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WO2014174159A1 - Dispositif d'alimentation en courant continu d'un ensemble de dispositifs d'éclairage à leds utilisés dans l'éclairage industriel et l'éclairage tertiaire - Google Patents

Dispositif d'alimentation en courant continu d'un ensemble de dispositifs d'éclairage à leds utilisés dans l'éclairage industriel et l'éclairage tertiaire Download PDF

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WO2014174159A1
WO2014174159A1 PCT/FR2013/000112 FR2013000112W WO2014174159A1 WO 2014174159 A1 WO2014174159 A1 WO 2014174159A1 FR 2013000112 W FR2013000112 W FR 2013000112W WO 2014174159 A1 WO2014174159 A1 WO 2014174159A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
lighting
leds
voltage
devices
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2013/000112
Other languages
English (en)
Inventor
Jacques Froidefond
Osvald Minghi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
D'ETUDES ET D'ECONOMIES EN ECLAIRAGE SE3 Ste
Original Assignee
D'ETUDES ET D'ECONOMIES EN ECLAIRAGE SE3 Ste
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by D'ETUDES ET D'ECONOMIES EN ECLAIRAGE SE3 Ste filed Critical D'ETUDES ET D'ECONOMIES EN ECLAIRAGE SE3 Ste
Priority to PCT/FR2013/000112 priority Critical patent/WO2014174159A1/fr
Publication of WO2014174159A1 publication Critical patent/WO2014174159A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • DC power supply device for a set of LED lighting devices used in industrial lighting and tertiary lighting
  • the field of the invention is that of the centralized DC power supply of a set of lighting devices used in industrial lighting and tertiary lighting using LED technology, this without generating harmonics or electromagnetic radiation, with a power factor of 1 and decreasing consumption.
  • Lighting is one of the latest technologies to be still largely analogically controlled. Especially in homes where the ON / OFF is the height of sophistication while each member of the household has ultra-sophisticated electronic equipment.
  • LEDs are to be replaced in their family: they are optoelectronic components of power whose evolution is logically similar to that of the microprocessors which follow the law of Moore. Indeed, LEDs double their luminous flux, every 18-24 months. Therefore, it is easy to conjecture as to the future performance of leds.
  • Lighting too, needs to be placed in a broader context. Lighting is a function that meets a need: to see in places deprived of light.
  • Led lighting is therefore a solution for the future, promising significant savings in energy, but can also generate nuisance produced by poorly adapted food.
  • LEDs light-emitting diodes
  • White LEDs of high power appeared thanks to the research of S. Nakamura in the 90s, are currently in full swing for use in particular in lighting.
  • the criteria that must be apprehended for the implementation of these LEDs are: the luminous flux, the luminous efficiency, the service life, the quality of the light, the conditions of power supply, the conditions of heat dissipation.
  • One of the major advantages of the implementation of the power LEDs is their luminous efficiency. While the typical luminous efficiency of incandescent lamps is 15 Im / W, that of LEDs is of the order of 95 to 100 Im / W which brings them closer to fluorescent sources whose typical efficiency is close to 100 im / W. moreover, this efficiency continues to increase.
  • the available electricity network is an alternating network of variable frequency depending on the country, but 50 Hz in Europe.
  • the current is distributed in France under a nominal voltage of 230 V, with a tolerance of +/- 10%, ie from 207 to 253 V.
  • LEDs The electronics associated with these new components (LEDs) have also had to adapt and propose new solutions, in order to follow this strong growth, to allow the development of new optical solutions and above all, to preserve the optical performance of LEDs. by an optimized power mode.
  • Stabilized power supplies and other controllers provide either a fixed output voltage or a constant output current.
  • the LEDs must be current-driven, that is to say that the driving electronics of the LEDs must be able to fix the current flowing through them, regardless of the number of LEDs that are placed in series.
