FR3073118A1 - Procede et dispositif d'etalonnage d'eclairage par del - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé d'étalonnage d'une diode électroluminescente, DEL, d'un dispositif de DEL rouge-vert-bleu, RVB, ledit dispositif de DEL RVB est agencé pour établir un rapport cyclique de modulation de largeur d'impulsion, PWM, et pour fournir à ladite DEL soit un courant ayant une première valeur soit un courant ayant une seconde valeur plus élevée que ladite première valeur.
Description
Procédé et dispositif d’étalonnage d’éclairage par DEL
La présente invention concerne de manière générale le domaine de solutions pour commander des diodes électroluminescentes rougeverte-bleue (DEL RVB).
Des diodes électroluminescentes (DEL) RVB sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses applications d’éclairage. Chaque DEL peut être commandée individuellement en intensité et couleur par un circuit intégré (CI) via une interface de communication. Les DEL peuvent nécessiter un étalonnage au moyen de l’IC avant utilisation à une valeur cible donnée.
Les DEL RVB sont typiquement pilotées en modulation de largeur d’impulsion (PWM pour « Puise Width Modulation ») pour établir un courant défini pour chaque canal de couleur afin de se régler sur certains points de couleur et certaines intensités de couleur pour obtenir un rendement lumineux dédié d’une DEL RVB donnée. Pour un rendement lumineux cible donné, les courants dans les différents canaux de couleur ne devraient pas changer car cela peut donner lieu à un changement du spectre, aboutissant à un point de couleur et une intensité différents.
Pour une commande de lumière optimale, on a besoin d’une haute résolution PWM d’au moins 18 bits sur ces courants. D’autre part, la résolution PWM est typiquement limitée à 16 bits. Cela provient du fait qu’une haute résolution PWM requiert également un générateur d’horloge haute fréquence. La DEL elle-même est pilotée dans une plage de fréquences PWM allant jusqu’à 500 Hz, pour que l’œil humain ne voie pas de vacillement. Tel serait le cas, si l’on utilisait de plus basses fréquences PWM. Par suite, une résolution PWM de 16 bits nécessite une source d’horloge d’environ 32,768 MHz (65535*500 Hz). Chaque bit additionnel augmente le signal d’horloge requis d’un facteur de deux, ce qui peut mener à des émissions électromagnétiques accrues et n’est pas optimal en termes de coût. En outre, le courant traversant la DEL a besoin d’un certain temps pour se stabiliser, ce qui rend des hautes résolutions PWM inutiles à de faibles valeurs de rapport cyclique de la PWM. D’où le besoin de réaliser une commande de lumière avec une résolution PWM limitée à 16 bits.
Ce problème a été abordé de nombreuses fois dans l’art antérieur. Par exemple, le document WO2015/061237 a trait à la commande de la luminosité d’un affichage DEL employant une combinaison de courant et de gradation de l’intensité lumineuse par PWM des DEL. La divulgation offre une solution pour traiter la relation non linéaire entre le courant et le flux lumineux, qui est appliqué pour une gradation du rendement lumineux dans une commande de luminosité.
Le document EP3076758 présente une boucle de régulation de lumière. Une solution pour une optimisation de l’allumage d’un pilote d’une ou plusieurs sources de lumière est divulguée. Une valeur de rapport cyclique est choisie dans une table. Le rapport cyclique sélectionné correspond au courant de sortie cible du pilote et a une tension correspondante. Le rapport cyclique sélectionné est appliqué au pilote. Une tension de sortie au niveau de la source de lumière est mesurée et comparée à la tension correspondante du rapport cyclique sélectionné pour produire un résultat de comparaison de tension. D’après le résultat de comparaison, la sélection du rapport cyclique est ajustée. De surcroît, un courant de sortie de la source de lumière est mesuré et comparé au courant de sortie cible pour produire un résultat de comparaison de courant. Un coefficient de réglage est appliqué à un circuit de rétroaction du pilote basé dessus, dans lequel le circuit de rétroaction règle une fréquence de commutation du pilote d’après le rapport cyclique sélectionné.
Néanmoins, il reste de la place pour des alternatives visant à réaliser une commande de lumière de DEL sur une large plage d’intensité dynamique avec une résolution PWM limitée.
Un objet de modes de réalisation de la présente invention est de proposer un procédé d’étalonnage d’un dispositif de DEL RVB. Un objet de modes de réalisation de la présente invention est aussi de proposer un procédé de fonctionnement du dispositif de DEL RVB. Un objet supplémentaire est de proposer un dispositif de DEL RVB.
L’objectif ci-dessus est accompli par une solution selon la présente invention.
Dans un premier aspect, l’invention concerne un procédé d’étalonnage d’une diode électroluminescente (DEL), d’un dispositif de DEL rouge-vert-bleu (RVB), ledit dispositif de DEL RVB est agencé pour établir un rapport cyclique de modulation de largeur d’impulsion (PWM) et pour fournir à ladite DEL soit un courant ayant une première valeur soit un courant ayant une seconde valeur plus élevée que ladite première valeur, le procédé comprenant :
- la mesure d’un premier jeu de composantes trichromatiques pour la DEL lorsque le courant ayant ladite première valeur est appliqué à la DEL avec un premier rapport cyclique PWM,
- le calcul à partir du premier jeu mesuré de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque le courant ayant ladite première valeur est appliqué,
- la mesure d’un deuxième jeu de composantes trichromatiques pour la DEL lorsque le courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un deuxième rapport cyclique PWM, ledit deuxième rapport cyclique PWM étant plus faible que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus faible que le courant résultant lorsque le courant ayant ladite première valeur est appliqué avec le premier rapport cyclique PWM,
- la mesure d’un troisième jeu de composantes trichromatiques pour la DEL lorsque le courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un troisième rapport cyclique PWM, ledit troisième rapport cyclique PWM est plus élevé que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus élevé que le courant résultant lorsque le courant ayant ladite première valeur est appliqué avec le premier rapport cyclique PWM,
- le calcul à partir des deuxième et troisième jeux mesurés de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque le courant ayant ladite seconde valeur est appliqué.
