FR3053206A1 - Circuit de protection, ensemble d'eclairage et son procede de fonctionnement - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un circuit de protection (2) servant à produire un signal de commande (S) dépendant d'une température (T) à surveiller contient une borne d'alimentation (4) et une borne de base (6) pour une tension d'alimentation (UV) soumise à des fluctuations, un module de référence (8) avec un élément fixe (10a,b) ayant une tension fixe caractéristique constante (UFa,b), un module de température (16) avec un élément thermique (18) ayant une propriété électrique (20) dépendante de la température (T), et un module de transposition (32) avec une sortie (34) pour le signal de commande (S) et une règle de transposition (36) entre une tension de commande (UT) du module de température (16) et le signal de commande (S), dans lequel circuit de protection au moins deux éléments fixes (10a,b) identiques connectés en série sont des transistors montés en diodes et le module de transposition (32) est un transistor (38), les trois transistors sont identiques et le module de température (16) est un circuit diviseur de tension ohmique.

Description

DESCRIPTION L’invention concerne la protection d’un luminaire contre la surchauffe.

Les luminaires en question sont par exemple ceux utilisés pour éclairer un espace intérieur d’un véhicule, par exemple, un éclairage de cabine pour la cabine de passagers d’un avion. De tels luminaires peuvent devenir chauds en fonctionnement. Il convient pourtant d’éviter en général une surchauffe des luminaires.

On connaît la possibilité de faire fonctionner des luminaires à LED (Light Emitting Diode - diode électroluminescente) comme sources lumineuses au moyen d’une commande PWM (modulation de largeur d’impulsions). On connaît aussi une coupure commandée par logiciel de la commande PWM de LED lorsqu’une certaine température (température hmite), mesurée au moyen d’un capteur de température, est atteinte. On connaît également l’évaluation analogique d’un capteur de température au moyen d’un circuit à amplificateur opérationnel et la coupure discrète d’un circuit pilote de LED avec des transistors supplémentaires en présence d’une tension d’entrée stabilisée.

Le but de la présente invention est d’améliorer la protection d’un luminaire contre la surchauffe.

Ce but est atteint par l’invention grâce à un circuit de protection servant à produire un signal de commande dépendant d’une température à surveiller, caractérisé en ce qu’il contient : - une borne d’alimentation et une borne de base entre lesquelles, lors du fonctionnement du circuit de protection conformément à sa destination, une tension d’alimentation soumise à des fluctuations est présente, - un module de référence connecté à la borne d’alimentation et à la borne de base, le module de référence contenant au moins un élément fixe alimenté en fonctionnement par la tension d’alimentation, qui présente une tension fixe caractéristique constante, le module de référence présentant une borne de référence raccordée aux éléments fixes et une tension de référence constante corrélée aux tensions fixes étant présente en fonctionnement entre la borne de référence et la borne de base. - un module de température raccordé à la borne de référence et à la borne de base, le module de température contenant au moins un élément thermique alimenté par la tension de référence, qui est soumis, en fonctionnement, à la température à surveiller et qui présente au moins une propriété électrique dépendante de la température, le module de température présentant une borne de température raccordée aux éléments thermiques pour transposer les propriétés électriques et une tension de commande dépendante de la température étant présente en fonctionnement entre la borne de température et la borne de base, - un module de transposition connecté à la borne de température et à la borne de base, le module de transposition présentant une sortie, le signal de commande étant mis à disposition à la sortie en fonctionnement, le module de transposition présentant une règle de transposition entre la tension de commande et le signal de commande, - dans lequel les éléments fixes sont connectés entre la borne de référence et la borne de base et au moins deux éléments fixes identiques sont connectés en série entre la borne de référence et la borne de base, et l’élément fixe est un transistor monté en diode, - dans lequel le module de transposition est un transistor et le signal de commande est sa résistance collecteur-émetteur, la règle de transposition est formée par au moins une courbe caractéristique du transistor, - dans lequel les trois transistors sous la forme des deux transistors utilisés comme éléments fixes et du transistor utilisé comme module de transposition sont réalisés de manière identique, - dans lequel le module de température est un circuit diviseur de tension ohmique qui contient deux éléments résistifs ohmiques, une borne médiane située entre les éléments résistifs est connectée à la borne de température et chacun des éléments thermiques est une partie d’un des éléments résistifs ohmiques.

Ainsi, le circuit de protection selon l’invention sert à produire un signal de commande, lequel signal de commande dépend d’une température à surveiller. Ce circuit de protection contient une borne d’alimentation et une borne de base. Lors du fonctionnement du circuit de protection conformément à sa destination, une tension d’alimentation est présente entre la borne d’alimentation et la borne de base. La tension d’alimentation est soumise à des fluctuations. La tension d’alimentation est en particulier une tension continue, en particulier une tension continue d’un réseau de bord d’un avion. Les fluctuations sont en particulier des variations de l’ordre de quelques pour cent, en particulier pouvant aller jusqu’à 40 % ou jusqu’à 30 % ou jusqu’à 20 % ou jusqu’à 10 %. En particulier, la tension d’alimentation est celle d’un réseau de bord d’avion à 28 V DC. Les fluctuations habituelles se situent ici, par exemple, dans la plage de 20 à 33 volts.

Le circuit de protection contient un module de référence. Le module de référence est connecté à la borne d’alimentation et à la borne de base. « Connecter » ou « relier » signifie que l’élément concerné est relié électriquement à l’élément antagoniste directement ou par l’intermédiaire d’autres composants. Le module de référence contient au moins un élément fixe qui, en fonctionnement, est alimenté par la tension d’alimentation. « Alimentation » signifie que toute la grandeur, ici la tension d’alimentation, ou une partie de la grandeur est appliquée à l’élément concerné ou amenée à celui-ci. L’élément fixe présente une tension fixe caractéristique constante. L’élément fixe génère donc la tension fixe correspondante ou une tension fixe correspondante s’établit aux bornes de l’élément fixe lorsque celui-ci est alimenté par la tension d’alimentation. Une tension fixe « caractéristique » est à comprendre en ce sens que la tension correspondante, respectivement sa valeur, est propre à l’élément et dans une large mesure indépendante d’une grandeur d’une tension appliquée à l’élément ou d’un courant circulant à travers l’élément. Une « constance » correspondante est toujours à comprendre dans le cadre d’écarts tolérés.

