FR3058570A1 - Source lumineuse a unites electroluminescentes avec fonction de detection - Google Patents

Source lumineuse a unites electroluminescentes avec fonction de detection Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une source lumineuse (6) comprenant une pluralité d'unités électroluminescentes, la pluralité comprenant au moins un premier ensemble (2) d'unités électroluminescentes aptes à émettre un flux lumineux et au moins un deuxième ensemble (3) d'unités électroluminescentes aptes à détecter de la lumière pour moduler le flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 058 570 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 60931
COURBEVOIE © Int Cl8 : H 01 L 31/153 (2017.01), B 60 Q 1/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 10.11.16. (® Demandeur(s) : VALEO VISION Société par actions
(® Priorité : simplifiée — FR.
@ Inventeur(s) : ALBOU PIERRE, ZOJCESKI
ZDRAVKO, ROUCOULES CHRISTINE et SEIF
(43) Date de mise à la disposition du public de la LOTHAR.
demande : 11.05.18 Bulletin 18/19.
®) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(® Références à d’autres documents nationaux (73) Titulaire(s) : VALEO VISION Société par actions sim-
apparentés : plifiée.
®) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : VALEO VISION Société anonyme.
LU SOURCE LUMINEUSE A UNITES ELECTROLUMINESCENTES AVEC FONCTION DE DETECTION.
(üq) L'invention concerne une source lumineuse (6) comprenant une pluralité d'unités électroluminescentes, la pluralité comprenant au moins un premier ensemble (2) d'unités électroluminescentes aptes à émettre un flux lumineux et au moins un deuxième ensemble (3) d'unités électroluminescentes aptes à détecter de la lumière pour moduler le flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble.
FR 3 058 570 - A1
i
Source lumineuse à unités électroluminescentes avec fonction de détection
La présente invention présente une source lumineuse d’un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation, pour un véhicule automobile susceptible d’émettre un faisceau de rayons lumineux selon un axe longitudinal.
L’invention concerne plus particulièrement le contrôle de l’intensité du flux lumineux issu d’une source lumineuse.
Les sources de lumière utilisées pour l’éclairage et la signalisation dans les véhicules automobiles sont de plus en plus fréquemment constituées par des diodes électroluminescentes, notamment pour des avantages d’encombrement et d’autonomie par rapport à des sources de lumière classiques. L’utilisation de diodes électroluminescentes dans les modules d’éclairage et/ou de signalisation a permis en outre aux acteurs du marché (fabricant d’automobiles et concepteur de dispositifs d’éclairage et/ou de signalisation) d’apporter une touche créative à la conception de ces dispositifs, notamment pour l’utilisation d’un nombre toujours plus grand de ces diodes électroluminescentes pour réaliser des effets optiques.
Il est toutefois souhaitable de pouvoir contrôler avec précision le flux lumineux issu de la source de lumière.
A cet effet, il peut être prévu de placer un capteur de lumière en sortie du dispositif d’éclairage, afin d’éventuellement ajuster un courant d’alimentation de la source de lumière. Toutefois, non seulement une telle solution est encombrante, mais elle est fondée en plus sur des mesures d’intensité lumineuse imprécises, car requérant l’isolation du capteur de toutes les autres sources de lumière et ainsi que le calibrage du capteur.
La présente invention vient améliorer la situation.
Un premier aspect de l’invention concerne une source lumineuse comprenant une pluralité d'unités électroluminescentes, la pluralité comprenant au moins un premier ensemble d’unités électroluminescentes aptes à émettre un flux lumineux et au moins un deuxième ensemble d’unités électroluminescentes aptes à détecter de la lumière pour moduler le flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble.
On entend par « moduler le flux lumineux », toute commande appliquée au flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble, par exemple par le contrôle de l’alimentation électrique dispensée aux unités électroluminescentes. En variante, le flux lumineux peut être contrôlé par l’application de filtres plus ou moins opaques, et la modulation intervient alors sur l’opacité des filtres.
L’invention tire ainsi partie des propriétés intrinsèques des unités électroluminescentes qui peuvent être utilisées à la fois comme émetteur ou capteur de lumière. La source lumineuse possède ainsi son propre capteur intégré, pour mesurer sa propre intensité lumineuse ou pour mesurer une intensité lumineuse ambiante lorsque les unités électroluminescentes du premier ensemble ne sont pas alimentées. L’encombrement est ainsi réduit et la mesure de l’intensité lumineuse est améliorée, en particulier la mesure de l’intensité lumineuse issue des unités électroluminescentes du premier ensemble.
Selon un mode de réalisation, les unités électroluminescentes du premier ensemble sont des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.
De tels bâtonnets électroluminescents permettent la réalisation de fonctions complexes d’éclairage et/ou signalisation.
En complément, les bâtonnets électroluminescents du premier ensemble sont groupés en pixels, chaque pixel comprenant au moins un bâtonnet électroluminescent du premier ensemble.
