FR3096759A1 - Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile et dispositif d'éclairage automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant au moins une source lumineuse à semi-conducteurs (2). Ce procédé comprenant les étapes consistant à établir une valeur seuil de flux lumineux (4), alimenter la source lumineuse (2) avec une valeur de courant (41) qui implique une valeur de flux lumineux supérieure à la valeur seuil de flux lumineux (4), obtenir une valeur de flux lumineux émise par la source lumineuse (2) et augmenter la valeur du courant (42) de la source lumineuse (2) quand une condition prédéterminée est atteinte. L'invention prévoit également un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant un élément de commande (3) pour réaliser les étapes de ce procédé.Figure pour l'abrégé : figure 2b
Description
Cette invention est liée au domaine des dispositifs d'éclairage automobile, et plus particulièrement au contrôle de la température de ces sources lumineuses comprises dans ces dispositifs.
Les dispositifs d'éclairage numérique sont de plus en plus adoptés par les constructeurs automobiles pour les produits de moyen et haut de gamme.
Ces dispositifs d'éclairage numériques sont généralement constitués de sources lumineuses à semi-conducteurs, dont le fonctionnement dépend fortement de la température.
Le contrôle de la température dans ces éléments est un aspect très sensible et s'effectue généralement par une dégradation, c'est-à-dire une diminution de la valeur du courant qui alimente la source lumineuse afin que le flux de sortie et la température de fonctionnement diminuent en conséquence. Les performances des sources lumineuses doivent donc être fortement surdimensionnées pour faire face à ces problèmes de surchauffe, de sorte que les valeurs de fonctionnement puissent être diminuées tout en conservant des valeurs acceptables.
Ce problème a été assumé jusqu'à présent, mais une solution est nécessaire.
L'invention a pour objet une solution alternative pour gérer la température des sources lumineuses d'un dispositif d'éclairage automobile par un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage.
Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans la présente demande doivent être interprétés comme il est d'usage dans l'art. Il sera en outre entendu que les termes d'usage courant doivent également être interprétés comme il est d'usage dans l'art concerné et non dans un sens idéalisé ou trop formel à moins qu'ils ne soient expressément définis ainsi.
Dans ce texte, le terme "comprend" et ses dérivés (tels que "comprenant", etc.) ne doivent pas être compris dans un sens d'exclusion, c'est-à-dire que ces termes ne doivent pas être interprétés comme excluant la possibilité que ce qui est décrit et défini puisse inclure additionnellement des éléments, des étapes, etc.
Dans un premier aspect inventif, l'invention fournit un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile comprenant au moins une source lumineuse à semi-conducteurs, ledit procédé comprenant les étapes consistant à :
- l’établissement d’un seuil de flux lumineux ;
- l’alimentation de la source lumineuse avec une valeur de courant qui implique une valeur de flux lumineux supérieure à la valeur seuil de flux lumineux ;
- l’obtention d’une valeur de flux lumineux émis par la source lumineuse ; et
- l’augmentation de la valeur du courant de la source lumineuse lorsqu’une condition prédéterminée est atteinte.
- l’établissement d’un seuil de flux lumineux ;
- l’alimentation de la source lumineuse avec une valeur de courant qui implique une valeur de flux lumineux supérieure à la valeur seuil de flux lumineux ;
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- l’augmentation de la valeur du courant de la source lumineuse lorsqu’une condition prédéterminée est atteinte.
Le terme "état solide" désigne la lumière émise par l'électroluminescence à l'état solide, qui utilise des semi-conducteurs pour convertir l'électricité en lumière. Comparativement à l'éclairage incandescent, l'éclairage à semi-conducteurs crée de la lumière visible avec une production de chaleur réduite et une dissipation d'énergie moindre. La faible masse typique d'un dispositif d'éclairage électronique à semi-conducteurs offre une plus grande résistance aux chocs et aux vibrations que les tubes/ampoules en verre fragiles et les fils de filament longs et fins. Ils éliminent également l'évaporation des filaments, ce qui augmente potentiellement la durée de vie du dispositif d'éclairage. Quelques exemples de ces types d'éclairage comprennent les diodes électroluminescentes à semi-conducteurs (LED), les diodes électroluminescentes organiques (OLED) ou les diodes électroluminescentes en polymère (DELP) comme sources d'éclairage plutôt que les filaments électriques, plasma ou gaz.