Le module de référence présente une borne de référence. La borne de référence est raccordée aux éléments fixes. « Raccordé » signifie que la tension de référence a une influence sur la borne de référence, respectivement sa tension par rapport à la borne de base, respectivement est reproduite sur celle-ci ou corrélée à celle-ci. Une tension de référence est présente en fonctionnement entre la borne de référence et la borne de base. La tension de référence est par conséquent corrélée aux tensions fixes et constante. Par « corrélation » entre tensions fixes et tension de référence, il faut entendre que la tension de référence correspond soit à une tension fixe, soit à une somme des tensions fixes ou est égale à un multiple ou à une fraction quelconque, mais choisi(e) de manière fixe, de la tension fixe ou des tensions fixes. En particulier, une « constance » de la tension fixe ou de la tension de référence signifie que celle-ci ne varie que très faiblement, c’est-à-dire dans le cadre des tolérances autorisées, par rapport aux fluctuations autorisées, respectivement aux fluctuations conformes à la destination, de la tension d’alimentation. En d’autres termes, les fluctuations de la tension d’alimentation sont donc en majeure partie éliminées dans la tension de référence constante. Les fluctuations correspondantes dans la tension de référence sont au moins assez petites pour être tolérables dans le cadre des précisions souhaitées.

Le circuit de protection contient un module de température. Le module de température est connecté à la borne de référence et à la borne de base. Le module de température contient au moins un élément thermique. Chacun des éléments thermiques est alimenté par la tension de référence, c’est-à-dire qu’au moins une partie de la tension de référence lui est appliquée. Chacun des éléments thermiques est soumis, en fonctionnement, à la température à surveiller. Chacun des éléments thermiques présente au moins une propriété électrique dépendante de la température. Le module de température présente une borne de température. La borne de température est raccordée aux éléments thermiques. Une propriété électrique dépendante de la température de l’élément thermique est en particulier sa résistance et/ou sa capacité et/ou son inductance et/ou ses propriétés fréquentielles, etc. Par raccordement pour transposer les propriétés électriques de l’élément thermique sur la borne de température, respectivement la tension de commande, il faut comprendre que la propriété électrique concernée varie en fonction de la température et que cela a, en raison du raccordement, une influence sur le niveau de la tension de commande. La conséquence de ce raccordement est donc que la tension de commande est également dépendante de la température. Le raccordement sert à transposer la propriété électrique dépendante de la température sur la borne de température. La propriété électrique varie donc en cas de variation de la température. Grâce au raccordement, cette variation se traduit par une variation de la tension de commande. Une tension de commande dépendante de la température est par conséquent présente en fonctionnement entre la borne de température et la borne de base.

Le circuit de protection contient un module de transposition qui est connecté à la borne de température et à la borne de base. Le module de transposition présente une sortie. Le signal de commande est mis à disposition à la sortie en fonctionnement. Le module de transposition présente une règle de transposition entre la tension de conunande et le signal de commande.

Le module de transposition peut être un module de transposition actif qui est alors en mesure de générer le signal de conunande correspondant (contenant également de la puissance). À cet effet, le module de transposition est alimenté en particulier par la tension d’alimentation, par exemple connecté à la borne d’alimentation. La règle de transposition reproduit donc chaque tension de commande respective sur un certain signal de conunande. Comme la tension de commande dépend de la température à l’élément thermique, le signal de commande dépend lui aussi de la température à l’élément thermique. En raison de la diminution des fluctuations déjà sur la tension de référence et du fait que le traitement suivant dépend uniquement de la tension de référence, la tension de conunutation dépendante de la température est indépendante des fluctuations de la tension d’alimentation. La tension de référence est certes indépendante de la tension d’alimentation, mais elle dépend toujours de la température avec le coefficient de température connu d’environ -2 mV/Kelvin. C’est seulement en combinaison avec le module de transposition, en particulier avec un transistor de commutation (voir ci-dessous) qu’on obtient une compensation en fonction de la température en raison de ses propriétés identiques.

Le signal de commande est, par exemple, une résistance interne de la sortie (par rapport à un point de base, par exemple la borne de base), un potentiel généré à la sortie, respectivement une tension par rapport au point de base, ou un courant fourni ou absorbé à la sortie. La règle de transposition est, par exemple, une courbe caractéristique tension-résistance, tension-tension ou tension-courant. L’invention rend donc possible une protection contre la surchauffe indépendante de la tension d’entrée de luminaires, en particulier de luminaire à LED.

Cela est obtenu, par exemple en faisant en sorte, par un choix approprié du signal de commande et une connexion de circuit avec le luminaire ou avec la commande du luminaire, que le courant de fonctionnement du luminaire diminue lorsque la température augmente. La véritable performance du circuit de protection réside en l’occurrence dans l’élimination des fluctuations de la tension d’alimentation et dans la mise à disposition du signal de commande dépendant de la température qui sert quant à lui de grandeur de sortie dépendante de la température pour un circuit ou une logique placé(e) à la suite pour la commande proprement dite d’un luminaire.

Dans un mode de réalisation préféré, le signal de commande est une résistance interne du module de transposition entre la sortie et la borne de base. Si une entrée de commutation d’un élément de conunutation, par exemple la base d’un transistor, est connectée à la sortie, il est possible, par exemple en diminuant une résistance interne initiale à presque zéro, de mettre l’entrée de commutation au potentiel de la borne de base (masse) pour, à l’aide de l’élément de commutation, faire varier la luminosité du luminaire et finalement l’éteindre.