Un découpage de la source en pixels permet la réalisation de fonctions complexes par la source lumineuse, dans la mesure où elle rend possible le pilotage de la source lumineuse pixel par pixel.
Selon un mode de réalisation, chaque unité électroluminescente du deuxième ensemble est localisée de manière à détecter la lumière issue d’une pluralité de pixels.
Ce mode de réalisation permet le calibrage de la source lumineuse, lorsqu’une consigne est reçue par une unité de contrôle par exemple, et par comparaison avec l’intensité lumineuse mesurée par l’unité électroluminescente, ou les unités électroluminescentes, du premier groupe.
En variante, chaque unité du deuxième ensemble peut être localisée de manière à détecter la lumière issue d’un pixel.
Une telle variante permet la mise en œuvre de plusieurs applications. La première consiste à éteindre ou diminuer l’intensité lumineuse de certains pixels, suite à des commandes issues d’une caméra extérieure détectant un objet par exemple. Selon une autre application, une fonction d’éclairage de la source de lumière avec une coupure qui peut varier en fonction de l’assiette du véhicule peut être réalisée. Une telle coupure peut par exemple être une contrainte règlementaire imposant des gradients de luminosité dans une série de pixels d’une zone donnée de la source lumineuse. Cette variante permet la réalisation de tels gradients, avec précision.
En complément, les pixels peuvent être séparés par des parois respectives.
Une tel mode de réalisation permet d’améliorer la précision des mesures d’intensité lumineuse pixel par pixel.
En complément, les parois peuvent avoir des sections de forme parabolique.
Une forme parabolique améliore le rendement de la source lumineuse.
En complément ou en variante, les parois sont composées d’un matériau réfléchissant ou recouvertes d’un matériau réfléchissant.
Le rendement de la source lumineuse est ainsi amélioré.
Selon un mode de réalisation, chaque unité du deuxième ensemble détectant la lumière issue d’un pixel donné, est localisée en dehors du pixel donné et à proximité d’une paroi séparant le pixel donné d’un autre pixel
Il s’agit d’une première réalisation permettant de mesurer avec précision l’intensité lumineuse de la source, pixel par pixel.
En variante, chaque unité du deuxième ensemble détectant la lumière issue d’un pixel donné, est entourée d’unités électroluminescentes du premier ensemble.
Il s’agit d’une deuxième réalisation permettant de mesurer avec précision l’intensité lumineuse de la source, pixel par pixel.
En complément, les unités électroluminescentes du premier ensemble entourant une unité électroluminescente du deuxième ensemble forment un motif polygonal.
La précision de la mesure de l’intensité lumineuse est ainsi améliorée.
Selon un mode de réalisation, pour chaque pixel donné, plusieurs unités électroluminescentes du deuxième ensemble sont localisées de manière à détecter la lumière issue du pixel donné.
Une telle réalisation permet soit d’améliorer la précision des mesures d’intensité lumineuse en calculant une moyenne pour chaque pixel, soit de proposer des unités électroluminescentes du deuxième groupe de rechange, en cas de dysfonctionnement de l’une des unités électroluminescentes du deuxième groupe. A cet effet, les unités électroluminescentes du deuxième groupe sont connectées en parallèle afin d’éviter tout court-circuit en cas de défaillance de l’une d’entre elles.
Selon un mode de réalisation, les unités électroluminescentes du deuxième ensemble sont des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.
Les unités électroluminescentes des premier et deuxième ensembles peuvent ainsi être formées selon le même procédé, ce qui diminue les coûts de production.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un dispositif d’émission lumineuse, notamment d’éclairage et/ou de signalisation, notamment pour véhicule automobile comprenant une source lumineuse selon l’une des revendications précédentes, et comprenant en outre :
- une unité de mesure reliée aux entités électroluminescentes du deuxième ensemble et apte à déduire une intensité lumineuse captée en fonction d’un courant généré par au moins une entité électroluminescente du deuxième ensemble ;
- une unité de contrôle apte à ajuster l’alimentation électrique des entités électroluminescentes du premier ensemble en fonction de l’intensité lumineuse mesurée et en fonction d’une consigne.
Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de calibrage d’une source lumineuse comprenant une pluralité d'unités électroluminescentes, la pluralité comprenant au moins un premier ensemble d’unités électroluminescentes aptes à émettre un flux lumineux et au moins un deuxième ensemble d’unités électroluminescentes aptes à détecter de la lumière pour moduler le flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- alimenter électriquement les unités électroluminescentes du premier ensemble ;
- mesurer le courant généré par les unités électroluminescentes du premier ensemble en vue d’en déduire une intensité lumineuse du flux lumineux généré par la source lumineuse ;
- ajuster l’alimentation électrique d’au moins une unité électroluminescente du premier ensemble en fonction de l’intensité lumineuse mesurée et d’une consigne. Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre en outre une étape préalable de calibrage d’une entité électroluminescente du deuxième ensemble comprenant les sous-étapes suivantes :
- éclairer la source lumineuse par un éclairage d’intensité connue ;
- mesurer une valeur du courant généré par l’entité électroluminescente du deuxième ensemble ;
- stockage de la valeur de courant généré en association avec l’intensité connue.
