
by means of a resistor 12. For example, we choose to give the four resistors 7, 9, 11 and 12 the same value so that the components present in frame 1 simply offset the voltage present at output 4 by relative to the setpoint voltage present on input 2. The offset is then substantially equal to the value of the first reference voltage present at input 3 of frame 1.
L'entrée du cadre 20 est reliée à la sortie 4 du cadre 1 et portera, par commodité, le même repère topologique 4 pour la suite de la description. Le cadre 20 reçoit, en outre, une seconde tension de référence sur une entrée 21, tension de référence, qui peut avantageusement être confondue avec la première tension de référence. Une sortie 22 du cadre 20 délivre une tension fonction linéaire de la tension présente sur l'entrée 4 du cadre 20. The input of the frame 20 is connected to the outlet 4 of the frame 1 and will, for convenience, bear the same topological reference 4 for the following description. The frame 20 also receives a second reference voltage on an input 21, reference voltage, which can advantageously be confused with the first reference voltage. An output 22 of the frame 20 delivers a voltage which is a linear function of the voltage present on the input 4 of the frame 20.
Cette fonction linéaire est continue et présente au moins une rupture de pente de telle sorte à approximer au mieux une fonction de type puissance. This linear function is continuous and has at least one slope break so as to best approximate a power type function.
Plus précisément, l'entrée 4 du cadre 20 est reliée à la masse 8 par l'intermédiaire de deux résistances 23 et 24 reliées en série. Le point commun des deux résistances 23 et 24 forme la sortie 22 du cadre 20. A cette sortie 22 sont également reliés des moyens 25, 26 générant un courant inversement proportionnel à la tension de l'entrée 4 sans que ce courant puisse devenir négatif. Ce courant circule des moyens 25, 26, générateurs de courant, vers la masse 8 en traversant la résistance 24, ce qui tend à faire croître la tension de la sortie 22. La rupture de pente est obtenue lorsque le courant issu des moyens 25,26 s'annule. More specifically, the input 4 of the frame 20 is connected to the ground 8 via two resistors 23 and 24 connected in series. The common point of the two resistors 23 and 24 forms the output 22 of the frame 20. To this output 22 are also connected means 25, 26 generating a current inversely proportional to the voltage of the input 4 without this current being able to become negative. This current flows from the means 25, 26, current generators, to the ground 8 by crossing the resistor 24, which tends to increase the voltage of the output 22. The slope break is obtained when the current from the means 25, 26 is canceled.
Au cadre 20, on a représenté des premiers moyens 25 et des seconds moyens 26 générant tous deux un courant inversement proportionnel à la tension de l'entrée 4. Chacun des moyens 25 et 26 assure une rupture de pente lorsque le courant qu'il génère s'annule. Afin que chacun des moyens 25 et 26 assure une rupture de pente pour une valeur différente de la tension du point 4, les premiers moyens 25 et les seconds moyens 26 seront définis de telle sorte que le courant que chacun des moyens génère s'annule pour des valeurs différentes de la tension du point 4. In box 20, first means 25 and second means 26 are shown, both generating a current inversely proportional to the voltage of the input 4. Each of the means 25 and 26 ensures a break in slope when the current which it generates cancels. So that each of the means 25 and 26 ensures a break in slope for a value different from the voltage of point 4, the first means 25 and the second means 26 will be defined so that the current that each of the means generates is canceled out. different values of the voltage from point 4.
Les moyens 25 et 26, représentés sur la figure 1, sont au nombre de deux. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ce nombre et il est possible d'en réaliser autant que nécessaire, afin d'adapter la fonction The means 25 and 26, shown in Figure 1, are two in number. It is understood that the invention is not limited to this number and it is possible to make as many as necessary, in order to adapt the function
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linéaire continue au besoin. Plus les moyens générant un courant seront nombreux, plus on se rapprochera de la fonction idéale qui, dans notre cas, est de type puissance. On prendra bien entendu soin de répartir les ruptures de pente, tout au long de l'étendue utile, balayée par la fonction. continuous linear as required. The more the means generating a current, the closer we are to the ideal function which, in our case, is of the power type. We will of course take care to distribute the slope breaks, throughout the useful area, swept by the function.
Dans l'exemple de réalisation représenté figure 1, les moyens 25 comportent une résistance 30 reliée à l'un de ses points de raccordement à la sortie 22 et à l'autre de ses points à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 31. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 31 est,
par ailleurs, reliée à la cathode d'une diode 32 dont l'anode est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 31. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 31 est, quant à elle, reliée à une source 33 de potentiel de référence. Dans cet exemple de réalisation, le courant circulant dans la résistance 30 s'annule lorsque la tension de la sortie 22 devient
sensiblement égale à la tension de la source 33. Lorsque la tension de la sortie 22 est sensiblement supérieure à la tension de la source 33, la diode 32 ne conduit plus et aucun courant ne circule dans la résistance 30. In the embodiment shown in FIG. 1, the means 25 comprise a resistor 30 connected to one of its connection points at the output 22 and to the other of its points at the inverting input of an operational amplifier 31 The inverting input of the operational amplifier 31 is,
in addition, connected to the cathode of a diode 32 whose anode is connected to the output of the operational amplifier 31. The non-inverting input of the operational amplifier 31 is, in turn, connected to a source 33 of reference potential. In this exemplary embodiment, the current flowing in the resistor 30 is canceled when the voltage of the output 22 becomes
substantially equal to the voltage of the source 33. When the voltage of the output 22 is substantially greater than the voltage of the source 33, the diode 32 no longer conducts and no current flows through the resistor 30.