La solution proposée tient en effet compte de la commande du dispositif de DEL RVB. En déterminant des paramètres d’étalonnage liés à l’utilisation du courant ayant une faible valeur et des paramètres d’étalonnage liés à l’utilisation d’une valeur de courant élevée, on collecte toutes les informations nécessaires pour tenir compte du déplacement de point de fonctionnement possible lors d’une commutation entre les deux courants.
Dans des modes de réalisation préférés, les étapes du procédé sont répétées pour chaque DEL du dispositif de DEL RVB.
Dans des modes de réalisation avantageux, le premier rapport cyclique PWM est égal à 50 %. Dans des modes de réalisation avantageux, le troisième rapport cyclique PWM est égal à 100 %.
Dans des modes de réalisation de l’invention, les paramètres calculés sont stockés dans une mémoire.
De préférence, les paramètres calculés à partir du premier jeu mesuré sont utilisés pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction linéaire de rapport cyclique PWM lorsque le courant ayant la première valeur est appliqué.
De préférence, la fonction exprimant l’intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque le courant ayant ladite seconde valeur est appliqué à l’aide des paramètres calculés à partir du deuxième et du troisième jeu mesuré, est une fonction linéaire.
Dans un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fonctionnement d’un dispositif de DEL rouge-vert-bleu, RVB, comprenant
- l’étalonnage du dispositif de DEL RVB comme décrit précédemment,
- la réception d’informations de composantes trichromatiques sur un point de couleur et une intensité cibles,
- le calcul pendant le fonctionnement pour chaque DEL d’une valeur de rapport cyclique PWM, pendant que le courant ayant la première valeur est appliqué, exploitant ainsi des paramètres obtenus dans l’étape d’étalonnage,
- le fait de vérifier pour chaque DEL si la valeur de rapport cyclique PWM calculée dépasse un niveau seuil établi au niveau du premier rapport cyclique PWM, et dans l’affirmative, la commutation pour cette DEL audit courant ayant ladite seconde valeur et le calcul du rapport cyclique PWM correspondant, exploitant ainsi des paramètres obtenus dans ladite étape d’étalonnage.
Dans un mode de réalisation, la commutation au courant ayant ladite seconde valeur est réalisée après qu’un intervalle de temps donné s’est écoulé.
Dans un mode de réalisation préféré, le niveau de seuil est égal au premier rapport cyclique PWM.
Dans un aspect supplémentaire, l’invention concerne un dispositif de DEL RVB comprenant
- une DEL rouge, verte et bleue,
- un moyen de commande de modulation de largeur d’impulsion, PWM destiné à établir une valeur de rapport cyclique PWM,
- un moyen de fourniture de courant destiné à fournir aux DEL soit un courant ayant une première valeur soit un courant ayant une seconde valeur plus élevée que ladite première valeur,
- une unité de commande comprenant un moyen de traitement agencé pour recevoir des informations sur un point de couleur cible et une intensité cible, calculer à partir d’un premier jeu mesuré de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué, le calcul à partir d’un deuxième et d’un troisième jeu mesuré de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué, ledit deuxième jeu mesuré lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un deuxième rapport cyclique PWM, ledit deuxième rapport cyclique PWM est plus faible que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus faible que le courant résultant lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué avec ledit premier rapport cyclique PWM, ledit troisième jeu de composantes trichromatiques mesuré lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un troisième rapport cyclique PWM, ledit troisième rapport cyclique PWM est plus élevé que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus élevé que le courant résultant lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué avec ledit premier rapport cyclique PWM, ledit dispositif de DEL RVB comprenant en outre un moyen de stockage destiné à stocker lesdits paramètres calculés.
Dans un mode de réalisation préféré, le moyen de fourniture de courant comprend un sélecteur de courant destiné à sélectionner soit le courant ayant ladite première valeur soit le courant ayant ladite seconde valeur plus élevée que ladite première valeur.
Dans d’autres modes de réalisation, le moyen de fourniture de courant comprend une source de courant unique pour fournir soit le courant ayant ladite première valeur soit le courant ayant ladite seconde valeur plus élevée que ladite première valeur.
Dans des modes de réalisation, le moyen de fourniture de courant comprend deux sources de courant.
Dans d’autres modes de réalisation, le moyen de fourniture de courant comprend un élément commutable commandable par le moyen de commande PWM.
Afin de résumer l’invention et les avantages atteints par rapport à l’art antérieur, certains objets et avantages de l’invention ont été décrits ci-avant. Bien entendu, il faut comprendre que tous ces objets et avantages peuvent ne pas nécessairement être tous atteints en conformité avec un mode de réalisation particulier quelconque de l’invention. Ainsi, par exemple, l’homme du métier reconnaîtra que l’invention peut être intégrée ou réalisée d’une manière qui atteint ou optimise un avantage ou un groupe d’avantages tel qu’enseigné ici sans nécessairement atteindre d’autres objets ou avantages tels qu’ils peuvent être enseignés ou suggérés ici.
Les aspects ci-dessus et autres de l’invention ressortiront de et seront élucidés en référence au(x) mode(s) de réalisation décrit(s) ciaprès.