Un quatrième aspect de l’invention concerne un produit programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon le troisième aspect de l’invention, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels:
la figure 1 illustre un dispositif d’éclairage et/ou signalisation selon un mode de réalisation de l’invention;
la figure 2 illustre un premier ensemble d’unités électroluminescentes selon un mode de réalisation de l’invention;
la figure 3 illustre une vue en coupe d’un premier ensemble d’unités électroluminescentes selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 4 est une vue en coupe d’une source lumineuse selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 5 est une source lumineuse selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
la figure 6 est une source lumineuse selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
la figure 7 est une source lumineuse selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;
la figure 8 est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé de calibrage d’une source lumineuse selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 1 illustre un dispositif d’éclairage et/ou signalisation selon l’invention, ci-après dispositif 1, qui est configuré pour émettre de lumière. Avantageusement, le dispositif 1 est un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile.
Le dispositif 1 est par exemple un dispositif d’éclairage et constitue alors un projecteur - ou phare avant - de véhicule. Il est alors configuré pour mettre en œuvre une ou plusieurs fonctions d’éclairage notamment parmi une fonction de feux de croisement dite « fonction code », une fonction de feux de route dite « fonction route », une fonction antibrouillard.
Alternativement, le dispositif 1 est un dispositif de signalisation destiné à être agencé à l’avant ou à l’arrière du véhicule. Lorsqu’il est destiné à être agencé à l’avant, il est par exemple configuré pour mettre en œuvre une ou plusieurs fonctions de signalisation parmi une fonction d’indication de changement de direction, une fonction d’éclairage diurne connue sous l’acronyme anglophone DRL, pour « Daytime Running Light », une fonction « lanterne » avant signalant la position du véhicule. Lorsqu’il est destiné à être agencé à l’arrière, il est par exemple configuré pour mettre en œuvre une ou plusieurs fonctions parmi une fonction d’indication de recul, une fonction brouillard, une fonction d’indication de freinage, une fonction d’indication de changement de direction, une fonction « lanterne » arrière indiquant la position du véhicule.
Alternativement, le dispositif 1 est prévu pour l’éclairage de l’habitacle d’un véhicule et est alors destiné à émettre de la lumière principalement dans l’habitacle du véhicule.
Le dispositif 1 comprend une source lumineuse 6 qui comprend un premier ensemble 2 d’unités électroluminescentes aptes à émettre un flux lumineux et au moins un deuxième ensemble 3 d’unités électroluminescentes aptes à détecter de la lumière pour moduler le flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble 2.
A cet effet, un module de mesure 4 est apte à mesurer le courant généré par les unités électroluminescentes du premier ensemble et à transmettre les mesures à un module de contrôle 5 apte à moduler l’alimentation électrique des unités électroluminescentes du premier ensemble 2.
En référence à la figure 2, le premier ensemble 2 peut comprendre une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8 de dimensions submillimétriques, que Ton appellera par la suite bâtonnets électroluminescents. Ces bâtonnets électroluminescents 8 prennent naissance sur un même substrat 10. Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium GaN, s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie de substrat, ici réalisé à base de silicium, d’autres matériaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés pour le substrat sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un composé à base de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium AIN/GaN, ou à partir d’un composé à base d’aluminium, d’indium et de gallium AIN/GaN/InGaN.
Sur la figure 2, le substrat 10 présente une face inférieure 12, sur laquelle est rapportée une première électrode 14, et une face supérieure 16, en saillie de laquelle s’étendent les bâtonnets électroluminescents 8 et sur laquelle est rapportée une deuxième électrode 18.
Différentes couches de matériaux sont superposées sur la face supérieure 16, notamment après la croissance des bâtonnets électroluminescents depuis le substrat ici.
Parmi ces différentes couches, on peut trouver au moins une couche de matériau conducteur électriquement, afin de permettre l’alimentation électrique des bâtonnets. Cette couche est gravée de manière à relier les bâtonnets de chaque zone adressables individuellement du premier ensemble 2 de la source de lumière 6 entre eux.
Les bâtonnets électroluminescents 8 de dimensions submillimétriques s’étirent depuis le substrat 10 et comportent, tel que cela est visible sur la figure 2, chacun un noyau 19 en nitrure de gallium, autour duquel sont disposés des puits quantiques 20 formés par une superposition radiale de couches de matériaux différents, ici du nitrure de gallium et du nitrure de gallium-indium, et une coque 21 entourant les puits quantiques également réalisée en nitrure de gallium.