  • FR 2919457 Electroluminescent diode supply device mainly RGB (LED);
  • EP 1411750 This patent describes a power supply system
  • EP 1555860 This patent relates to DC power supply modules for a lighting device driving electrical equipment with a rectifier, with an electrical equipment module, mechanically connected. and electrically removably to the central unit:
  • EP 2110937 This patent relates to the manufacture of an AC-DC type isolation converter in which the input current from the network is converted to obtain a direct current;
  • EP 2107859 This patent relates to the control of lighting for which LEDs are used as lighting means. According to the invention, the transforming current of the supply network is converted into a direct current on a free oscillation blocking transformer;
  • EP 2079156 This patent relates to a DC power supply device
  • EP 2079157 DC device for power supply
  • EP 2278861 This patent relates to a system for controlling power devices for lighting means
  • WO 2011001369 This patent relates to a power supply circuit that includes an LLC converter stage for converting a DC voltage input into a DC voltage output;
  • WO 20 0002199 This patent relates to an LED lighting circuit in which a periodically varying AC power supply is applied and converted into a DC power supply and converted DC power supply;
  • WO 9750168 This patent relates to an apparatus (10) delivering to a network of light-emitting diodes (12) a direct current in regulated voltage;
  • the adopted electronic devices have the disadvantage, in addition to the multiplication of costs and components used, to be generators of harmonics, electromagnetic radiation and have a bad power factor that must be compensated by capacitors ( as for the neon tubes, whether they are with ferromagnetic or electronic ballasts).
  • the present invention proposes to adapt the device that is the subject of the patents cited below, to supply DC power to a set of LED devices:
  • the object of this process mentioned in the aforementioned patents is to supply a group of discharge lamps for public lighting, situated downstream of a connection point to the 50 Hz energy network, by a unit.
  • Central which isolates it electrically from 50 Hz and which transmits to the generators associated with the lamps, a constant power in direct current whose value is independent of the fluctuations of the tension of the network 50 Hz, this value being variable according to a setpoint.
  • the Central Unit takes from the network with a low harmonic current phase sinusoidal current (patent FR 2761564).
  • the aim of the invention is to propose a solution that avoids the electrical stresses induced by the solutions usually used by directly supplying at 50 Hz the sets of LED tubes intended to replace the fluorescent tubes by accomplishing the following objectives:
  • the lighting market for LED devices made up of department stores and their associated warehouses is divided into two parts:
  • the process saves money on the manufacture of LED devices by removing the built-in AC-DC converter.
  • the method can make it possible to avoid disassembly of the strips for the suppression of ballasts and compensation capacitors.
  • this may generate subsequent interventions to eliminate the source of failure, the ballast may cause a circuit break.
  • the device is intended for lighting by LED tubes of the stores, generally classified ERP, it therefore provides an inverter allowing in case of electronic failure a direct supply in 50 Hz of all the leds tubes concerned: it eliminates the central unit of the supply circuits.
  • FIGS. 1 and 2 A particular embodiment of the invention is shown in FIGS. 1 and 2.
  • Figure 1 shows an embodiment for a single-phase AC power supply. It consists of a control unit (2) called: pilot module and a power unit (1) called power module.
  • the device is inserted directly at the output of the existing control cabinet at the power supply outlet of the lamp or tube circuits.
  • the industrial application of the invention is its use for the supply of lighting of medium and large surfaces, whether industrial or commercial, intended to be equipped with a lighting device generating significant energy savings , and therefore CO2.
  • FIG. 2 represents the operation by means of an inverter (4), making it possible to feed directly via the 50 Hz network all the devices to LEDs, which are then no longer powered by the central unit.
  • the present invention relates to a device located at the point of connection to the source of electrical energy distributed by the 50 or 60 Hz electrical network called "central unit" taking, at the 50 or 60 Hz network, a sinusoidal current in phase to feed through a dc source, a set of LED devices galvanically isolated from the 50 Hz electrical power source, supplying and injecting a constant DC power, independent of the 50 Hz mains voltage and adjustable according to one or more setpoints.