Selon l’invention, les éléments fixes sont connectés entre la borne de base et la borne de référence. En particulier, aucun autre composant n’est connecté entre la borne de base et la borne de référence. En particulier, les éléments fixes sont connectés en série. En cas de connexion en série des éléments fixes, la tension de référence est égale à la somme des tensions fixes. En particulier, le module de référence contient en plus une résistance série entre la borne de référence et la borne d’alimentation. Les éléments fixes contiennent ou sont en particulier une ou plusieurs diodes ou diodes Zener. Câblés de façon correspondante avec une résistance série, ces éléments fixes ont pour propriété de présenter à leurs bornes une tension fixe dans une très large mesure indépendante de la tension d’alimentation.

Selon l’invention, aux moins deux éléments fixes identiques sont connectés en série entre la borne de base et la borne de référence. En particulier, exactement deux éléments fixes identiques sont connectés. Des éléments fixes identiques sont en particulier tels que, connectés en série, ils génèrent chacun la même tension fixe lorsqu’ils sont parcourus par le même courant en raison de la connexion en série.

Selon l’invention, l’élément fixe est un transistor monté en diode. En particulier, le transistor est un transistor NPN. Le montage en diode est réalisé en reliant, en particulier en court-circuitant, la base du transistor et son collecteur. Un transistor monté de cette façon présente une tension fixe caractéristique en tant que tension base-émetteur.

Dans un mode de réalisation préféré, l’élément thermique est une résistance ohmique dépendante de la température dont la propriété dépendante de la température est une valeur de résistance ohmique. En particulier la résistance dépendante de la température est une résistance NTC (Négative Température Coefficient - coefficient de température négatif) dont la résistance électrique ohmique diminue lorsque la température augmente. Les résistances de ce type présentent un comportement thermique particulièrement approprié et sont disponibles dans une grande variété de modèles et à bon marché dans le commerce.

Selon l’invention, le module de température est un circuit diviseur de tension ohmique qui contient deux éléments résistifs ohmiques. Une borne médiane est située entre les éléments résistifs. La borne médiane est connectée à la borne de température. Chacun des éléments thermiques est au moins une partie d’un des éléments résistifs ohmiques. En particulier, le circuit diviseur de tension contient une seule branche avec deux résistances ohmiques individuelles, une des résistances individuelles étant l’élément thermique sous la forme d’une thermistance ohmique. En particulier, dans ce diviseur de tension, la deuxième résistance individuelle est une résistance fixe ou également une résistance dépendante de la température. En particulier, la borne médiane est reliée à la borne de température sans interposition d’autres composants. Ea résistance fixe est en particulier réglable, par exemple, une section de potentiomètre, pour pouvoir régler un point de travail du circuit diviseur de tension par rapport à une tension médiane déterminée à une température déterminée.

Dans une variante préférée de ce mode de réalisation, le circuit diviseur de tension contient donc uniquement une seule résistance dépendante de ou variable avec la température en tant qu’élément thermique entre borne de référence et borne médiane et une résistance fixe entre borne médiane et borne de base. On peut aussi imaginer le cas inverse dans lequel l’élément thermique est situé entre borne médiane et borne de base et la résistance fixe entre borne de référence et borne médiane. Un circuit diviseur de tension correspondant est particulièrement simple et économique à réaliser.

Dans un mode de réalisation préféré, le module de transposition est un circuit à valeur seuil. En fonctionnement, le circuit à valeur seuil présente un premier groupe de valeurs du signal de commande pour des tensions de commande dont les valeurs sont inférieures à une valeur limite. Pour des tensions de commande dont les valeurs sont supérieures à la valeur limite, le circuit à valeur seuil présente un deuxième groupe de valeurs du signal de commande. En d’autres termes, en fonctionnement, les signaux de commande correspondants sont générés par le circuit à valeur seuil. En particulier, le premier groupe de valeurs est une valeur constante et le deuxième groupe de valeurs une courbe décroissant continuellement à partir de la valeur constante, considéré chaque fois en fonction d’une tension de commande croissante. Étant donné que la tension de signal correspondante, à laquelle la valeur limite est atteinte, est corrélée à une température limite déterminée sur l’élément thermique, le circuit de protection délivre donc un signal de commande du premier groupe de valeurs pour des valeurs de température inférieures à une température limite et un signal de commande du deuxième groupe de valeurs au-dessus de la température limite. Ainsi, par exemple, une coupure ou la variation progressive d’un luminaire à partir de la température limite correspondante est possible par traitement du signal de commande. Dans le cas de la diminution de luminosité, il n’y a pas de coupure « brutale » du luminaire lorsque la température limite est atteinte, mais le luminaire s’assombrit progressivement à mesure que la température augmente au-dessus de la température limite. La caractéristique du module de transposition peut en particulier être adaptée à trois groupes de valeurs : dans un premier groupe de valeurs, le signal de commande est conçu de telle sorte que l’élément à commuter (en particulier un luminaire) soit complètement allumé. Dans le deuxième groupe de valeurs (W2), une réduction progressive de puissance a lieu sur l’élément (variation du luminaire), en particulier de manière quasiment linéaire. Dans le troisième groupe de valeurs (W3), l’élément est éteint.

Selon l’invention, le module de transposition est un transistor et le signal de commande sa résistance collecteur-émetteur. La règle de transposition est alors formée par les courbes caractéristiques du transistor. Le transistor est en particulier un transistor NPN dont la base est connectée à la borne médiane, l’émetteur à la borne de base et le collecteur à la sortie. Le module de transposition est essentiellement formé par une zone linéaire de la courbe caractéristique du transistor. Celui-ci peut aussi être décrit comme un actionneur linéaire.