Chaque bâtonnet s’étend selon un axe longitudinal 22 définissant sa hauteur, la base 23 de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan 24 de la face supérieure 16 du substrat 10.
Les bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2 présentent avantageusement la même forme. Ces bâtonnets sont chacun délimité par une face terminale 26 et par une paroi circonférentielle 28 qui s’étend le long de l’axe longitudinal. Lorsque les bâtonnets électroluminescents 8 sont dopés et font l’objet d’une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source de lumière 6 est émise principalement à partir de la paroi circonférentielle 28, étant entendu que l’on peut prévoir que des rayons lumineux sortent également, au moins en petite quantité, à partir de la face terminale 26. Il en résulte que chaque bâtonnet agit comme une unique diode électroluminescente et que la densité des bâtonnets électroluminescents 8 améliore la luminance de la source de lumière 6.
La paroi circonférentielle 28 d’un bâtonnet 8, correspondant à la coquille de nitrure de gallium, est recouverte par une couche d’oxyde conducteur transparent (TCO) 29 qui forme l’anode de chaque bâtonnet complémentaire à la cathode formée par le substrat.
Cette paroi circonférentielle 28 s’étend le long de l’axe longitudinal 22 depuis le substrat 10 jusqu’à la face terminale 26, la distance de la face terminale 26 à la face supérieure 16 du substrat, depuis laquelle prennent naissance les bâtonnets électroluminescents 8, définissant la hauteur de chaque bâtonnet électroluminescent 8. A titre d’exemple, on peut prévoir que la hauteur d’un bâtonnet électroluminescent 8 est comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que l’on peut prévoir que la plus grande dimension transversale de la face terminale, perpendiculairement à l’axe longitudinal 22 du bâtonnet électroluminescent concerné, soit inférieure à 2 micromètres.
On peut également prévoir de définir la surface d’un bâtonnet, dans un plan de coupe perpendiculaire à cet axe longitudinal 22, dans une plage de valeurs déterminée, et notamment entre 1,96 et 4 micromètres carré.
Ces dimensions, données à titre d’exemple non limitatif, permettent de démarquer une source de lumière 6 comprenant des bâtonnets électroluminescents d’une source de lumière à diodes électroluminescentes planes.
L’invention couvre cependant également le cas dans lequel les bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2 sont des diodes électroluminescentes planes..
On pourra également prévoir d’autres dimensionnements particuliers de la source de lumière 6 selon l’invention, et notamment une dimension de la surface éclairante par exemple d’au plus 10 x 10 mm2. La densité des bâtonnets 8 du premier ensemble 2 et la superficie de la surface éclairante peuvent en outre être calculées pour que la luminance obtenue par la pluralité de bâtonnets électroluminescents soit par exemple d’au moins 60 Cd/mm2. La dimension optimale de la surface éclairante de la source dépendra de la fonction visée.
Afin de réaliser un éclairage en lumière blanche, il est possible de prévoir plusieurs sous-ensembles de bâtonnets électroluminescents dans le premier ensemble 2. Par exemple, un premier sous-ensemble de bâtonnets électroluminescents est apte à émettre des rayons lumineux dans un premier domaine de longueurs d’onde tandis qu’un deuxième sous-ensemble de bâtonnets est apte à émettre dans un deuxième domaine de longueurs d’onde, les premier et deuxième domaines étant différents. Le spectre de la source lumineuse est ainsi enrichi.
La hauteur des bâtonnets 8 peut également être modifiée au sein de la source de lumière 6, de sorte que certains bâtonnets électroluminescents peuvent avoir une hauteur différente d’autres bâtonnets électroluminescents.
La forme des bâtonnets électroluminescents 8 peut également varier, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale 26. Il a été illustré, sur la figure 2, des bâtonnets électroluminescents présentant une forme générale cylindrique, et notamment de section polygonale, ici plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire par exemple.
Par ailleurs, la face terminale 26 peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure 16 du substrat 10, tel que cela est illustré sur la figure 2, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d’émission de la lumière sortant de cette face terminale, tel que cela est illustré sur la figure 3.
Sur la figure 2, les bâtonnets électroluminescents 8 sont agencés en matrice à deux dimensions. Une telle matrice peut par exemple constituer un pixel, et la source lumineuse 2 peut ainsi comprendre un ensemble de pixels, chaque pixel comprenant des bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets électroluminescents soient agencés en quinconce. L’invention couvre d’autres répartitions des bâtonnets, avec notamment des densités de bâtonnets qui peuvent être variables d’un pixel à l’autre.
La source de lumière électroluminescente 6 peut comprendre en outre, tel qu’illustré sur la figure 3, une couche 30 d’un matériau polymère dans laquelle des bâtonnets électroluminescents 8 sont au moins partiellement noyés. La couche 30 peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un pixel uniquement.
Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, permet de protéger les bâtonnets électroluminescents 8 sans gêner la diffusion des rayons lumineux.
Il est généralement possible d’intégrer dans cette couche 30 de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d’onde, et par exemple des ίο luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l’un des bâtonnets et à convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation.
La source 6 peut comporter en outre un revêtement 32 de matériau réfléchissant la lumière, qui est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2 pour dévier les rayons initialement orientés vers le substrat, vers la face terminale 26 des bâtonnets électroluminescents 8. En d’autres termes, la face supérieure 16 du substrat 10 peut comporter un moyen réfléchissant qui renvoie les rayons lumineux, initialement orientés vers la face supérieure 16, vers la face de sortie de la source de lumière 6. On récupère ainsi des rayons qui autrement seraient perdus. Ce revêtement 32 est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 sur la couche d’oxyde conducteur transparent 29.
La figure 4 présente une vue en coupe d’une source de lumière selon l’invention.
Un premier pixel 40.1 et un deuxième pixel 40.2 comprenant des bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2 sont représentés en référence à la figure 4.
Chacun des pixels 40.1 et 40.2 peut être alimenté par une unité d’alimentation respective, contrôlée par l’unité de contrôle 5, permettant ainsi de contrôler le flux lumineux émis par chacun des pixels 40.1 et 40.2.
La source lumineuse 6 comprend en outre une première unité électroluminescente 41.1 du deuxième ensemble 3 et une deuxième unité électroluminescente 41.2 du deuxième ensemble 3.
La première unité électroluminescente 41.1 peut par exemple être un bâtonnet électroluminescent, semblable aux bâtonnets électroluminescents 8 représentés en référence aux figures 2 et 3. Toutefois, aucune restriction n’est attachée aux unités du deuxième ensemble 3. Par exemple, la deuxième unité électroluminescente 41.2 peut prendre une forme différente d’un bâtonnet, tel qu’illustré sur la figure 4. La dimension de la deuxième unité électroluminescente 41.2 selon l’axe longitudinal 22 peut être inférieure à la dimension des bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble. 2
Comme illustré sur la figure 4, les pixels 40.1 et 40.2 et les unités 41.1 et 41.2 peuvent être formés sur un même et unique substrat 10, par exemple un disque de matériau semi-conducteur.
Ainsi, la source 6 peut être formée d’un substrat d’un matériau semiconducteur et de bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2 aptes à émettre un flux lumineux, et répartis en pixels distincts, et peut comprendre en outre des surfaces ou colonnes du matériau semi-conducteur dédiées à former des unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3. En effet, un matériau semi-conducteur dopé, tel que le matériau constituant les unités électroluminescentes du premier ensemble 2 et du deuxième ensemble 3 peuvent être utilisés d’au moins deux façons :
en tant que source de lumière lorsqu’un courant est amené entre l’anode et la cathode des unités électroluminescentes. Il s’agit du fonctionnement des éléments électroluminescents du premier ensemble 2 ;
en tant que capteurs de lumière ou de température, qui génèrent un courant entre leur anode et leur cathode lorsque des photons sont reçus sur l’une de leurs surfaces. En effet, les matériaux semi-conducteurs dopés tels que le silicium sont à la base de la réalisation de cellules photovoltaïques ou de photodiodes qui, sous l’effet de la lumière absorbée dans la surface dopée N permet de créer un courant entre les surfaces dopées N et P. Il s’agit du fonctionnement des éléments électroluminescents du deuxième ensemble 3.
Comme illustré sur la figure 4, chaque unité électroluminescente 41.1 et 41.2 du deuxième ensemble 3 peut être disposé de manière à recevoir la lumière d’au moins un pixel de bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2.
Une paroi 43 peut par ailleurs être disposée entre les pixels 40.1 et 40.2 de manière à ce que la première unité électroluminescente 41.1 ne capte pas la lumière émise par le deuxième pixel 40.2 et que la deuxième unité électroluminescente 41.2 ne capte pas la lumière émise par le premier pixel 40.1.
La paroi 43 peut être en un matériau réfléchissant ou être recouvert d’un matériau réfléchissant, tel que l’aluminium par exemple.
Aucune restriction n’est attachée à la forme de la paroi. Par exemple, dans le plan de coupe de la figure 4, la paroi 43 peut être rectangulaire. Toutefois, de manière préférentielle, et afin d’améliorer le rendement de la source lumineuse 6, les sections des surfaces de la paroi 43 peuvent être de forme parabolique.
L’invention prévoit au moins trois modes de réalisation distincts permettant de piloter la luminosité des unités électroluminescentes du premier ensemble 2.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 5, une unité électroluminescente 51 du deuxième ensemble 3 est disposée de manière à capter la lumière d’une pluralité de pixels 50.1 à 50.4. Dans ce premier mode de réalisation, aucune paroi n’est requise pour isoler la lumière entre les différents pixels.