  • Each central unit comprising a control module called pilot module, associated with at least one power module corresponding to a power injected into all of the LED devices, included and adjustable between a hundred watts and at least 2000 W, the power modules can according to the nominal power to provide be coupled in parallel to the receiver assembly consisting of LED devices, this set being able to must be connected directly to the 50 Hz network.
  • pilot module associated with at least one power module corresponding to a power injected into all of the LED devices, included and adjustable between a hundred watts and at least 2000 W
  • the power modules can according to the nominal power to provide be coupled in parallel to the receiver assembly consisting of LED devices, this set being able to must be connected directly to the 50 Hz network.
  • the power module (1) comprises
  • a diode bridge in the case of a 50 or 60 Hz energy network.
  • At least one rectified voltage converter or DC voltage to a DC voltage using a transformer whose primary is connected to the rectified or continuous voltage for a time T1 depending on the operating setpoint C, the connection being established by a switch of power then interrupted for a time T2 + ts during which the energy accumulated in the primary of the transformer is transmitted to the secondary thereof through a rectifying diode supplying a storage capacitor and then all the devices to leds in direct current .
  • the conversion process used is that of the flyback, the transformer of which can cause leaks and losses when switching the switch.
  • Power supply electronics of the power card comprising a filter stage connected to a phase line and a neutral line.
  • the pilot module (2) see Figure 1 comprises:
  • T1 + (T2 + ts) Means for creating the orders addressed to the control triggers of the electronic power switches corresponding to the cycles T1 + (T2 + ts), see FIG. 3, T1 being the closing and connecting time of the primary on the energy network, T2 the discharge time of the secondary and ts the rest period for zero-current switching.
  • the pilot module receives the state of the DC voltage of the secondary: value of the voltage higher than an adjustable value up to 250V or that corresponding to a short circuit, it triggers in this case actions giving T1 the value 0 when the security of the means used imposes it (see device 3 figure 1).

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Le secteur technique de l'invention est celui d'une alimentation mutualisée, distribuant l'énergie électrique en courant continu à un ensemble de dispositifs d'éclairage utilisés dans l'éclairage industriel et l'éclairage tertiaire et mettant en oeuvre la technologie des leds, sans générer d'harmoniques, ni de rayonnement électromagnétique, avec un facteur de puissance quasi égal à 1 et en minimisant les consommations énergétiques par un éclairement adapté aux besoins.

Description

Dispositif d'alimentation en courant continu d'un ensemble de dispositifs d'éclairage à leds utilisés dans l'éclairage industriel et l'éclairage tertiaire
Le domaine de l'invention est celui de l'alimentation centralisée en courant continu d'un ensemble de dispositifs d'éclairage utilisés dans l'éclairage industriel et l'éclairage tertiaire utilisant la technologie des leds, ceci sans générer d'harmoniques, ni de rayonnement électromagnétique, avec un facteur de puissance égal à 1 et en diminuant les consommations.
L'éclairage est une des dernières technologies à être encore largement contrôlée analogiquement. Notamment chez les particuliers où le ON/OFF est le comble de la sophistication alors que chaque membre du foyer possède du matériel électronique ultrasophistiqué.
Les leds sont à replacer dans leur famille : se sont des composants optoélectroniques de puissance dont l'évolution est logiquement semblable à celle des microprocesseurs qui suivent la loi de Moore. En effet, les leds doublent leur flux lumineux, tous les 18-24 mois. Par conséquent, il est aisé de conjecturer quant aux performances futures des leds.
L'éclairage, lui aussi, doit être replacé dans un contexte plus large. Eclairer est une fonction qui répond à un besoin : celui de voir dans des lieux privés de lumière.
Les concepteurs des produits dont la fonction est « éclairer » utilisant les technologies qui sont à leur disposition, il est tout à fait logique que les produits d'éclairage adoptent les évolutions technologiques qui sont disponibles au moment de leur conception. Depuis plusieurs décennies, un mouvement de fond entraine la technologie en avant : le passage de l'analogique au numérique. Ce passage a été amorcé par les transistors dans les années 40-50 et s'est poursuivi par l'évolution des formats de stockage de contenus. Les technologies des produits de l'éclairage suivent donc le mouvement et utilisent de plus en plus les composants discrets devenus disponibles, montés en surface ou intégrés.