L’invention va à présent être décrite plus précisément, à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels des références numériques identiques se réfèrent à des éléments identiques sur les diverses figures.
La figure 1 illustre un dispositif de DEL selon un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 2 illustre un triangle de gamme de couleurs pour deux valeurs de courant différentes.
La figure 3 illustre un comportement possible des composantes trichromatiques pour une DEL rouge comme une fonction du rapport cyclique PWM lorsqu’un faible courant est appliqué.
La figure 4 illustre un mode de réalisation de fonctionnement d’un dispositif de DEL RVB étalonné selon la présente invention.
La présente invention va être décrite par rapport à des modes de réalisation particuliers et en référence à certains dessins, mais l’invention ne leur est pas limitée, l’étant uniquement par les revendications.
De plus, les termes premier, deuxième et similaire dans la description et dans les revendications, sont utilisés pour distinguer des éléments similaires et non pas nécessairement pour décrire une séquence, soit temporellement, spatialement, en classification soit de toute autre manière. Il faut comprendre que les termes ainsi utilisés sont interchangeables dans des circonstances appropriées et que les modes de réalisation de l’invention décrits ici sont capables de fonctionner dans des séquences autres que celles décrites ou illustrées ici.
Il faut observer que le terme « comprenant », utilisé dans les revendications, ne devrait pas être interprété comme étant limité aux moyens listés ensuite ; il n’exclut pas d’autres éléments ou étapes. Il doit aussi être interprété comme spécifiant la présence des particularités, entiers, étapes ou composants énoncés tels que désignés, mais n’exclut pas la présence ou l’addition d’un(e) ou plusieurs autres particularités, entiers, étapes ou composants, ou des groupes de ceux-ci. Ainsi, la portée de l’expression « un dispositif comprenant des moyens A et B » ne devrait pas être limitée à des dispositifs consistant uniquement en les composants A et B. Cela veut dire que les seuls composants pertinents du dispositif sont A et B quant à la présente invention.
Une référence tout au long de ce mémoire à « un mode de réalisation » signifie qu’une particularité, structure ou caractéristique particulière décrite en relation avec le mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, des apparitions des expressions « dans un mode de réalisation » à divers endroits partout dans ce mémoire ne se réfèrent pas toutes nécessairement au même mode de réalisation, bien que ce soit une éventualité. De plus, les particularités, structures ou caractéristiques particulières peuvent être combinées de toute manière adéquate, comme cela apparaîtrait à l’homme du métier d’après cette divulgation, dans un ou plusieurs modes de réalisation.
De façon similaire, il convient d’apprécier que dans la description d’exemples de modes de réalisation de l’invention, diverses particularités de l’invention sont parfois regroupées dans un seul mode de réalisation, figure, ou description de ceux-ci dans le but de rationnaliser la divulgation et d’aider à la compréhension d’un ou plusieurs des divers aspects inventifs. Ce procédé de divulgation ne doit toutefois pas être interprété comme traduisant une intention selon laquelle l’invention revendiquée requiert plus de particularités que celles qui sont expressément citées dans chaque revendication. Plutôt, comme les revendications suivantes le traduisent, des aspects inventifs se situent dans moins que toutes les particularités d’un seul mode de réalisation divulgué précédent.
De plus, alors que certains modes de réalisation décrits ici incluent certaines mais pas d’autres particularités incluses dans d’autres modes de réalisation, des combinaisons de particularités de différents modes de réalisation sont censées entrer dans la portée de l’invention, et forment des modes de réalisation différents, comme cela serait compris par l’homme du métier. Par exemple, dans les revendications suivantes, l’un quelconque des modes de réalisation revendiqués peut être utilisé dans une combinaison quelconque.
Il convient de noter que l’utilisation d’une terminologie particulière lors de la description de certain(es) particularités ou aspects de l’invention ne doit pas être considérée comme impliquant que la terminologie est prédéfinie ici comme étant limitée en incluant toutes caractéristiques spécifiques des particularités ou aspects de l’invention avec laquelle cette terminologie est associée.
Dans la description fournie ici, de nombreux détails spécifiques sont précisés. Néanmoins, il est compris que des modes de réalisation de l’invention peuvent être mis en pratique sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des procédés, structures et techniques bien connus n’ont pas été montrés en détail afin de ne pas obscurcir la compréhension de la présente description.
La présente invention propose un procédé d’étalonnage pour un dispositif de DEL RVB à utiliser sur une large plage d’intensité dynamique avec une résolution PWM limitée.
On considère le dispositif de DEL de la figure 1. Le dispositif de DEL comprend une diode électroluminescente rouge-vertebleue (DEL RVB) (1) et une unité de commande de DEL RVB (2). Dans un mode de réalisation, cela est réalisé, par exemple, sous forme de circuit intégré (CI).
Dans le mode de réalisation de la figure 1, l’unité de commande de DEL RVB comprend un régulateur de tension (3) capable de réguler une tension d’alimentation externe VS jusqu’à une tension d’alimentation interne pour le circuit intégré. Dans des environnements automobiles, cette alimentation externe pourrait ne pas être stable.
Un oscillateur RC (4) fournit un système d’horloge à une micro-unité de commande (5) et la source de courant et la commande de PWM (6). La micro-unité de commande comprend une unité centrale (UC) (51), une mémoire vive (RAM pour « Random Access Memory ») (52), une mémoire de données non volatile (par exemple EEPROM, NVRAM) (53) et une mémoire de programme non volatile (par exemple ROM, Llash, OTP) (54).