Avec cette méthode, la température des sources lumineuses est maintenue aussi basse que possible dès le début du fonctionnement. Cela permet d'augmenter la durée de vie de la source lumineuse, puisqu'elle fonctionne à des températures plus basses que dans les solutions connues. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de surdimensionner les caractéristiques du dispositif d'éclairage. La dégradation est également retardée, car la température du dispositif d'éclairage augmente plus lentement que dans les méthodes connues, et il y a certains cycles où la température de dégradation n'est pas atteinte. De plus, la consommation d'énergie est plus faible, puisque la valeur du courant est toujours plus faible que dans le cas d’un choix d'une seule valeur de courant pour l'ensemble du cycle d'éclairage.
Dans certains modes de réalisations, la condition prédéterminée comprend le fait que la valeur du flux lumineux tombe en dessous de la valeur seuil du flux lumineux.
La valeur du flux lumineux est un paramètre important, bien qu'il ne soit pas le seul à fournir des informations sur le fonctionnement du dispositif d'éclairage. Le contrôle de la valeur du courant par le flux lumineux assure un fonctionnement acceptable du dispositif d'éclairage.
Dans certains modes de réalisations, le procédé comprend en outre une étape consistant à obtenir une température de la source lumineuse et dans laquelle la condition prédéterminée comprend le fait que la température de la source lumineuse atteint une valeur prédéterminée.
Une façon différente mais compatible de contrôler le courant s’effectue au moyen de la température, qui peut fournir des données indirectes sur le flux lumineux.
Dans certains modes de réalisations particuliers, la condition prédéterminée comprend le fait qu'une limite de temps a été atteinte.
Une autre façon de contrôler le courant est d'estimer l'évolution de la température avec le temps. Dans ces cas, il n'est pas nécessaire de mesurer des données et l'intensité est automatiquement augmentée. Cela peut être fait lorsqu'un schéma temporel a été solidement établi.
Dans certains modes de réalisations particuliers, l'étape d'obtention de la valeur du flux lumineux est réalisée en obtenant une température de la source lumineuse et en obtenant un flux lumineux correspondant à partir d'une fiche technique qui met en corrélation le flux lumineux avec la température et la valeur du courant.
Il s'agit d'un moyen fiable de contrôler la valeur du courant, car la fiche technique de la source lumineuse peut fournir une information complète sur le flux lumineux en fonction de ces variables.
Dans certaines réalisations particulières, l'étape d'obtention de la température de la source lumineuse est réalisée par une thermistance, telle qu'une thermistance à coefficient de température négatif.
Une thermistance est un élément commun qui peut être utilisé pour mesurer une température, fournissant ainsi un point de départ fiable pour cette méthode.
Dans certains cas particuliers, l'étape d'augmentation de la valeur du courant consiste à augmenter la valeur du courant d'une première valeur à une seconde valeur, la seconde valeur étant supérieure à la première valeur mais inférieure à 1,1 fois la première valeur, particulièrement inférieure à 1,05 fois la première valeur et particulièrement inférieure à 1,03 fois la première valeur.
Dans ces exemples, l'intensité peut être augmentée par petit paliers, de sorte que la valeur du courant (et la température) soient maintenues aussi basses que possible dans une plage offrant une performance acceptable.
Dans certains modes de réalisations, le procédé comprend en outre une étape d'enregistrement d'une séquence d'augmentation de valeur du courant pour des conditions prédéterminées.
Cette séquence peut être utile si on utilise un modèle basé sur le temps, pour éviter une mesure continue de la température.
Dans certains cas particuliers, les étapes de la méthode sont appliquées à au moins 10 % des sources lumineuses du dispositif d'éclairage.
L'augmentation progressive de la valeur du courant peut être appliquée à un grand nombre de sources lumineuses en même temps, par exemple, toutes les sources lumineuses offrant une fonctionnalité prédéterminée. L'économie d'énergie et les performances homogènes peuvent donc s'appliquer à un grand nombre d'éléments.