L'éclairage à leds est donc une solution d'avenir, prometteuse d'importantes économies d'énergies, mais pouvant aussi générer des nuisances produites par une alimentation mal adaptée.
A l'heure du développement durable, la consommation électrique et le respect de l'environnement sont les vocables qui caractérisent les diodes électroluminescentes (LED : Light Emitting Diode). D'une technologie datant des années 60, les leds constituent actuellement un ensemble vaste et éclectique dont les applications dépendent à la fois de la puissance lumineuse et de la couleur d'émission.
Les LEDs blanches de forte puissance, apparues grâce notamment aux recherches de S. Nakamura dans les années 90, sont actuellement en plein essor pour une utilisation notamment dans l'éclairage. Les critères qui doivent être appréhendés pour la mise en œuvre de ces leds sont : le flux lumineux, l'efficacité lumineuse, la durée de vie, la qualité de la lumière, les conditions d'alimentation électrique, les conditions de dissipation thermique. Un des avantages majeurs de la mise en œuvre des leds de puissance concerne leur efficacité lumineuse. Alors que l'efficacité lumineuse typique des lampes à incandescence est de 15 Im/W, celle des leds est de l'ordre de 95 à 100 Im/W ce qui les rapproche des sources à fluorescences dont l'efficacité typique est proche de 100 Im/W. de plus, cette efficacité ne cesse d'augmenter.
Depuis l'apparition des leds de puissance (>0,25W) à la fin des années 90 et notamment les leds blanches, l'optique dans différents domaines à connu une évolution spectaculaire. Ainsi, l'efficacité de ces composants, leurs dimensions et leurs modes de d'alimentation ont permis de développer et/ou d'améliorer les applications d'éclairage utilisant jusque là d'anciennes technologies (incandescence, décharges haute pression mercure).
Cependant, le réseau électrique disponible est un réseau alternatif de fréquence variable suivant les pays, mais de 50 Hz en Europe.
Par ailleurs, le courant est distribué en France sous une tension nominale de 230 V, avec une tolérance de +/- 10%, soit de 207 à 253 V.
L'électronique associée à ces nouveaux composants (les leds) a elle aussi du s'adapter et proposer de nouvelles solutions, afin de suivre cette forte croissance, de permettre le développement de nouvelles solutions optiques et surtout, de préserver les performances optiques des leds par un mode d'alimentation optimisé.
Les alimentations et autres régulateurs stabilisés délivrent soit une tension de sortie fixe soit un courant de sortie constant.
Les leds doivent être pilotées en courant, c'est-à-dire que l'électronique de pilotage des leds doit pouvoir fixer le courant qui les traverse, indépendamment du nombre de leds que l'on met en série.
Les fabricants de lampes et de tubes à leds ont développé divers types d'alimentation pour transformer ce courant alternatif en courant continu et ainsi pouvoir utiliser leurs produits directement dans les installations existantes.