Lorsque la tension de la sortie 22 est sensiblement inférieure à la tension de la source 33, la diode 32 conduit et le courant dans la résistance 30 est proportionnel à la différence de potentiel entre la tension de la source 33 et la tension de la sortie 22. When the voltage of the output 22 is significantly lower than the voltage of the source 33, the diode 32 conducts and the current in the resistor 30 is proportional to the potential difference between the voltage of the source 33 and the voltage of the output 22 .
Les moyens 26 comportent une résistance 34, un amplificateur opérationnel 35 ainsi qu'une diode 36. Les trois composants 34,35 et 36 sont reliés entre eux comme ceux des moyens 25 et le point de connexion de la résistance 34 non relié à l'amplificateur opérationnel 35 est relié à la sortie 22. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 35 est relié à une source 37 de potentiel de référence dont la tension est, par exemple, supérieure à la tension de la source 33. The means 26 include a resistor 34, an operational amplifier 35 and a diode 36. The three components 34, 35 and 36 are interconnected like those of the means 25 and the connection point of the resistor 34 not connected to the operational amplifier 35 is connected to output 22. The non-inverting input of operational amplifier 35 is connected to a source 37 of reference potential whose voltage is, for example, greater than the voltage of source 33.
On peut, par exemple, réaliser les sources 33 et 37, et éventuellement d'autres sources si besoin est, en fonction du nombre de moyens générant un courant, à l'aide de la seconde tension de référence présente sur l'entrée 21 du cadre 20. On relie l'entrée 21 à la masse 8 par l'intermédiaire de plusieurs résistances 38,39 et 40 reliées en série. La résistance 38 est reliée entre l'entrée 21 et la source 37. La résistance 39 est reliée entre la source 37 et la source 33. La résistance 40 est reliée entre la source 33 et la masse 8. Une ou plusieurs de ces résistances 38,39, 40 One can, for example, make sources 33 and 37, and possibly other sources if necessary, depending on the number of means generating a current, using the second reference voltage present on input 21 of the frame 20. The input 21 is connected to the ground 8 via several resistors 38, 39 and 40 connected in series. The resistor 38 is connected between the input 21 and the source 37. The resistor 39 is connected between the source 37 and the source 33. The resistor 40 is connected between the source 33 and the ground 8. One or more of these resistors 38 , 39, 40
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peuvent avantageusement être des résistances variables afin de permettre un réglage fin des tensions de chaque source 33 ou 37.
can advantageously be variable resistors in order to allow fine adjustment of the voltages of each source 33 or 37.
Lorsque la tension de l'entrée 4 du cadre 20 est nulle, la tension de la sortie 22 est positive. Ceci est dû aux courants générés par chacun des moyens 25 et 26. Il est avantageux de prévoir des moyens 50 permettant de décaler la tension de la sortie 22 du cadre 20 afin d'obtenir une tension égale
à la tension de la sortie 22 à laquelle on retranche la valeur de la tension de la sortie 22 lorsque la tension de l'entrée 4 est nulle. When the voltage of the input 4 of the frame 20 is zero, the voltage of the output 22 is positive. This is due to the currents generated by each of the means 25 and 26. It is advantageous to provide means 50 for shifting the voltage of the output 22 of the frame 20 in order to obtain an equal voltage
at the voltage of output 22 to which the value of the voltage of output 22 is subtracted when the voltage of input 4 is zero.
Les moyens 50 peuvent comporter un amplificateur opérationnel 51 dont l'entrée non inverseuse est reliée à la sortie 22 du cadre 20. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51 est reliée à une troisième tension de référence, présente sur une entrée 52 du cadre 50 par l'intermédiaire d'une résistance 53. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51 est, par ailleurs, reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 51 par l'intermédiaire d'une résistance 54. La tension décalée est disponible à la sortie de l'amplificateur opérationnel 51. La valeur du
décalage ainsi qu'un éventuel coefficient de proportionnalité entre la tension de la sortie de l'amplificateur opérationnel 51 et la tension de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51 sont déterminés en fonction des valeurs de la troisième tension de référence et des valeurs des résistances 53 et 54. The means 50 may include an operational amplifier 51 whose non-inverting input is connected to the output 22 of the frame 20. The inverting input of the operational amplifier 51 is connected to a third reference voltage, present on an input 52 of the frame 50 by means of a resistor 53. The inverting input of the operational amplifier 51 is moreover connected to the output of the operational amplifier 51 by means of a resistor 54. The offset voltage is available at the output of the operational amplifier 51. The value of
offset as well as a possible proportionality coefficient between the voltage of the output of the operational amplifier 51 and the voltage of the non-inverting input of the operational amplifier 51 are determined according to the values of the third reference voltage and the resistance values 53 and 54.