La micro-unité de commande peut recevoir des informations pour un point de couleur et une intensité de couleur cibles donnés via une interface omnibus, par exemple une interface LIN, à partir d’une unité de niveau supérieur (non montrée sur la figure 1).
Dans l’approche selon l’invention, la DEL RVB est pilotée au moyen de deux courants continus différents, c’est-à-dire un courant faible et un courant élevé, qui sont sélectionnables par un sélecteur de courant (8). À noter toutefois que l’approche proposée peut être aisément étendue à l’utilisation de plus de deux courants. Dans l’explication plus précise ci-dessous, on considère un courant d’une première valeur faible et un courant d’une seconde valeur plus élevée que la valeur faible.
Dans certains modes de réalisation, par exemple celui illustré sur la figure 1, deux sources de courant indépendamment commandables (9, 10) sont prévues pour établir les courants. Dans des modes de réalisation préférés, on n’a qu’une seule source de courant capable de fournir en alternance le courant élevé et le courant faible comme défini par le sélecteur de courant. Le courant sélectionné peut également être commandé par une PWM via un élément commutable (7), qui autorise une large plage dynamique d’intensité par canal de couleur. L’établissement des sources de courant, la sélection des courants et les réglages PWM sont assurés par la microunité de commande (5) en coopération avec la (les) source(s) de courant et la commande PWM (6).
Les courants faible et élevé peuvent être commandés par exemple en gradins de 3 mA entre, par exemple, 0 mA et par exemple 30 mA. De préférence, le courant faible est maintenu à, par exemple, 3 mA ou 6 mA ou tout autre courant plus faible que le courant élevé. Le courant plus élevé est de préférence maintenu à 30 mA ou 27 mA ou toute autre valeur plus élevée que le courant faible.
Pour une scène de lumière donnée (par exemple point de couleur et intensité de couleur), une valeur de courant faible fixe et une valeur de courant élevée fixe sont programmées. Dans la scène de lumière donnée, les deux courants fixes conjointement avec le sélecteur de courant et la commande PWM sur l’élément de commutation commandable par PWM (7) sont utilisés pour régler le rendement lumineux à un point de couleur et une intensité de couleur donnés.
Le changement de courant d’un courant faible sélectionné à un courant élevé sélectionné pour un ou plusieurs canaux de couleur d’une DEL RVB donnée aboutit à un triangle de gamme de couleurs déplacé (du triangle (201) au triangle (202)) comme le montre la figure 2 à mesure que le point de fonctionnement des une ou plusieurs DEL est déplacé du point Tl (204) au point T2 (205) et ainsi le spectre de rendement lumineux de la DEL RVB se déplace aussi. Seuls des points de couleur à l’intérieur d’une gamme de couleurs commune (203), construits à partir des diagrammes de gamme des deux courants sélectionnés, peuvent être affichés lors de l’utilisation des deux valeurs de courant. Une gamme est le sous-jeu complet de couleurs qui peut être représenté précisément par un certain dispositif. Une gamme d’un panneau à DEL RVB est représentée par un triangle dans un diagramme de chromaticité de l’espace chromatique CIE 1931.
Dans le cas où le point de couleur cible est à l’extérieur de la gamme de couleurs commune (203), la gamme de couleurs commune peut être utilisée pour calculer un point de couleur le plus proche du point de couleur cible, qui peut être affiché par les deux valeurs de courant sélectionnées. Ce point de couleur le plus proche est alors utilisé dans une scène de lumière donnée.
À mesure que le changement entre un courant faible sélectionné et un courant élevé déplace le spectre, il est obligatoire d’étalonner la DEL RVB pour les deux valeurs de courant, qui sont utilisées pour chaque canal de couleur.
La présente invention propose une alternative et une nouvelle manière de réaliser l’étalonnage.
Dans un mode de réalisation préféré, l’étalonnage est fait pour chacune des trois DEL d’une DEL RVB à trois points de fonctionnement caractéristiques, c’est-à-dire :
- à un courant faible fixe sélectionné (I_low) à une valeur de rapport cyclique PWM donnée PWMsp, par ex. 50 %,
- à un courant élevé sélectionné (I_high) à un rapport cyclique PWM PWMlow plus faible que PWMsp, moyennant quoi la valeur de courant élevée et le rapport cyclique PWM appliqué PWMlow sont choisis pour que le courant résultant soit plus petit que le courant résultant lorsque le courant faible (I_low) est utilisé, c’est-à-dire I_high*PWMlow < I_low*PWMsp,
- au courant élevé sélectionné (I_high) à un rapport cyclique PWM PWMmax, typiquement le maximum de 100 %. Le courant résultant I_high*PWMmax est plus élevé que le courant résultant I_low*PWMsp lorsque le courant faible est utilisé.
La scène de couleur (point de couleur et intensité de couleur) peut être décrite et mesurée comme des valeurs X, Y, Z (coordonnées trichromatiques CIE1931) pendant une mesure optique spectrale. Cela est connu dans l’art et brièvement expliqué ici. L’espace colorimétrique XYZ CIE englobe toutes les sensations colorimétriques qui sont visibles d’une personne de capacité visuelle moyenne. En conséquence, le XYZ CIE (que l’on appelle les composantes trichromatiques) est une représentation de couleur invariante d’un dispositif à l’autre. Elle sert de référence étalon vis-à-vis de laquelle on définit nombre d’autres espaces colorimétriques. Un jeu de fonctions de concordance des couleurs, comme les courbes de sensibilité spectrales de l’espace colorimétrique LMS, mais non limité aux sensibilités non négatives, associe des spectres de lumière produits physiquement à des composantes trichromatiques spécifiques.