Ces dispositifs ont fait par ailleurs l'objet de multiples dépôts de brevets, tels que par exemple :
• FR 2919457 : Dispositif d'alimentation de Diodes Electroluminescentes principalement RVB (LED) ;
· EP 1411750 : Ce brevet décrit un système d'alimentation en puissance ;
• EP 1555860 : Ce brevet concerne des modules d'alimentation à courant continu pour dispositif d'éclairage pilotant des équipements électriques à redresseur, avec un module d'équipement électrique, raccordé mécaniquement et électriquement de façon amovible à l'unité centrale :
• EP 2110937 : Ce brevet concerne la fabrication d'un convertisseur du type AC- DC d'isolation dans lequel le courant d'entrée provenant du réseau est converti pour obtenir un courant continu ;
• EP 2107859 : Ce brevet se rapporte à la commande d'un éclairage pour lequel on emploie des diodes lumineuses (LED) comme moyen d'éclairage. Selon l'invention, on convertit le courant de transformation du réseau d'alimentation en un courant continu sur un transformateur à blocage à oscillation libre ;
• EP 2079156 : Ce brevet concerne un dispositif d'alimentation en courant continu ;
• EP 2079157 : Dispositif à courant continu d'alimentation d'énergie ;
• EP 2278861 : Ce brevet concerne un système permettant de commander des appareils d'alimentation pour des moyens d'éclairage ;
• WO 2011001369 : Ce brevet porte sur un circuit d'alimentation électrique qui comprend un étage convertisseur LLC pour convertir une entrée en tension continue en une sortie en tension continue ;
• WO 20 0002199 : Ce brevet concerne un circuit d'éclairage à LED dans lequel une alimentation en courant alternatif qui varie périodiquement est appliquée et convertie en alimentation en courant continu et l'alimentation en courant continu convertie ;
• WO 9750168 : Ce brevet concerne un appareil (10) délivrant à un réseau de diodes électroluminescentès (12) un courant continu en tension régulée ;
• WO 2010134721 : Ce brevet concerne un circuit de correction de facteur de puissance (PFC) multicouche.
Ce dernier brevet montre bien le problème généré par tous les précédents dispositifs cités dont la fonction est de miniaturiser la transformation d'une alimentation de courant alternatif en courant continu.
Les dispositifs électroniques adoptés ont l'inconvénient, outre la multiplication des coûts et des composants utilisés, d'être des générateurs d'harmoniques, de rayonnement électromagnétique et d'avoir un mauvais facteur de puissance qu'il faut donc compenser par des condensateurs (comme d'ailleurs pour les tubes néons, qu'ils soient à ballasts ferromagnétiques ou électroniques).
La présente invention propose d'adapter le dispositif faisant l'objet des brevets cités ci après, pour alimenter en courant continu un ensemble de dispositifs à leds :
• Procédé et dispositif d'alimentation de lampes à décharge
Publication EP 0970593 (A1) - 2000-01-12 Date de priorité : 1997-03-27
• Système et appareil d'alimentation des lampes à décharge d'un réseau d'éclairage Publication FR 2761564 (A1) - 1998-10-02
Publication FR 2761564 (B1) - 2001-07-27 Date de priorité : 997-03-27
• Dispositif de protection contre les surcharges et les cours circuits d'une alimentation à courant continu
Publication FR 2941825 (A1) - 2010-08-06 Date de priorité : 2009-01-30
• Appareil concourant à la sécurité des personnes et la conservation du patrimoine dans un réseau d'énergie alimente en courant continu et galvaniquement isolé notamment en éclairage public
• Publication FR 2908242 (A1) - 2008-05-09 Date de priorité : 2006-11-03
L'objet de ce procédé évoqué dans les brevets précédemment cités est d'alimenter un groupe de lampes à décharge de l'éclairage public, situé à l'aval d'un point de raccordement au réseau d'énergie 50 Hz, par une Unité Centrale qui l'isole galvaniquement du 50 Hz et qui transmet aux générateurs associés aux lampes, une puissance constante en courant continu dont la valeur est indépendante des fluctuations de la tension du réseau 50 Hz, cette valeur étant variable suivant une consigne. L'Unité Centrale prélève au réseau avec un faible taux d'harmoniques un courant sinusoïdal en phase (brevet FR 2761564).
Le but de l'invention est de proposer une solution évitant les contraintes électriques induites par les solutions habituellement utilisées en alimentant directement en 50 Hz les ensembles de tubes à leds prévus pour remplacer les tubes fluorescents en réalisant les objectifs suivants :
• Diminuer les coûts d'installation,
• Diminuer les coûts de fonctionnement,
• Supprimer les harmoniques,
· Eviter le rayonnement électromagnétique
• Obtenir un facteur de puissance voisin de 1.