Des moyens d'éclairage 60, comportant à titre d'exemple quatre diodes électroluminescentes 61 reliées en série, sont commandés par la tension décalée disponible en sortie de l'amplificateur opérationnel 51. Cette
commande se fait avantageusement par intermédiaire de moyens 70 permettant de générer un courant sensiblement proportionnel à la tension décalée. Les moyens 70 comportent par exemple un transistor 71 bipolaire de type NPN dont la base est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 51 et dont l'émetteur est relié à la masse 8 par l'intermédiaire d'une résistance 72. L'émetteur du transistor 71 est par ailleurs relié à la borne de
la résistance 54, borne non reliée à l'entrée Inverseuse de l'amplificateur opérationnel 51. Le collecteur du transistor 71 est relié aux moyens d'éclairage et plus précisément à une cathode d'une première diode 61. L'anode de cette première diode 61 est reliée à la cathode d'une seconde diode 61 et ainsi de suite jusqu'à l'anode de la dernière diode 61 qui est Lighting means 60, comprising for example four light-emitting diodes 61 connected in series, are controlled by the offset voltage available at the output of the operational amplifier 51. This
control is advantageously carried out by means 70 making it possible to generate a current substantially proportional to the offset voltage. The means 70 comprise, for example, a bipolar NPN transistor 71, the base of which is connected to the output of the operational amplifier 51 and the emitter of which is connected to ground 8 via a resistor 72. The emitter of transistor 71 is also connected to the terminal of
the resistor 54, terminal not connected to the inverting input of the operational amplifier 51. The collector of the transistor 71 is connected to the lighting means and more precisely to a cathode of a first diode 61. The anode of this first diode 61 is connected to the cathode of a second diode 61 and so on until the anode of the last diode 61 which is
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reliée à une source de potente ! positif. Le courant maximum susceptible de circuler dans les diodes 61 est déterminé par la valeur de la résistance 72. Le courant est modulé en fonction de la tension appliquée à la base du transistor 71.
connected to a source of potential! positive. The maximum current likely to flow in the diodes 61 is determined by the value of the resistor 72. The current is modulated as a function of the voltage applied to the base of the transistor 71.
La figure 2 représente une variante de réalisation avantageuse des moyens d'éclairage 60. Comme dans la variante représentée figure 1, les moyens 60 représentés figure 2 comportent en série plusieurs diodes 61. FIG. 2 represents an advantageous alternative embodiment of the lighting means 60. As in the variant represented in FIG. 1, the means 60 represented in FIG. 2 comprise in series several diodes 61.
En revanche, figure 2 plusieurs diodes électroluminescentes 62, ici deux, sont reliées en parallèle avec chacune des diodes 61 mentionnée précédemment. Dans un groupe de diodes reliées en parallèle, les anodes
de toutes les diodes sont reliées entre elles et il en est de même pour les cathodes. On obtient ainsi plusieurs groupes de diodes reliés en série, chaque groupe comportant plusieurs diodes reliées en parallèle de telle sorte qu'un courant puisse circuler dans chaque diode 61 et 62. Ainsi, même en cas de dysfonctionnement d'une diode d'un groupe, lorsqu'aucun courant ne peut y circuler, le courant peut néanmoins circuler dans les autres diodes du groupe. La luminosité émise par une diode étant sensiblement proportionnelle au courant qui la traverse. S ! une diode d'un groupe n'éclaire pas, les autres diodes du même groupe compensent sensiblement la perte de luminosité de la diode éteinte. La figure 2 représente trois groupes de trois diodes. Il est bien entendu que le nombre de groupe ainsi que le nombre de diodes par groupe ne sont donnés qu'à titre d'exemple.On the other hand, in FIG. 2, several light-emitting diodes 62, here two, are connected in parallel with each of the diodes 61 mentioned above. In a group of diodes connected in parallel, the anodes
of all the diodes are interconnected and the same is true for cathodes. Several groups of diodes connected in series are thus obtained, each group comprising several diodes connected in parallel so that a current can flow in each diode 61 and 62. Thus, even in the event of a diode of a group malfunctioning , when no current can flow there, the current can nevertheless flow in the other diodes of the group. The luminosity emitted by a diode being appreciably proportional to the current which crosses it. S! one diode in a group does not light up, the other diodes in the same group substantially compensate for the loss of luminosity of the extinguished diode. Figure 2 shows three groups of three diodes. It is understood that the number of groups as well as the number of diodes per group are given only by way of example.
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WO2002028147A1 (en) | 2002-04-04 |
FR2814906B1 (en) | 2003-06-27 |
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