Une autre caractéristique de l’invention est la réalisation identique des trois transistors, à savoir les deux transistors utilisés comme éléments fixes et le transistor utilisé comme module de transposition conjointement avec le diviseur de tension ohmique. La tension de référence est alors le double de la tension de seuil base-émetteur du module de transposition. Si le diviseur de tension est dimensionné de sorte qu’il présente un rapport de résistance de 1:1 à la température limite, la tension de seuil base-émetteur est aussi présente à la borne de température et le module de transposition commence à commuter, respectivement son transistor à conduire, exactement à ce point. Ainsi, le signal de commande sous la forme de la résistance collecteur-émetteur change exactement à ce point, ce qui peut facilement être transposé en début d’une variation du luminaire dans un circuit suivant.

Le but de l’invention est aussi atteint par un procédé pour générer un signal de commande dépendant d’une température à surveiller, caractérisé en ce que - une tension d’alimentation soumise à des fluctuations est mise à disposition, - une tension de référence constante est générée à partir de la tension d’alimentation à l’aide d’au moins un élément fixe présentant une tension fixe caractéristique constante, - une tension de commande, qui dépend de la température, est générée à partir de la tension de référence à l’aide d’au moins un élément thermique qui présente au moins une propriété électrique dépendante de la température, - le signal de commande est généré à partir de la tension de commande à l’aide d’une règle de transposition, - lequel procédé est mis en œuvre à l’aide d’un circuit de protection selon l’invention et tel que décrit précédemment.

Le procédé et au moins une partie de ses modes de réalisation ainsi que les avantages respectifs ont, par analogie, déjà été décrits dans le cadre du circuit de protection selon l’invention évoqué précédemment ci-dessus.

Comme indiqué ci-dessus, le procédé est un procédé pour générer un signal de commande, lequel signal de commande dépend d’une température à surveiller. Dans le procédé, une tension d’alimentation qui est soumise à des fluctuations est mise à disposition. Une tension de référence constante est générée à l’aide d’un élément fixe à partir de la tension d’alimentation. L’élément fixe présente une tension fixe caractéristique constante.

Une tension de commande, qui dépend de la température, est générée à partir de la tension de référence à l’aide d’au moins un élément thermique. L’élément thermique présente au moins une propriété électrique dépendante de la température. Enfin, le signal de commande est généré à l’aide d’une règle de transposition.

Le procédé est mis en œuvre à l’aide d’un circuit de protection selon l’invention. Les avantages mentionnés du circuit de protection sont par conséquent obtenus par analogie également pour le procédé selon l’invention.

Le but de l’invention est aussi atteint par un ensemble d’éclairage comprenant un luminaire, caractérisé en ce que l’ensemble d’éclairage contient - un circuit de protection selon l’invention et - un module de commande pour faire fonctionner le luminaire à l’aide du signal de commande, - la température à surveiller étant la température du luminaire et/ou du module de commande. L’ensemble d’éclairage et au moins des parties de ses modes de réalisation ainsi que les avantages respectifs ont, par analogie, déjà été décrits dans le cadre du procédé selon l’invention et/ou du circuit de protection selon l’invention.

Ainsi, l’ensemble d’éclairage contient un luminaire ainsi qu’un circuit de protection selon l’invention et un module de commande pour faire fonctionner le luminaire à l’aide de la tension de commutation. La température à surveiller est la température du luminaire et/ou du module de commande. Il est possible de surveiller la température de tout l’élément respectif ou bien la température d’une partie de celui-ci, par exemple d’une source lumineuse individuelle, d’un IC (Integrated Circuit - circuit intégré) ou du boîtier du luminaire ou d’une platine, respectivement d’une électronique ou d’un boîtier du module de commande.

Le fonctionnement du luminaire inclut son allumage à la puissance nominale et son extinction à la puissance nulle ainsi que sa variation (puissance partielle entre puissance nulle et puissance nominale). La variation signifie donc un fonctionnement du luminaire entre l’état éteint et l’état complètement allumé.

Dans un mode de réalisation préféré, le luminaire est un luminaire à LED. Le module de commande est un module pilote pour le luminaire, en particulier avec un transistor d’entrée pour sa conunande de puissance. Le signal de commande, respectivement la sortie de commutation, est alors amené à l’entrée de conunande, respectivement la base du transistor d’entrée avec une résistance de rappel. L’invention est ainsi applicable en particulier pour les luminaires à LED. En fonction de la commande du transistor d’entrée avec des valeurs comprises entre une résistance à forte valeur ohmique et une résistance à valeur ohmique comparativement faible de la sortie du module de transposition, le luminaire fonctionne entre 100 pour cent et 0 pour cent de sa puissance nominale. Cela permet en particulier d’allumer, d’éteindre et de faire varier la luminosité du luminaire.

Ee but de l’invention est aussi atteint par un procédé de fonctionnement d’un luminaire, caractérisé en ce que - le luminaire fonctionne sans être influencé jusqu’à une température limite prédéfinissable, - en cas de dépassement de la température limite, la luminosité du luminaire est de plus en plus atténuée à mesure que la température augmente, - lequel procédé est mis en œuvre à l’aide d’un circuit de protection selon l’invention, et/ou à l’aide d’un procédé selon l’invention, le luminaire fonctionnant et sa luminosité étant variée à l’aide du signal de commande, et/ou est mis en œuvre sur un ensemble d’éclairage, le luminaire étant le luminaire de l’ensemble d’éclairage.

Ee procédé et au moins une partie de ses modes de réalisation ainsi que les avantages respectifs ont, par analogie, déjà été décrits dans le cadre du circuit de protection et/ou de l’ensemble d’éclairage selon l’invention et/ou du procédé pour générer une tension de commutation selon l’invention.

Comme indiqué ci-dessus, le procédé sert à faire fonctionner un luminaire. Selon le procédé, le luminaire fonctionne sans être influencé jusqu’à une température limite prédéfinissable, en particulier à sa puissance nominale. En cas de dépassement de la température limite, la luminosité du luminaire est de plus en plus atténuée à mesure que la température augmente. Ea température est en particulier la température du luminaire, d’un module de commande qui commande le luminaire ou de leurs composants respectifs. « Sans être influencé » signifie que le luminaire est commandé, respectivement fonctionne, par exemple est allumé, éteint et sa luminosité variée, à volonté. À partir de la température limite, cependant, une atténuation croissante est forcée. Ee luminaire peut toujours être allumé et éteint à volonté, mais la luminosité maximale pouvant être choisie est réduite à l’état de variation maximal autorisé, respectivement la luminosité pouvant être choisie limitée à un maximum.