• Diminuer le nombre des composants électroniques mis en œuvre en mutualisant les fonctions de production du courant continu naturellement prévu pour circuler dans les leds et nécessaire pour réaliser les fonctions électroniques de commande et de contrôle.
• Réaliser une alimentation stabilisant le fonctionnement d'un ensemble de leds mises en série dans un tube à leds, puis en parallèle entre eux et ayant au final une caractéristique [U-l] compatible avec celle délivrée par l'unité centrale. En effet l'hyperbole est certainement la caractéristique [U-l] la plus adaptée pour un fonctionnement stable et contrôlé d'un ensemble de leds mises en série puis en parallèle et ayant des caractéristiques [U-l] statistiquement différentes et dont la variance dépend du procédé de fabrication utilisé.
• Utiliser le niveau de puissance ajustable de l'unité centrale pour régler de façon simple le niveau d'éclairement de l'ensemble des tubes à leds en conformité avec les besoins sachant le flux lumineux a pour image une puissance.
Le marché de l'éclairage des dispositifs à leds constitué par les magasins de la grande distribution et leurs entrepôts associés se divise en deux parties :
· Les installations neuves,
• Le remplacement des dispositifs d'éclairage existants (relamping).
Pour les installations neuves, le procédé permet de réaliser des économies sur la fabrication des dispositifs à leds en supprimant le convertisseur AC-DC incorporé.
Pour le relamping, le procédé peut permettre d'éviter le démontage des réglettes pour la suppression des ballasts et des condensateurs de compensation. Cependant, avec les ballasts électromagnétiques dont la durée de vie est notablement inférieure à celle des leds, cela peut générer des interventions ultérieures afin d'éliminer la source de panne, le ballast pouvant provoquer une coupure du-circuit.
Pour illustrer l'intérêt du procédé, voici les résultats de mesures que nous avons effectuées sur des tubes T8 de longueur 120 cm, respectivement néons, puis leds en alimentation avec le réseau alternatif 50 Hz, puis avec notre procédé :
• E1 : 1 tube fluo 120 cm alimentation AC 50 Hz (avec condensateur de compensation et ballast électromagnétique)
• E2 : 1 T8 120 cm alimentation AC 50 Hz leds
· E3 : 1 T8 120 cm alimentation DC leds
Figure imgf000006_0001
On constate :
Que le passage de néons en leds génère une économie de 50 % de la puissance apparente ;
Que l'alimentation en courant continu (utilisant une puissance constante) du tube à leds génère une économie supplémentaire de 80 %, soit une économie de 87 % par rapport aux tubes néons ;
Que le facteur de puissance est de 1 ;
Qu'il n'y a quasiment plus d'harmoniques (ils sont provoqués par le dispositif central de transformation AC / DC et inférieurs à 5%.
De plus, nous avons tous les avantages développés dans les brevets déposés : • Protection de court-circuit ;
• Isolement galvanique ;
• Sécurité des biens et des personnes ;
• Possibilité de dimming.
· Cos φ voisin de 1
Dans le cadre d'une installation neuve, la puissance étant réduite, cela permet de réaliser d'importantes économies de dimensionnement de câbles, et plus généralement de tout le matériel de l'installation depuis le transformateur.
La disparition des harmoniques évite également de sur dimensionner le fil de neutre.
Le dispositif est prévu pour l'éclairage par des tubes à leds des magasins, généralement classés ERP, il prévoit donc un inverseur permettant en cas de défaillance électronique une alimentation directe en 50 Hz de l'ensemble des tubes leds concernés : il élimine l'unité centrale des circuits d'alimentation.
Une réalisation particulière de l'invention est représentée dans les figures 1 et 2.
La figure 1 représente une réalisation pour une alimentation alternative en monophasé. Elle se compose d'une unité de commande (2) appelée : module pilote et d'une unité de puissance (1) appelée module puissance.