Comme illustré sur la figure 5, l’unité électroluminescente 51 est localisée à l’intersection des séparations entre les pixels 50.1, 50.2, 50.3 et 50.4.
Seuls quatre pixels sont représentés sur la figure 5. Bien entendu, la source lumineuse 6 peut comprendre plus de quatre pixels. Dans ce cas, plusieurs unités électroluminescentes 51 du deuxième ensemble 3 peuvent être prévues à l’intersection des pixels du premier ensemble 2. En variante, une seule unité électroluminescente 51 peut être disposée sensiblement au centre de l’ensemble de pixels.
Lorsque le dispositif 1 est couplé avec un capteur d’ambiance extérieur au dispositif 1, tel qu’une photodiode, l’unité de contrôle 5 du dispositif 1 est apte à recevoir une consigne depuis le capteur d’ambiance extérieur, la consigne étant destinée à piloter l’intensité d’alimentation de la source lumineuse 6.
L’unité électroluminescente 51 du deuxième ensemble 3 permet ainsi la réalisation d’une boucle fermée dans la mesure où elle permet de mesurer le flux lumineux émis par les pixels de la source lumineuse 6. L’unité de contrôle 5 peut ainsi ajuster l’alimentation électrique des pixels du premier ensemble 6 de manière à ce que les mesures issues de l’unité de mesure 4 correspondent à la consigne reçue du capteur d’ambiance extérieur.
Dans le cas où plusieurs unités électroluminescentes 51 du deuxième ensemble 3 sont prévues dans la source lumineuse 6, une moyenne des mesures issues de chacune de ces unités électroluminescentes 51 peut être calculée pour déterminer le flux lumineux moyen de la source lumineuse 6.
En variante ou en complément, l’unité électroluminescente 51 peut en outre permettre de capter la lumière ambiante autour du dispositif 1, lorsque les unités électroluminescentes du premier ensemble 2 ne sont pas alimentées en courant. Ainsi, l’unité de contrôle 5 peut contrôler l’alimentation électrique des unités électroluminescentes du premier ensemble 2 en fonction de l’intensité lumineuse ambiante. Par exemple, sur détection d’une intensité lumineuse ambiante inférieure à un seuil donné, l’unité de contrôle 5 peut alimenter en courant les unités électroluminescentes du premier ensemble 2.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré en référence à la figure 6, une pluralité d’unités électroluminescentes 61.1 à 61.4 du deuxième ensemble 3 est prévue. Chaque unité électroluminescente du deuxième ensemble 3 est dédiée à un pixel et est ainsi disposée de manière à capter le flux lumineux issu des bâtonnets électroluminescents de ce pixel.
Une première unité électroluminescente 61.1 est ainsi apte à capter le flux lumineux issu d’un premier pixel 60.1, une deuxième unité électroluminescente 61.2 est apte à capter le flux lumineux issu d’un deuxième pixel 60.2, une troisième unité électroluminescente 61.3 est apte à capter le flux lumineux issu d’un troisième pixel 60.3 et une quatrième unité électroluminescente 61.4 est apte à capter le flux lumineux issu d’un quatrième pixel 60.4.
Des parois peuvent en outre être prévues afin d’empêcher que les flux lumineux des pixels voisins ne parasitent la mesure du flux lumineux d’un pixel donné. En outre, les parois permettent d’améliorer le rendement optique de la source lumineuse
6. Ainsi, une première paroi 62.1 peut être prévue entre le premier pixel 60.1 et le deuxième pixel 60.2, une deuxième paroi 62.2 peut être prévue entre le deuxième pixel 60.2 et le troisième pixel 60.3, une troisième paroi 62.3 peut être prévue entre le troisième pixel 60.3 et le quatrième pixel 60.4 et une quatrième paroi 62.4 peut être prévue entre le quatrième pixel 60.4 et le premier pixel 60.1.
Aucune restriction n’est attachée aux parois 62.1 à 62.4 qui peuvent avoir différentes formes de section tel que précédemment décrit en référence à la figure 2.
Une première application du deuxième mode de réalisation consiste à commander, via une caméra extérieure détectant un objet, l’unité de contrôle 5 afin qu’elle éteigne certains pixels ou diminue l’intensité du flux lumineux de certains pixels. En effet, l’utilisation d’une unité électroluminescente du deuxième ensemble 3 pour chacun des pixels de la source lumineuse 6 permet de mesure le flux lumineux de la source lumineuse pixel par pixel, et d’ainsi pouvoir ajuster avec précision, via l’unité de contrôle 5, le flux lumineux issu d’un pixel donné ou de plusieurs pixels donnés.
Une deuxième application du deuxième mode de réalisation est de réaliser une fonction d’éclairage de la source de lumière 6, avec une coupure qui peut varier en fonction de l’assiette du véhicule. Une telle coupure peut par exemple être une contrainte règlementaire imposant des gradients de luminosité dans une série de pixels d’une zone donnée de la source lumineuse 6. Le deuxième mode de réalisation permet la réalisation de tels gradients, avec précision, via l’unité de contrôle 5.