Selon l’invention, le procédé est mis en œuvre à l’aide d’un circuit de protection selon l’invention et/ou à l’aide d’un procédé pour générer une tension de commutation selon l’invention. Ce faisant, la tension de commutation est utilisée pour faire fonctionner le luminaire et varier sa luminosité. En variante ou en complément, le procédé est mis en œuvre sur un ensemble d’éclairage selon l’invention, le luminaire étant le luminaire de l’ensemble d’éclairage.

Les composants selon l’invention sont particulièrement adaptés pour mettre en œuvre cette variante de procédé. L’invention est basée sur les constatations et considérations suivantes, des modes de réalisation de l’invention, également en combinaison avec les modes de réalisation mentionnés ci-dessus, le cas échéant même des modes de réalisation non mentionnés, pouvant être résumés comme suit :

Dans un luminaire à LED, respectivement une platine à LED, une coupure des LED en fonction de la température doit avoir lieu à partir de 75 degrés Celsius pour garantir la protection de l’appareil. Néanmoins, l’appareil ne devrait pas être endonunagé dans la plage de température allant jusqu’à au moins 85 degrés Celsius lorsque la tension de fonctionnement (tension d’alimentation) est appliquée.

En même temps, une plage de tension d’entrée flexible est exigée (tension d’alimentation avec fluctuations), en particulier une tension continue entre 20 volts et 33 volts. Un circuit régulateur de tension ne peut pas être prévu pour des raisons de place et de coût. Un circuit pilote de LED simple peut s’acconunoder de tensions d’entrée très variables. Une protection contre la surchauffe simple, dont la caractéristique de coupure ne doit pas dépendre de la tension, respectivement de son niveau (tension d’alimentation avec fluctuations), est par contre plus difficile.

Dans les luminaires simples, qui fonctionnent par exemple sur un réseau de bord d’avion à une tension continue de 28 volts, on pourrait, comme mode de réalisation possible, renoncer à une coupure à haute température car la consonunation de puissance est la plupart du temps faible et un échauffement trop fort peut par conséquent être exclu. Des approches plus complexes, au moyen d’une PWM conunandée par logiciel et d’un capteur de température discret, sont par ailleurs imaginables. On pourrait envisager aussi d’utiliser un convertisseur de tension actif ou une stabilisation de tension pour que l’électronique suivante (évaluation de température) fonctionne à tension constante et que les fluctuations de la tension d’alimentation soient ainsi éliminées. Dans ce cas, un étage de coupure, par exemple au moyen d’une résistance NTC et d’un transistor, serait néanmoins nécessaire en plus pour réaliser la coupure exigée en cas de surchauffe. L’invention permet cependant de créer un point de référence indépendant de la tension sous la forme de la tension de référence constante, si bien qu’un élément thermique utilisé (résistance NTC) fait en sorte, lorsqu’un seuil de température prédéfinissable est atteint (dimensionnement de la résistance fixe dans le diviseur de tension ohmique), de réduire, respectivement d’abaisser à zéro, le courant dans le luminaire, respectivement les LED, par l’intermédiaire du module de transposition (circuit à transistors) et d’un circuit suivant. Lorsque la température diminue, le courant d’alimentation du luminaire, en particulier le courant de LED, augmente de nouveau. Cela protège le luminaire, respectivement les LED, de façon sûre, aussi bien en cas de température ambiante trop élevée qu’en cas d’échauffement excessif par la propre puissance dissipée.

Le circuit de protection selon l’invention est très simple et économique à réaliser, il ne nécessite qu’un petit nombre de composants et des composants simples au lieu d’une implémentation coûteuse avec un IC capteur de température et un logiciel/une PWM ou un complexe circuit à amplificateur opérationnel. L’invention est utilisable avec des commandes de LED « non intelligentes ». Au minimum, seulement six composants simples supplémentaires, à savoir trois transistors, deux résistances et une résistance NTC, sont nécessaires. Le transistor de commutation (voir ci-dessous les figures, référence 38) est le composant essentiel du circuit de protection. L’effet désiré est obtenu par le montage, du point de vue de la technique des circuits, des transistors identiques.

Selon l’invention, la transposition d’une courbe caractéristique d’un élément thermique (courbe caractéristique NTC) en commande directe d’un pilote de LED est obtenue à l’aide d’un circuit de protection stabilisé en tension (circuit à transistors). Le circuit de protection selon l’invention peut en particulier être utilisé dans un circuit pour un spot dans un éclairage intérieur d’un avion. L’invention permet une protection contre la surchauffe, indépendante de la tension d’entrée, de luminaires, en particulier de luminaires à LED, au moyen d’une résistance NTC et d’un circuit à transistors. L’invention décrit un concept de circuit électronique destiné à protéger un circuit pilote de LED contre la destruction en cas de température de fonctionnement trop élevée par réglage vers le bas du courant de fonctionnement au moyen d’un circuit de protection dépendant de la température, indépendant de la tension. D’autres caractéristiques, effets et avantages de l’invention découlent de la description ci-après d’un exemple de réalisation préféré de l’invention ainsi que des figures jointes. Sont ainsi montrés dans un dessin de principe schématique à la : figure 1 un ensemble d’éclairage selon l’invention, et à la figure 2 une courbe d’un signal de conunande en fonction de la température.

La figure 1 montre un ensemble d’éclairage 50 représenté seulement symboliquement avec un luminaire 52, ici un réseau de LED, dont une seule LED est montrée à titre d’exemple. E’ensemble d’éclairage 50 contient un module de conunande 54 servant à faire fonctionner le luminaire 52 et un circuit de protection 2. Ee module de conunande 54 est un module pilote pour le luminaire 52. Du module de conunande 54, seul un transistor avec résistance de rappel à une tension d’alimentation UV est symboliquement représenté. Le module de conunande 54 permet, à volonté, d’allumer, d’éteindre ou de faire varier la luminosité du luminaire 52.