Il est ainsi possible suivant la configuration de l'installation, de commander plusieurs modules de puissance (1) avec un seul module pilote (2).
Le dispositif s'insère directement à la sortie de l'armoire de commande existante sur le départ de l'alimentation des circuits de lampes ou de tubes.
L'application industrielle de l'invention est son utilisation pour l'alimentation des éclairages de moyennes et grandes surfaces, qu'elles soient industrielles ou commerciales, destinées à être équipées d'un dispositif d'éclairage générant d'importantes économies d'énergie, et donc de CO2.
La figure 2 représente le fonctionnement par l'intermédiaire d'un inverseur (4), permettant d'alimenter directement par le réseau 50 Hz l'ensemble des dispositifs à leds ceux-ci n'étant alors plus alimentés par l'unité centrale.
La présente invention concerne un dispositif situé au point de raccordement à la source d'énergie électrique distribuée par le réseau électrique 50 ou 60 Hz appelé « unité centrale » prélevant, au réseau 50 ou 60 Hz, un courant sinusoïdal en phase pour alimenter par une source en courant continu, un ensemble de dispositifs à leds galvaniquement isolés de la source d'énergie électrique 50 Hz, fournissant et injectant une puissance constante en courant continu, indépendante de la tension efficace du réseau 50 Hz et réglable suivant une ou plusieurs consignes. Chaque unité centrale comprenant un module de commande appelé module pilote, associé à au moins un module de puissance correspondant à une puissance injectée dans l'ensemble des dispositifs à leds, comprise et réglable entre une centaine de watts et au moins 2 000 W, les modules de puissance pouvant selon la puissance nominale à fournir être couplés en parallèle sur l'ensemble récepteur constitué par les dispositifs à leds, cet ensemble pouvant si nécessaire être raccordé directement sur le réseau 50 Hz.
Le module de puissance (1) comprend
• Un pont de diode dans le cas d'un réseau d'énergie 50 ou 60 Hz.
• Au moins un convertisseur de tension redressée ou tension continue vers une tension continue, utilisant un transformateur dont le primaire est connecté à la tension redressée ou continue pendant un temps T1 dépendant de la consigne de fonctionnement C, la connexion étant établie par un interrupteur de puissance puis interrompue pendant un temps T2+ts pendant lequel l'énergie accumulée dans le primaire du transformateur est transmise au secondaire de celui-ci à travers une diode de redressement alimentant un condensateur de stockage puis l'ensemble des dispositifs à leds en courant continu. Le procédé de conversion utilisé est celui du flyback dont le transformateur peut engendrer des fuites et des pertes lors de la commutation de l'interrupteur.
• Des moyens connus pour récupérer le plus possible les fuites et les pertes de commutation.
• Des moyens d'alimentation de l'électronique de la carte puissance comprenant un étage de filtrage connecté à une ligne de phase et à une ligne de neutre.
Le module pilote (2) voir figure 1 comprend :
• Des moyens pour créer les ordres adressés aux gâchettes de commandes des interrupteurs électroniques de puissance correspondant aux cycles T1+(T2+ts), voir figure 3,T1 étant le temps de fermeture et de connexion du primaire sur le réseau d'énergie, T2 la durée de décharge du secondaire et ts le temps de repos permettant une commutation à courant nul.
• Un bloc consigne et de correction de celle ci en fonction de la tension du réseau d'énergie transmettant à chaque module puissance la consigne de fonctionnement et lui permettant d'élaborer la valeur de T1 commune à chaque module puissance.
Le module pilote reçoit l'état de la tension continue du secondaire : valeur de la tension supérieure à une valeur ajustable jusqu'à 250V ou celle correspondant à un court circuit, il déclenche dans ce cas des actions donnant à T1 la valeur 0 lorsque la sécurité des moyens utilisés l'impose (voir dispositif 3 figure 1).