A noter que selon le deuxième mode de réalisation, plusieurs unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3 peuvent être attribuées à chaque pixel. La luminosité d’un pixel est alors obtenu en calculant la moyenne des mesures issues des différentes unités électroluminescentes en charge de mesure le flux lumineux issu du pixel. A cet effet, les unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3 peuvent être reliées entre elles en parallèle et la charge totale engendrée par les photons captés par ces unités électroluminescentes est mesurée. L’utilisation d’une pluralité d’unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3 augmente la sensibilité, diminue l’influence d’un défaut local et diminue la probabilité de défaillance.
Selon un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 7, au lieu d’être positionnée à proximité des parois séparant les pixels comme sur la figure 6, une unité électroluminescente 70 du deuxième ensemble 3 est positionnée au centre d’un réseau de bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2, pour chaque pixel. Aucune restriction n’est attachée à l’agencement des bâtonnets électroluminescents 8 du premier ensemble 2 qui peuvent former un réseau triangulaire, hexagonal ou polygonal autour de l’unité électroluminescente 70.
Le troisième mode de réalisation permet ainsi les mêmes applications que le deuxième mode de réalisation.
En outre, plusieurs unités électroluminescentes 70 par pixel peuvent être prévues.
L’utilisation de plusieurs unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3 par pixel peut soit permettre de mesurer avec précision le flux lumineux de la source lumineuse, en calculant une moyenne, mais peut également permettre de prévoir des unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3 de secours, lors du dysfonctionnement d’une unité électroluminescente principale du deuxième ensemble 3, et comme précédemment expliqué.
Pour les trois modes de réalisation décrits ci-avant, il peut être prévu que les bâtonnets électroluminescents 8 soient noyés dans une couche 30 de matériau polymère, comme décrit en référence à la figure 3. En outre, comme précédemment détaillé, la couche 30 peut comprendre des moyens de conversion de longueur d’onde, tels que des luminophores, permettant de réaliser un éclairage en lumière blanche. Dans le cas où la couche 30 intègre de tels moyens de conversion, il peut être avantageusement prévu que les moyens de conversion couvrent uniquement les bâtonnets électroluminescents du premier ensemble 2 et ne couvrent pas les unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3 afin qu’elles puissent assurer leur fonction de photodiodes.
A l’issue de la fabrication d’une source lumineuse, il est généralement prévu de mesurer une grandeur équivalente au flux lumineux, afin de catégoriser chaque pixel par exemple parmi trois catégories telles que « très bon », « bon », « moins bon ».
Une telle catégorisation est également connue sous la dénomination de « bining » en anglais.
Un bining très fin est particulièrement coûteux en ce que certaines catégories seront surpeuplées tandis que d’autres seront pratiquement vides.
Un autre problème d’une source lumineuse à haute résolution telle que les sources à bâtonnets électroluminescents 8, est qu’un bining identique pour tous les pixels n’est aucunement garanti. En effet, le substrat en silicium n’est pas identique sur toute la surface de la source lumineuse 6.
La source lumineuse 6 selon l’invention permet de s’affranchir de tels inconvénients. A cet effet, l’invention comprend en outre un procédé de calibrage de la source lumineuse décrite ci-avant.
La figure 8 est un diagramme illustrant les étapes d’un tel procédé de calibrage.
Le procédé comprenant l’alimentation électrique des unités électroluminescentes du premier ensemble 2 à une étape 801 par l’unité de contrôle 5.
A une étape 802, le courant généré par les unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3 est mesuré par l’unité de mesure 4, afin d’en déduire, à une étape 803, un flux lumineux généré par la source lumineuse 6, ou par au moins un pixel de la source lumineuse 6.
A une étape 804, l’unité de contrôle 5 ajuste l’alimentation électrique des unités électroluminescentes du premier ensemble 2 : lorsque le flux lumineux mesuré est supérieur à une consigne, le courant d’alimentation est diminué, et lorsque le flux lumineux mesuré est inférieur à la consigne, le courant d’alimentation est augmenté.
L’augmentation du courant peut impliquer des risques thermiques pour le dispositif 1, et le dispositif 1 peut avantageusement comprendre un capteur de température relié à l’unité de contrôle 5. Le procédé peut être bouclé par retour à l’étape 802 jusqu’à ce que la consigne soit atteinte.
Le procédé peut comprendre en outre une étape préalable 800 de calibrage des unités électroluminescentes du deuxième ensemble 3. L’étape 800 peut consister à éclairer la source lumineuse par un éclairage d’intensité connue, telle qu’une lampe calibrée dont on connaît l’éclairage. L’unité de mesure 4 peut alors stocker la valeur de courant mesurée, en association avec l’intensité lumineuse connue.