Une température T du luminaire 52 doit être surveillée par un circuit de protection 2. Dès que la température T dépasse une température limite TG, il faut atténuer la luminosité et finalement éteindre le luminaire 52 à mesure que la température T augmente, c’est-à-dire que l’on peut toujours faire fonctionner le luminaire 52 à volonté, mais que la luminosité maximale pouvant être choisie diminue.

Le circuit de protection 2 sert à générer un signal de commande S qui dépend de la température T à surveiller. Le signal de conunande S sert quant à lui à atténuer la luminosité et éteindre le luminaire 52 au sens indiqué ci-dessus.

Le circuit de protection 2 contient une borne d’alimentation 4 et une borne de base 6. Toutes deux servent à l’alimentation avec une tension continue sous la forme d’une tension d’alimentation UV ayant une tension nominale de 28 volts qui, en fonctionnement ordinaire, est soumise à des fluctuations de 20 volts à 33 volts. La borne de base 6 est une borne de masse. La tension d’alimentation UV est donc présente entre la borne d’alimentation 4 et la borne de base 6 lors du fonctionnement du circuit de protection 2 conformément à sa destination.

Un module de référence 8, qui est suggéré sur la figure 1 par un cadre en trait discontinu, est connecté à la borne d’alimentation 4 et à la borne de base 6, respectivement entre celles-ci. Le module de référence 8 contient deux éléments fixes 10a,b. Les éléments fixes 10a,b sont dans l’exemple des éléments identiques et sont des transistors du type BC846S, réalisés ici comme deux parties d’une seule puce à deux transistors. Les éléments fixes 10a,b sous la forme de transistors sont montés chacun en diode, leurs collecteurs C respectifs étant court-circuités avec leurs bases B respectives. Chacun des éléments fixes 10a,b présente par conséquent, lorsque du courant passe par l’émetteur E et le collecteur C, une tension fixe UFa,b caractéristique, respectivement quasiment constante sur une large plage de courant, les tensions fixes UFa,b étant égales dans le cas présent. Il s’agit ici de la tension base-émetteur caractéristique des transistors.

Le module de référence 8 présente une borne de référence 12 qui est raccordée aux éléments fixes 10a,b. Dans l’exemple, uniquement les deux éléments fixes 10a,b sont connectés en série entre la borne de référence 12 et la borne de base 6 et donc raccordés à la borne de référence 12. Le module de référence 8 contient en outre une résistance série 14 unique, ici une résistance ohmique, qui est montée entre la borne de référence 12 et la borne d’alimentation 4. La résistance série 14 est dimensionnée de façon que les tensions fixes UFa,b soient suffisamment constantes, c’est-à-dire que les fluctuations des tensions fixes UFa,b soient éliminées, pour tous les flux de courant auxquels il faut s’attendre en fonctionnement ordinaire à l’occasion de toutes les fluctuations de la tension d’alimentation UV.

Les éléments fixes 10a,b sont alimentés en fonctionnement par la tension d’alimentation UV, c’est-à-dire qu’une partie de la tension d’alimentation UV s’établit aux bornes de chacun des éléments fixes 10a,b.

Entre la borne de référence 12 et la borne de base 6 est présente, en fonctionnement, une tension de référence UR qui est corrélée aux tensions fixes UFa,b. Dans le cas présent, la tension de référence UR est la somme des tensions fixes UFa,b, c’est-à-dire UR = UFa + UFb.

Fe circuit de protection 2 contient en outre un module de température 16 connecté à la borne de référence 12 et à la borne de base 6, lequel est de nouveau suggéré par un cadre en trait interrompu. Fe module de température 16 contient un élément thermique 18 qui est alimenté par la tension de référence UR (au moins une partie de la tension de référence UR chute à ses bornes) et qui, en fonctionnement, est soumis à la température T à surveiller. F’élément thermique 18 présente une propriété électrique 20 (indiquée ici seulement symboliquement) dépendante de la température T. Dans l’exemple, l’élément thermique 18 est une résistance ohmique variable avec la température, dont la propriété 20 dépendante de la température T est sa valeur de résistance ohmique. Fa résistance ohmique est une résistance NTC. Fe module de température 16 présente une borne de température 22 qui est raccordée à l’élément thermique 18. Fe raccordement est réalisé de façon que la propriété électrique 20 soit transposée sur la borne de température 22.

Dans l’exemple, le module de température 16 est un circuit diviseur de tension ohmique, respectivement un diviseur de tension ohmique qui contient deux éléments résistifs ohmiques 24a,b, une borne médiane 26 du circuit diviseur de tension entre les éléments résistifs 24a,b étant connectée à la borne de température 22, respectivement formant celle-ci. F’élément thermique 18 est au moins une partie, dans le présent exemple, l’ensemble de l’élément résistif ohmique 24a. Fe circuit diviseur de tension contient donc une seule résistance variable avec la température sous la forme de l’élément résistif 24a en tant qu’élément thermique 18 entre la borne de référence 12 et la borne médiane 26 et une résistance fixe sous la forme de l’élément résistif 24b entre la borne médiane 26 et la borne de base 6. F’élément résistif 24a est donc une unique résistance variable avec la température 28. F’élément résistif 24b est une unique résistance fixe 30.

Une tension de commande UT dépendante de la température T s’établit en fonctionnement entre la borne de température 22 et la borne de base 6.

Le circuit de protection 2 contient en outre un module de transposition 32, lui aussi indiqué par un cadre en trait interrompu, qui est connecté à la borne de température 22 et à la borne de base 6. Le module de transposition 32 présente une sortie 34, le module de transposition 32 présentant en fonctionnement une résistance interne RI (impédance de sortie) variable entre la sortie 34 et la borne de base 6. La résistance interne RI constitue un signal de commande S du circuit de protection 2. Le transistor travaille en régime linéaire, raison pour laquelle le signal de commande S est un signal de conunande (analogique), respectivement une grandeur de commande. Le module de transposition 32 contient une règle de transposition 36, ici seulement suggérée, entre la tension de commande UT et le signal de commande S.