Pendant l’étalonnage, les courants sont sélectionnés et appliqués et l’on utilise divers cycles de service PWM. Les valeurs X, Y, Z pour la simple DEL rouge, verte, bleue de la DEL RVB sont mesurées de manière spectrale au moyen, par exemple, d’un spectromètre à réseau optique. Les mesures peuvent être réalisées en série. Cela signifie que chaque DEL (rouge, verte et bleue) est entraînée avec les courants avec les cycles de service PWM en série.
Tout cela conduit à 3 fois trois mesures pour l’étalonnage de la DEL RVB :
1. XLEDred, YLEDred, ZLEDred mesuré à I_low et rapport cyclique PWM PWMsp (50 %)
2. XLEDgreen, YLEDgreen, ZLEDgreen mesuré à I_low et rapport cyclique PWM PWMsp (50 %)
3. XLEDblue, YLEDblue, ZLEDblue mesuré à I_low et rapport cyclique PWM PWMsp (50 %)
4. XLEDred, YLEDred, ZLEDred mesuré à I_high et rapport cyclique PWM PWMlow (< 50 %)
5. XLEDgreen, YLEDgreen, ZLEDgreen mesuré à I_high et rapport cyclique PWM PWMlow (< 50 %)
6. XLEDblue, YLEDblue, ZLEDblue mesuré à I_high et rapport cyclique PWM PWMlow (< 50 %)
7. XLEDred, YLEDred, ZLEDred mesuré à I_high et rapport cyclique PWM PWMmax (100 %)
8. XLEDgreen, YLEDgreen, ZLEDgreen mesuré à I_high et rapport cyclique PWM PWMmax (100 %)
9. XLEDblue, YLEDblue, ZLEDblue mesuré à I_high et rapport cyclique PWM PWMmax (100 %)
La sélection des courants et des cycles de service PWM pendant l’étalonnage est réalisée en considérant qu’un point de couleur cible donné peut être affiché en combinant toute valeur de courant fixe du courant faible fixe sélectionné ou le courant élevé fixe sélectionné avec une valeur de rapport cyclique PWM réglée adéquatement, comme l’illustre aussi la figure 2.
La figure 3 montre les composantes trichromatiques XLEDred, YLEDred, ZLEDred en fonction de cycles de service PWM par exemple pour la DEL rouge. Comme les composantes trichromatiques se comportent comme un surcourant presque linéaire, on peut établir des équations linéaires pour chaque composante trichromatique : XLEDred = mX_LEDred * PWMLEDred + bX_LEDred XLEDgreen = mX_LEDgreen * PWMLEDgreen + bX_LEDgreen XLEDblue = mX_LEDblue * PWMLEDblue + bX_LEDblue YLEDred = mY_LEDred * PWMLEDred + bY_LEDred YLEDgreen = mY_LEDgreen * PWMLEDgreen + bY_LEDgreen (11) YLEDblue = mY_LEDblue * PWMLEDblue + bY_LEDblue ZLEDred = mZ_LEDred * PWMLEDred + bZ_LEDred
ZLEDgreen = mZ_LEDgreen * PWMLEDgreen + bZ_LEDgreen ZLEDblue = mZ LEDblue * PWMLEDblue + bZ LEDblue moyennant quoi le point/l’intensité de couleur cible a des composantes trichromatiques X, Y, Z données par les expressions
X = XLEDred + XLEDgreen + XLEDblue
Y = YLEDred + YLEDgreen + YLEDblue (12)
Z = ZLEDred + ZLEDgreen + ZLEDblue
La base de départ des calculs supplémentaires est le courant faible fixe sélectionné I_low. Comme on peut aussi le voir sur la figure 3, l’ordonnée à l’origine est toujours de zéro dans ce cas, ainsi bX = bY = bZ = 0 pour toutes les DEL rouge, verte et bleue dans les équations (1) ci-dessus. Cela signifie que les variables suivantes peuvent être dérivées des mesures décrites ci-dessus pour le courant faible fixe sélectionné :
mX_LEDred = XLEDred/PWMsp, avec PWMsp = 50 % appliqué mY_LEDred = YLEDred/PWMsp, avec PWMsp = 50 % appliqué mZ_LEDred = ZLEDred/PWMsp, avec
XLEDred
YLEDred
ZLEDred mesuré, mesuré, mesuré,
PWMsp = 50 % appliqué mX_LEDgreen = XLEDgreen/PWMsp, avec XLEDgreen mesuré, PWMsp = 50 % appliqué mY_LEDgreen = YLEDgreen/PWMsp, avec YLEDgreen mesuré et PWMsp = 50 % appliqué (13) mZ_LEDgreen = ZLEDgreen/PWMsp, avec ZLEDgreen mesuré et PWMsp = 50 % appliqué mX_LEDblue = XLEDblue/PWMsp, avec XLEDblue mesuré, PWMsp = 50 % appliqué mY_LEDblue = YLEDblue/PWMsp, avec YLEDblue mesuré et PWMsp = 50 % appliqué mZ_LEDblue = ZLEDblue/PWMsp, avec ZLEDblue mesuré et PWMsp = 50 % appliqué
D’où, pour le courant faible fixe sélectionné, toutes les variables inconnues (par exemple pour la DEL rouge : mX_LEDred, mY_LEDred, mZ_LEDred) des équations ( 11 ) ont été déterminées dans cette étape d’étalonnage via les mesures 1, 2 et 3.