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif, situé au point de raccordement à la source d'énergie électrique distribuée par le réseau électrique 50 ou 60 Hz.appelé « unité centrale » prélevant, au réseau 50 ou 60 Hz, un courant sinusoïdal en phase pour alimenter en courant continu, un ensemble de dispositifs à leds galvaniquement isolés de la source d'énergie électrique 50 Hz, fournissant et injectant une puissance constante en courant continu, indépendante de la tension efficace du réseau 50 Hz et réglable suivant une ou plusieurs consignes, caractérisé en ce que chaque unité centrale comprend un module de commande appelé module pilote, associé à au moins un module de puissance correspondant à une puissance injectée dans l'ensemble des dispositifs à leds, comprise et réglable entre une centaine de watts et au moins 2 000 W, les modules de puissance pouvant selon la puissance nominale à fournir être couplés en parallèle sur l'ensemble récepteur constitué par les dispositifs à leds, chaque dispositif à leds de cet ensemble pouvant être ou non équipé de son alimentation 50hz souvent appelée driver ou controller
2 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le module de puissance (1) comprend:
• Un pont de diodes dans le cas d'un réseau d'énergie 50 ou 60 Hz.
· Au moins un convertisseur de tension redressée ou tension continue vers une tension continue utilisant un transformateur dont le primaire est connecté à la tension redressée ou continue pendant un temps T1 dépendant de la consigne de fonctionnement C, la connexion étant établie par un interrupteur de puissance puis interrompue pendant un temps T2+ts pendant lequel l'énergie accumulée dans le primaire du transformateur est transmise au secondaire de celui-ci à travers une diode de redressement alimentant un condensateur de stockage puis l'ensemble des dispositifs à leds en courant continu. Des moyens pour récupérer le plus possible les fuites et les pertes de commutation.
• Des moyens d'alimentation de l'électronique de la carte puissance comprenant un étage de filtrage connecté à une ligne de phase et à une ligne de neutre.
3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le module pilote (2) comprend:
• Des moyens pour créer des ordres adressés à des gâchettes de commande d'interrupteurs électroniques de puissance
· Un bloc consigne et de correction de celle ci en fonction de la tension du réseau d'énergie transmettant à chaque module puissance la consigne de fonctionnement et lui permettant d'élaborer la valeur de T1 commune à chaque module puissance. -Dispositif selon les revendications 1 ,2 et 3 caractérisé en ce qu'il impose immédiatement à T1 la valeur 0, si la valeur de la tension continue du secondaire dépasse une valeur de consigne réglable inférieure à 250V, ou si le secondaire est en court circuit. Dispositif selon les revendications 1,2, 3 et 4, fournissant à l'ensemble des dispositifs à leds, connectées en série et en parallèle une caractéristique courant tension hyperbolique assurant une très grande stabilité de fonctionnement à l'ensemble générateur récepteurs, les dispositifs à leds étant ou non équipés de leur dispositif habituel d'alimentation.50 ou 60 hz
Dispositif selon les revendications 1 ,2, 3 et 4, et 5 permettant d'injecter dans
l'ensemble des dispositifs à leds une puissance en courant continu réglable permettant la variation centralisée de leur éclairérnent pour ajuster le niveau de celui-ci aux besoins requis notament lorsque les dispositifs à leds ne sont pas équipés de leur dispositif habituel d'alimentation.50 ou 60 hz Dispositif selon les revendications 1 ,2, 3 et 4, 5 et 6 permettant de limiter, en cas de de non fonctionnement d'un certain nombre de dispositifs à leds, la tension d'alimentation en courant continu, de l'ensemble des dispositifs à leds encore fonctionnels, à une valeur réglable compatible avec leur bon fonctionnement. Dispositif selon les revendications 1 ,2, 3 et 4, 5, 6 et 7 qui réalise la mutualisation des fonctons de conversion AC/DC, de protection, de variation d'éclairement des dispositifs à leds alimentés par le dispositif, rendant inutile tes alimentations 50hz de chaque dispositif à leds et diminuant fortement les pertes de chacun des dispositifs à leds en prolongeant ainsi de façon significative leur durée de vie
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