Dans l’exemple, le module de transposition 32 est un circuit à valeur seuil qui, en fonctionnement, délivre un premier groupe de valeurs W1 du signal de commande S pour des tensions de commande UT dont les valeurs sont inférieures à une valeur limite G et un deuxième groupe de valeurs W2 du signal de commande S pour des tensions de commande UT dont les valeurs sont supérieures à la valeur limite G.

Dans l’exemple, le module de transposition 32 est également un transistor du type BC846S qui est réalisé également sous la forme d’un seul transistor d’un transistor double comme les éléments fixes 10a,b. La règle de transposition 36 est formée par les courbes caractéristiques du transistor pertinentes selon le montage. Le transistor est donc de nouveau un transistor NPN dont la base B est connectée à la borne médiane 26, l’émetteur E à la borne de base 6 et le collecteur C à la sortie 34.

La figure 2 montre sur un diagramme purement qualitatif la relation entre la tension de commande UT et le signal de commande S par rapport à la valeur limite G. Dans l’exemple, la valeur limite G est atteinte à une température limite TG de 75 degrés Celsius, respectivement à la tension de commande UT de valeur limite G qui s’établit à cette température. La valeur limite G est la valeur de la tension UT qui est atteinte à la température T sous la forme de la température limite TG.

Le fonctionnement du circuit de protection 2 va maintenant être décrit. Du fait du montage en série de deux transistors NPN sous la forme d’un transistor double, donc des éléments fixes 10a,b par rapport à la masse (borne de base 6), qui sont montés en diodes (chaque base B reliée à son propre collecteur C), un potentiel de référence, respectivement la tension de référence UR de deux fois la tension base-émetteur (UBE) des transistors NPN, est généré. En parallèle à ceux-ci, une résistance NTC sous la forme de l’élément thermique 18 est montée en série avec une résistance de référence sous la forme de la résistance fixe 30 par rapport à la masse (borne de base 6), entre lesquelles (à la borne de température 22) est connectée la base (B) d’un autre transistor NPN identique sous la forme du transistor 38, lequel intervient, par sa résistance interne RI (entre émetteur E et collecteur C), directement dans la conunande d’un transistor pilote de LED (du module de commande 54). Pour alimenter le circuit de protection 2 avec le courant minimal nécessaire, il est connecté à haute impédance, via une résistance sous la forme de la résistance série 14, à la tension d’entrée variable (fluctuations) sous la forme de la tension d’alimentation UV. Le rapport entre la résistance NTC (résistance 28) et la résistance de référence (résistance fixe 30) détermine le point de travail de la coupure thermique. Cela fonctionne de la manière suivante :

La valeur nominale de la résistance NTC est choisie nettement plus grande que celle de la résistance de référence, ici environ cinq fois plus grande. De ce fait, le transistor 38 est bloqué à température ambiante (résistance interne RI à haute impédance) et la commande de LED n’est pas influencée (car aucun courant pertinent ne circule à travers le collecteur C et l’émetteur E du transistor 38). Cela signifie que la base du transistor dans le module de commande 54 peut être portée à un potentiel quelconque pour faire fonctionner le luminaire 52 à volonté.

V A mesure que la température augmente, la valeur de résistance de la NTC (résistance 28) diminue jusqu’à atteindre la valeur de la référence (résistance fixe 30). À ce point d’équilibre, le potentiel à la base B du transistor 38 correspond très exactement à sa propre tension base-émetteur (UBE) puisque les résistances (28, 30) divisent par deux la tension de référence UR = 2 * UBE et que les transistors sous la forme des éléments fixes 10a,b et du transistor 38 sont identiques et idéalement aussi couplés thermiquement. Le transistor 38 commence à conduire (sa résistance interne RI diminue) et fait baisser le potentiel à son collecteur C, ce qui, si la température T continue à augmenter, entraîne la coupure du pilote de LED (module de commande 54). Si la température T baisse à nouveau, le transistor 38 se bloque de plus en plus (sa résistance interne RI augmente) et le pilote de LED (module de commande 54) revient à son fonctionnement normal. La précision de ce circuit ne dépend que des tolérances des composants, une dépendance de la tension d’alimentation est par contre presque totalement éliminée.

Le module de commande 54 sert à la commande ordinaire du luminaire 52. Tant que le transistor 38 est à haute impédance, cela peut avoir lieu sans entrave et il est possible d’allumer, d’éteindre ou de faire varier la luminosité du luminaire 52 à volonté. Lorsque la conductivité du transistor 38 augmente, la commande à volonté du luminaire 52 est désactivée, respectivement ignorée, et le luminaire 52 est atténué ou éteint de manière forcée. Étant donné que la résistance interne RI est à haute impédance à une température T inférieure à la température limite TG, le luminaire 52 fonctionne au maximum à sa puissance nominale. En cas de dépassement de la température limite TG, la luminosité du luminaire 52 est atténuée de manière forcée à mesure que la température T augmente et donc que la résistance interne RI diminue.