Comme la commutation du courant faible fixe sélectionné au courant élevé fixe sélectionné peut également conduire à un point de fonctionnement différent de la DEL, le spectre des couleurs peut se déplacer de Tl à T2 comme le montre la figure 2. Cela signifie aussi que pour l’étalonnage au courant élevé fixe sélectionné, l’ordonnée y à l’origine dans le graphique trichromatique pourrait ne plus être de zéro. En conséquence, il est nécessaire de réaliser l’étalonnage au courant élevé sélectionné en utilisant une valeur de courant (I_high) et deux valeurs de rapport cyclique PWM différentes comme précédemment décrites (voir les mesures 4 à 9).
Comme dans le cas de l’application, soit le courant faible fixe soit le courant élevé fixe est utilisé et le critère de sélection est établi à une valeur de rapport cyclique PWM PWMsp, l’étalonnage au courant élevé fixe sélectionné a besoin d’être fait en dessous du point de commutation (ainsi un rapport cyclique PWM < 50 % et une valeur pour I_high choisie pour que le courant résultant soit en dessous de I_low et un autre point de référence avec rapport cyclique, par exemple, de 100 %. L’étalonnage sous le point de commutation de courant assure une transition en douceur lorsque le courant est commuté du courant faible fixe sélectionné au courant élevé fixe sélectionné ou vice versa. Les équations linéaires peuvent être établies en utilisant les deux points mesurés pour toutes les composantes trichromatiques de la manière suivante selon la figure 3 pour que les variables inconnues puissent être dérivées pour le courant élevé sélectionné :
mX_LEDred = (XmaxLEDred-XlowLEDred)/(PWMmaxPWMlow), bX_LEDred = XmaxLEDred - mX_LEDred * PWMmax avec XmaxLEDred, XlowLEDred mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mY_LEDred = (YmaxLEDred-YlowLEDred)/(PWMmaxPWMlow), bY_LEDred = YmaxLEDred - mY_LEDred * PWMmax avec YmaxLEDred, YlowLEDred mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mZ_LEDred = (ZmaxLEDred-ZlowLEDred)/(PWMmaxPWMlow), bZ_LEDred = ZmaxLEDred - mZ_LEDred * PWMmax avec ZmaxLEDred, ZlowLEDred mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mX_LEDgreen = (XmaxLEDgreen-XlowLEDgreen)/(PWMmaxPWMlow), bX_LEDgreen = XmaxLEDgreen - mX_LEDgreen * PWMmax avec XmaxLEDgreen, XlowLEDgreen mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mY_LEDgreen = (YmaxLEDgreen-YlowLEDgreen)/(PWMmaxPWMlow), bY_LEDgreen = YmaxLEDgreen - mY_LEDgreen * PWMmax avec YmaxLEDgreen, YlowLEDgreen mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mZ_LEDgreen = (ZmaxLEDgreen-ZlowLEDgreen)/(PWMmaxPWMlow), bZ_LEDgreen = ZmaxLEDgreen - mZ_LEDgreen * PWMmax avec ZmaxLEDgreen, ZlowLEDgreen mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mX_LEDblue = (XmaxLEDblue-XlowLEDblue)/(PWMmaxPWMlow), bX_LEDblue = XmaxLEDblue - mX_LEDblue * PWMmax avec XmaxLEDblue, XlowLEDblue mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mY_LEDblue = (YmaxLEDblue-YlowLEDblue)/(PWMmaxPWMlow), bY_LEDblue = YmaxLEDblue - mY_LEDblue * PWMmax avec YmaxLEDblue, YlowLEDblue mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués mZ_LEDblue = (ZmaxLEDblue-ZlowLEDblue)/(PWMmaxPWMlow), bZ_LEDblue = ZmaxLEDblue - mZ_LEDblue * PWMmax avec ZmaxLEDblue, ZlowLEDblue mesurés, PWMmax et PWMlow appliqués
D’où, également pour le courant élevé fixe sélectionné, toutes les variables inconnues (par ex. pour la DEL rouge : mX_LEDred, bX_LEDred, mY_LEDred, bY_LEDred, mZ_LEDred, bZ_LEDred) des équations (1) ont été déterminées dans cette étape d’étalonnage parmi les mesures 4 à 9.
Les paramètres dérivés dans cette étape d’étalonnage peuvent être placés dans la mémoire de données non volatile (53) sous forme de réseau de données.
Les données d’étalonnage peuvent être en outre utilisées pour calculer toute valeur PWM à appliquer afin d’atteindre une certaine scène de couleur (point de couleur, intensité de couleur) qui est décrite par le biais de X, Y et Z lors de l’utilisation d’un courant faible sélectionné fixe ou d’un courant élevé sélectionné fixe. En d’autres termes, l’unité de commande de DEL RVB (2) peut recevoir les informations de scène de lumière cibles X, Y, Z d’une unité de niveau supérieur, par exemple via une connexion omnibus LIN et elle pourrait calculer les réglages PWM via la matrice d’équation montrée en (11) pour un courant faible fixe ou élevé fixe sélectionné exploitant les paramètres dérivés dans l’étape d’étalonnage et stockés dans la mémoire de données non volatile (53).
Sélection de courant pendant le fonctionnement :
La figure 4 décrit un mode de réalisation d’un procédé d’établissement de la source de courant (100), ainsi comment sélectionner pendant le fonctionnement le courant à utiliser, c’est-àdire un courant faible ou un courant élevé.
Après démarrage (101) du fonctionnement, l’unité de commande de DEL RVB (2) reçoit les informations de couleur cibles X, Y, Z (102). Tout d’abord, on sélectionne le courant faible fixe (103) pour toutes les DEL (rouge, verte, bleue) et on commute la (les) source(s) de courant en conséquence. On calcule des valeurs PWM d’après d’équation montrée les données d’étalonnage et la matrice en (11) pour le courant faible fixe sélectionné (104).