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS
    1. Source lumineuse (6) comprenant une pluralité d'unités électroluminescentes, la pluralité comprenant au moins un premier ensemble (2) d’unités électroluminescentes aptes à émettre un flux lumineux et au moins un deuxième ensemble (3) d’unités électroluminescentes aptes à détecter de la lumière pour moduler le flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble.
  2. 2. Source lumineuse selon la revendication 1, dans laquelle les unités électroluminescentes du premier ensemble (2) sont des bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques.
  3. 3. Source lumineuse selon la revendication 2, dans laquelle les bâtonnets électroluminescents (8) du premier ensemble (2) sont groupés en pixels, chaque pixel comprenant au moins un bâtonnet électroluminescent du premier ensemble.
  4. 4. Source lumineuse selon la revendication 3, dans laquelle chaque unité électroluminescente (51) du deuxième ensemble (3) est localisée de manière à détecter la lumière issue d’une pluralité de pixels (50.1 ; 50.4).
  5. 5. Source lumineuse selon la revendication 3, dans laquelle chaque unité électroluminescente (61.1 ; 61.4) du deuxième ensemble est localisée de manière à détecter la lumière issue d’un pixel (60.1 ;60.4).
  6. 6. Source lumineuse selon la revendication 5, dans laquelle les pixels (60.1 ;
    60.4) sont séparés par des parois respectives (62.1 ; 62.4).
  7. 7. Source lumineuse selon la revendication 6, dans laquelle les parois (62.1 ;
    62.4) ont des sections de forme parabolique.
  8. 8. Source lumineuse selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle les parois sont composées d’un matériau réfléchissant ou recouvertes d’un matériau réfléchissant.
  9. 9. Source lumineuse selon Tune des revendications 6 à 8, dans laquelle chaque unité électroluminescente du deuxième ensemble (3) détectant la lumière issue d’un pixel donné, est localisée en dehors du pixel donné et à proximité d’une paroi séparant le pixel donné d’un autre pixel.
  10. 10. Source lumineuse selon Tune des revendications 6 à 8, dans laquelle chaque unité électroluminescente (70) du deuxième ensemble (3) détectant la lumière issue d’un pixel donné, est entourée d’unités électroluminescentes du premier ensemble.
  11. 11. Source lumineuse selon la revendication 10, dans laquelle les unités électroluminescentes du premier ensemble (2) entourant une unité électroluminescente du deuxième ensemble forment un motif polygonal.
  12. 12 Source lumineuse selon Tune des revendications 5 à 11, dans laquelle, pour chaque pixel donné, plusieurs unités électroluminescentes du deuxième ensemble (3) sont localisées de manière à détecter la lumière issue du pixel donné.
  13. 13. Source lumineuse selon Tune des revendications précédentes, dans laquelle les unités électroluminescentes du deuxième ensemble (3) sont des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.
  14. 14. Dispositif d’émission lumineuse (1), notamment d’éclairage et/ou de signalisation, notamment pour véhicule automobile comprenant une source lumineuse (6) selon Tune des revendications précédentes, et comprenant en outre :
    - une unité de mesure (4) reliée aux entités électroluminescentes du deuxième ensemble et apte à déduire une intensité lumineuse captée en fonction d’un courant généré par au moins une entité électroluminescente du deuxième ensemble (3) ;
    - une unité de contrôle (5) apte à ajuster l’alimentation électrique des entités électroluminescentes du premier ensemble (2) en fonction de l’intensité lumineuse mesurée et en fonction d’une consigne.
  15. 15. Procédé de calibrage d’une source lumineuse (6) comprenant une pluralité d'unités électroluminescentes, la pluralité comprenant au moins un premier ensemble (2) d’unités électroluminescentes aptes à émettre un flux lumineux et au moins un deuxième ensemble (3) d’unités électroluminescentes aptes à détecter de la lumière pour moduler le flux lumineux des unités électroluminescentes du premier ensemble, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - alimenter (801) électriquement les unités électroluminescentes du premier ensemble ;
    - mesurer (802) le courant généré par les unités électroluminescentes du premier ensemble en vue d’en déduire (803) une intensité lumineuse du flux lumineux généré par la source lumineuse ;
    - ajuster (804) l’alimentation électrique d’au moins une unité électroluminescente du premier ensemble en fonction de l’intensité lumineuse mesurée et d’une consigne.
  16. 16. Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre une étape préalable de calibrage d’une entité électroluminescente du deuxième ensemble 3 comprenant les sous-étapes suivantes :
    - éclairer la source lumineuse par un éclairage d’intensité connue ;
    - mesurer une valeur du courant généré par l’entité électroluminescente du deuxième ensemble ;
    - stockage de la valeur de courant généré en association avec l’intensité connue.
  17. 17. Produit programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon la revendication 16, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur.
    1/3
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