Les éléments, composants, parties et objets suivants sont référencés sur les figures des dessins annexés : 2 : circuit de protection 4 : borne d’alimentation 6 : borne de base 8 : module de référence 10a,b : éléments fixes 12 : borne de référence 14 : résistance série 16 : module de température 18 : élément thermique 20 : propriété 22 : borne de température 24a,b : élément résistif 26 : borne médiane 28 : résistance 30 : résistance fixe 32 : module de transposition 34 : sortie 36 : règle de transposition 38 : transistor 50 : ensemble d’éclairage 52 : luminaire 54 : module de commande B : base C : collecteur E : émetteur G : valeur limite RI : résistance interne S : signal de commande T : température TG : température limite UFa,b : tension fixe UR : tension de référence UT : tension de commande UV : tension d’alimentation W1,2 : groupe de valeurs

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1. Circuit de protection (2) servant à produire un signal de conunande (S) dépendant d’une température (T) à surveiller, caractérisé en ce qu’il contient : - une borne d’alimentation (4) et une borne de base (6) entre lesquelles, lors du fonctionnement du circuit de protection (2) conformément à sa destination, une tension d’alimentation (UV) soumise à des fluctuations est présente, - un module de référence (8) connecté à la borne d’alimentation (4) et à la borne de base (6), le module de référence (8) contenant au moins un élément fixe (10a,b) alimenté en fonctionnement par la tension d’alimentation (UV), qui présente une tension fixe caractéristique constante (UFa,b), le module de référence (8) présentant une borne de référence (12) raccordée aux éléments fixes (10a,b) et une tension de référence constante (UR) corrélée aux tensions fixes (UFa,b) étant présente en fonctionnement entre la borne de référence (12) et la borne de base (6), - un module de température (16) raccordé à la borne de référence (12) et à la borne de base (6), le module de température (16) contenant au moins un élément thermique (18) alimenté par la tension de référence (UR), qui est soumis, en fonctionnement, à la température (T) à surveiller et qui présente au moins une propriété électrique (20) dépendante de la température (T), le module de température (16) présentant une borne de température (22) raccordée aux éléments thermiques (18) pour transposer les propriétés électriques (20) et une tension de commande (UT) dépendante de la température (T) étant présente en fonctionnement entre la borne de température (22) et la borne de base (6), - un module de transposition (32) connecté à la borne de température (22) et à la borne de base (6), le module de transposition (32) présentant une sortie (34), le signal de commande (S) étant mis à disposition à la sortie (34) en fonctionnement, le module de transposition (32) présentant une règle de transposition (36) entre la tension de conunande (UT) et le signal de conunande (S), - dans lequel les éléments fixes (10a,b) sont connectés entre la borne de référence (12) et la borne de base (6) et au moins deux éléments fixes (10a,b) identiques sont connectés en série entre la borne de référence (12) et la borne de base (6), et l’élément fixe (10a,b) est un transistor monté en diode, - dans lequel le module de transposition (32) est un transistor (38) et le signal de commande (S) est sa résistance collecteur-émetteur, la règle de transposition (36) est formée par au moins une courbe caractéristique du transistor, - dans lequel les trois transistors sous la forme des deux transistors utilisés comme éléments fixes et du transistor utilisé comme module de transposition sont réalisés de manière identique, - dans lequel le module de température (16) est un circuit diviseur de tension ohmique qui contient deux éléments résistifs ohmiques (24a,b), une borne médiane (26) située entre les éléments résistifs (24a,b) est connectée à la borne de température (22) et chacun des éléments thermiques (18) est une partie d’un des éléments résistifs ohmiques (24a,b).
2. 2. Circuit de protection (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande (S) est une résistance interne du module de transposition (32) entre la sortie (34) et la borne de base (6).
3. 3. Circuit de protection (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément thermique (18) est une résistance ohmique variable avec la température dont la propriété électrique (20) dépendante de la température (T) est sa valeur de résistance ohmique.
4. 4. Circuit de protection (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit diviseur de tension contient une seule résistance variable avec la température (18) en tant qu’élément thermique (18) entre la borne de référence (12) et la borne médiane (22) et une résistance fixe (30) entre la borne médiane (26) et la borne de base (6).
5. 5. Circuit de protection (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de transposition (32) est un circuit à valeur seuil qui, en fonctionnement, présente un premier groupe de valeurs (Wl) du signal de commande (S) pour des tensions de commande (UT) dont les valeurs sont inférieures à une valeur limite (G) et un deuxième groupe de valeurs (W2) du signal de commande (S) pour des tensions de commande (UT) dont les valeurs sont supérieures à la valeur limite (G).
6. 6. Procédé pour générer un signal de commande (S) dépendant d’une température (T) à surveiller, caractérisé en ce que - une tension d’alimentation (UV) soumise à des fluctuations est mise à disposition, - une tension de référence constante (UR) est générée à partir de la tension d’alimentation (UV) à l’aide d’au moins un élément fixe (10a,b) présentant une tension fixe caractéristique constante (UFa,b), - une tension de commande (UT), qui dépend de la température (T), est générée à partir de la tension de référence (UR) à l’aide d’au moins un élément thermique (18) qui présente au moins une propriété électrique (20) dépendante de la température (T), - le signal de conunande (S) est généré à partir de la tension de conunande (UT) à l’aide d’une règle de transposition (36), - lequel procédé est mis en œuvre à l’aide d’un circuit de protection (2) selon Tune des revendications 1 à 5.
7. 7. Ensemble d’éclairage (50), comprenant un luminaire (52), caractérisé en ce que l’ensemble d’éclairage (50) contient - un circuit de protection (2) selon l’une des revendications 1 à 5, et - un module de commande (54) pour faire fonctionner le luminaire (52) à l’aide du signal de commande (S), - la température (T) à surveiller étant la température du luminaire et/ou du module de commande (54).
8. 8. Procédé de fonctionnement d’un luminaire (52), caractérisé en ce que - le luminaire fonctionne sans être influencé jusqu’à une température limite (TG) prédéfinissable, - en cas de dépassement de la température limite (TG), la luminosité du luminaire (52) est de plus en plus atténuée à mesure que la température (T) augmente, - lequel procédé est mis en œuvre à l’aide d’un circuit de protection (2) selon Tune des revendications 1 à 5, et/ou à l’aide d’un procédé selon la revendication 6, le luminaire (52) fonctionnant et sa luminosité étant variée à l’aide du signal de commande (S), et/ou est mis en œuvre sur un ensemble d’éclairage (50), le luminaire (52) étant le luminaire de l’ensemble d’éclairage (50).