Dans une étape de détermination (105), on vérifie si le rapport cyclique PWM pour la DEL rouge est > PWMsp, par ex. > 50 %. Au cas où cela est vrai, le courant élevé fixe est sélectionné (107), au cas où cela n’est pas vrai, le courant faible fixe sélectionné est maintenu (106).
Dans une étape suivante (108), on vérifie si le rapport cyclique PWM pour une autre DEL, par exemple la DEL verte, est > PWMsp. Dans le cas où ceci est vrai, le courant élevé fixe est sélectionné (110) ; dans le cas où cela n’est pas vrai, le courant faible fixe sélectionné est maintenu (109).
Dans une étape de détermination (111) suivante, on vérifie si le rapport cyclique PWM pour la troisième DEL, par exemple la DEL bleue, est > PWMsp. Dans le cas où ceci est vrai, le courant élevé fixe est sélectionné (113) ; dans le cas où cela n’est pas vrai, le courant faible fixe sélectionné est maintenu (112).
Après cela, on vérifie si un ou plusieurs courants ont ou non été commutés d’un courant faible fixe sélectionné à un courant élevé fixe sélectionné (114). Dans le cas où ceci est vrai, toutes les valeurs PWM sont calculées à l’aide des données d’étalonnage et la matrice d’équation en (1) pour les courants sélectionnés (115) ; dans le cas où cela n’est pas vrai, les valeurs PWM de l’étape 104 sont maintenues. Les valeurs PWM sélectionnées sont appliquées (116) et la routine est arrêtée (117).
La routine peut être utilisée dans le cas où les valeurs X, Y, Z sont mises à jour d’une scène de lumière appliquée à une nouvelle scène de lumière. En outre, les nouvelles valeurs PWM sont calculées tout d’abord et appliquées de manière synchrone dans l’étape 116. Cela garantit de ne pas recevoir de vacillement dans le cas où des scènes de lumière sont mises à jour très souvent.
Dans un autre mode de réalisation, les courants ne sont pas commutés immédiatement après les étapes de détermination. La sélection est juste mémorisée. La commutation du courant pourrait être appliquée de manière synchrone également dans l’étape 116, lorsque les nouvelles valeurs PWM calculées sont appliquées.
La routine peut également s’appliquer si l’on utilise plus de courants fixes que juste un courant faible et un courant élevé fixes sélectionnés. Cela augmente les efforts d’étalonnage, car pour ces courants, il faut aussi appliquer un étalonnage comme décrit précédemment. D’autre part, tout courant additionnel agrandit à nouveau la résolution pouvant être atteinte avec une PWM à 16 bits.
En utilisant l’approche présentée ici, on peut atteindre la résolution suivante. Avec un courant faible fixe sélectionné de, par exemple, 3 mA, une résolution PWM à 16 bits mène à une résolution de courant de 3 mA/65535 = 45,7 nA. Cela donne une bonne résolution sur une scène de lumière donnée à afficher. Pour comparaison, si l’approche proposée n’était pas appliquée et que seul un courant maximal de, par ex. 30 mA, était utilisé, une résolution PWM à 16 bits mènerait à une résolution de 0,457 μΑ par bit ou gradin PWM. Cela est équivalent à approximativement uniquement 6 556 gradins PWM ou environ 12 bits pour afficher un courant de, par exemple 3 mA.
Cette résolution n’est pas suffisante et peut mener à un point de couleur non précis.
Une alternative serait d’augmenter la résolution PWM. Afin d’atteindre la même résolution qu’avec une PWM à 16 bits, on pourrait par exemple avoir 30 mA/45,7 nA = 656455 ou environ 19 bits. Néanmoins, un inconvénient d’utiliser une PWM à 19 bits est la fréquence d’horloge bien plus élevée. Cela pourrait mener à une émission électromagnétique accrue et éventuellement aussi à des coûts plus élevés.
Alors que l’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et dans la description précédente, il faut considérer ces illustrations et description comme illustratives ou données à titre d’exemple et non limitantes. La description précédente détaille certains modes de réalisation de l’invention. On appréciera toutefois que, peu importe comment le texte le détaille, l’invention peut être mise en pratique de nombre de manières. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation divulgués.
D’autres variations aux modes de réalisation divulgués peuvent être comprises et effectuées par l’homme du métier dans la mise en pratique de l’invention revendiquée, à partir d’une étude des dessins, de la divulgation et des revendications annexées. Dans les revendications, le mot « comprenant » n’exclut pas d’autres éléments ou étapes, et l’article indéfini « un » ou « une » n’exclut pas le pluriel. Un processeur unique ou autre unité peut remplir les fonctions de plusieurs articles précisés dans les revendications. Le simple fait que certaines mesures soient citées dans des revendications dépendantes mutuellement différentes n’indique pas qu’une combinaison de ces mesures ne peut pas être utilisée à profit. Un programme d’ordinateur peut être stocké/distribué sur un support adéquat, tel qu’un support de stockage optique ou un support à semiconducteur équipé de ou en tant que partie d’un autre matériel, mais peut également être distribué sous d’autres formes, telles que via Internet ou d’autres systèmes de télécommunication filaire ou sans fil.
Tous signes de référence dans les revendications ne devraient pas être interprétés comme limitant la portée.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1.- Procédé d’étalonnage d’une diode électroluminescente, DEL, d’un dispositif de DEL rouge-vert-bleu, RVB, ledit dispositif de DEL RVB est agencé pour établir un rapport cyclique de modulation de largeur d’impulsion, PWM, et pour fournir à ladite DEL soit un courant ayant une première valeur soit un courant ayant une seconde valeur plus élevée que ladite première valeur, le procédé comprenant :- la mesure d’un premier jeu de composantes trichromatiques pour ladite DEL lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué à ladite DEL avec un premier rapport cyclique PWM,- le calcul à partir dudit premier jeu mesuré de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué,- la mesure d’un deuxième jeu de composantes trichromatiques pour ladite DEL lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un deuxième rapport cyclique PWM, ledit deuxième rapport cyclique PWM étant plus faible que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus faible que le courant résultant lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué avec ledit premier rapport cyclique PWM,- la mesure d’un troisième jeu de composantes trichromatiques pour ladite DEL lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un troisième rapport cyclique PWM, ledit troisième rapport cyclique PWM est plus élevé que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus élevé que le courant résultant lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué avec ledit premier rapport cyclique PWM,- le calcul à partir desdits deuxième et troisième jeux mesurés de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué.
- 2. - Procédé d’étalonnage selon la revendication 1, dans lequel les étapes du procédé sont répétées pour chaque DEL dudit dispositif de DEL RVB.
- 3. - Procédé d’étalonnage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit premier rapport cyclique PWM est égal à 50 %.
- 4. - Procédé d’étalonnage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit troisième rapport cyclique PWM est égal à 100 %.
- 5. - Procédé d’étalonnage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant le stockage des paramètres calculés dans une mémoire.
- 6. - Procédé d’étalonnage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits paramètres calculés à partir dudit premier jeu mesuré sont utilisés pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction linéaire de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué.
- 7. - Procédé d’étalonnage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits paramètres calculés à partir desdits deuxième et troisième jeux mesurés sont utilisés pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction linéaire de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué.
- 8. - Procédé de fonctionnement d’un dispositif de diode électroluminescente, DEL, rouge-vert-bleu, RVB, comprenant- l’étalonnage dudit dispositif de DEL RVB comme dans l’une quelconque des revendications précédentes,- la réception d’informations de composantes trichromatiques sur un point de couleur et une intensité cibles,- le calcul pendant le fonctionnement pour chaque DEL d’une valeur de rapport cyclique de modulation de largeur d’impulsion, PWM, pendant que ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué, exploitant ainsi des paramètres obtenus dans ladite étape d’étalonnage,- le fait de vérifier pour chaque DEL si la valeur de rapport cyclique PWM calculée dépasse un niveau seuil, et dans l’affirmative, la commutation pour cette DEL audit courant ayant ladite seconde valeur et le calcul du rapport cyclique PWM correspondant, exploitant ainsi des paramètres obtenus dans ladite étape d’étalonnage.
- 9. - Procédé de fonctionnement selon la revendication 8, moyennant quoi ladite commutation audit courant ayant ladite seconde valeur est réalisée après qu’un intervalle de temps donné s’est écoulé.
- 10. - Procédé de fonctionnement selon la revendication 8 ou 9, moyennant quoi ledit niveau seuil est égal audit premier rapport cyclique PWM.
- 11. - Dispositif de diode électroluminescente rouge-vert-bleu, DEL RVB comprenant- une DEL rouge, verte et bleue,- un moyen de commande de modulation de largeur d’impulsion, PWM (6) destiné à établir une valeur de rapport cyclique PWM,- un moyen de fourniture de courant (8, 9, 10) destiné à fournir auxdites DEL soit un courant ayant une première valeur soit un courant ayant une seconde valeur plus élevée que ladite première valeur,- une unité de commande comprenant un moyen de traitement (51) agencé pour recevoir des informations sur un point de couleur cible et une intensité cible, calculer à partir d’un premier jeu mesuré de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué, le calcul à partir d’un deuxième et d’un troisième jeu mesuré de paramètres de composantes trichromatiques pour exprimer une intensité de couleur comme une fonction de rapport cyclique PWM lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué, ledit deuxième jeu mesuré lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un deuxième rapport cyclique PWM, ledit deuxième rapport cyclique PWM est plus faible que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus faible que le courant résultant lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué avec ledit premier rapport cyclique PWM, ledit troisième jeu de composantes trichromatiques mesuré lorsque ledit courant ayant ladite seconde valeur est appliqué avec un troisième rapport cyclique PWM, ledit troisième rapport cyclique PWM est plus élevé que ledit premier cycle PWM, moyennant quoi le courant résultant est plus élevé que le courant résultant lorsque ledit courant ayant ladite première valeur est appliqué avec ledit premier rapport cyclique PWM, ledit dispositif de DEL RVB comprenant en outre un moyen de stockage destiné à stocker lesdits paramètres calculés.
- 12.- Dispositif de DEL RVB selon la revendication 11, dans lequel ledit moyen de fourniture de courant comprend un sélecteur de courant destiné à sélectionner soit ledit courant ayant ladite première valeur soit ledit courant ayant ladite seconde valeur plus élevée que ladite première valeur.
- 13. - Dispositif de DEL RVB selon la revendication 11 ou 12, dans lequel ledit moyen de fourniture de courant comprend une source de courant unique pour fournir soit ledit courant ayant ladite première valeur soit ledit courant ayant ladite seconde valeur plus élevée que5 ladite première valeur.
- 14. - Dispositif de DEL RVB selon la revendication 11 ou 12, dans lequel ledit moyen de fourniture de courant comprend deux sources de courant.
- 15. - Dispositif de DEL RVB selon l’une quelconque des 10 revendications 11 à 14, dans lequel ledit moyen de fourniture de courant comprend un élément commutable (7) commandable par ledit moyen de commande PWM.
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