Dans un deuxième aspect inventif, l'invention a pour objet un dispositif d'éclairage automobile comprenant :
- un agencement matriciel de sources lumineuses à semi-conducteur ;
- un élément de contrôle pour exécuter les étapes du procédé selon le premier aspect inventif de l’invention ;
- un agencement matriciel de sources lumineuses à semi-conducteur ;
- un élément de contrôle pour exécuter les étapes du procédé selon le premier aspect inventif de l’invention ;
Ce dispositif d'éclairage offre l'avantage de gérer efficacement les performances des sources lumineuses.
Dans certains cas particuliers, l'agencement matriciel comprend au moins 2000 sources lumineuses à semi-conducteurs.
Un arrangement matriciel est un exemple typique de cette méthode. Les lignes peuvent être groupées en plages de distance projetées et chaque colonne de chaque groupe représente un intervalle d'angle. Cette valeur d'angle dépend de la résolution de la disposition de la matrice, qui est généralement comprise entre 0,01º par colonne et 0,5º par colonne. Par conséquent, plusieurs sources lumineuses peuvent être gérées en même temps.
Dans ces figures, les numéros de référence suivants ont été utilisés :
1 Dispositif d'éclairage
2 LED
3 Elément de commande
4 Valeur seuil du flux lumineux
41 Première valeur du courant
42 Deuxième valeur du courant
5 Thermistance
100 Véhicule automobile
Les exemples de modes de réalisations selon l’invention sont décrits avec suffisamment de détails pour permettre à l’homme du métier de pouvoir mettre en œuvre les systèmes et les processus décrits ici. Il est important de comprendre que les modes de réalisations peuvent être fournies sous de nombreuses autres formes et ne doivent pas être interprétées comme se limitant aux exemples présentés ici.
En conséquence, bien qu’un mode de réalisation puisse être modifiée de diverses façons et prendre diverses formes alternatives, des modes de réalisation spécifiques de celles-ci sont montrées dans les dessins et décrites en détail ci-dessous à titre d'exemples. Il n'y a aucune intention de limiter aux formes particulières divulgués. Au contraire, toutes les modifications, équivalentes et alternatives entrant dans le champ d'application des revendications annexées doivent être inclus.
La figure 1 montre une vue en perspective générale d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention.
Ce dispositif d'éclairage 1 est installé dans un véhicule automobile 100 et comprend
- un agencement matriciel de diodes électroluminescentes (LED) 2, destiné à fournir un motif lumineux ;
- un élément de commande 3 pour effectuer un contrôle thermique du fonctionnement des LEDs 2 ; et
- un agencement matriciel de diodes électroluminescentes (LED) 2, destiné à fournir un motif lumineux ;
- un élément de commande 3 pour effectuer un contrôle thermique du fonctionnement des LEDs 2 ; et
un agencement matriciel de diodes électroluminescentes (LED) 2, destiné à fournir un motif lumineux ;
un élément de commande 3 pour effectuer un contrôle thermique du fonctionnement des LEDs 2 ; et
une thermistance 5 destinée à mesurer la température dans les LEDs 2.
Cette configuration matricielle est un module haute résolution, ayant une résolution supérieure à 2000 pixels. Toutefois, aucune restriction n'est imposée à la technologie utilisée pour la production des modules de projection.
Un premier exemple de cette configuration matricielle comprend une source monolithique. Cette source monolithique comprend une matrice d'éléments électroluminescents monolithiques disposés en plusieurs colonnes par plusieurs rangées. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents peuvent être cultivés à partir d'un substrat commun et sont connectés électriquement pour pouvoir être activés sélectivement soit individuellement, soit par un sous-ensemble d'éléments électroluminescents. Le substrat peut être principalement constitué d'un matériau semi-conducteur. Le substrat peut comprendre un ou plusieurs autres matériaux, par exemple des matériaux non semi-conducteurs (métaux et isolants). Ainsi, chaque élément ou groupe électroluminescent peut former un pixel lumineux et peut donc émettre de la lumière lorsque son/leur matériau est alimenté en électricité. La configuration d'une telle matrice monolithique permet la disposition de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudées à des circuits imprimés. La matrice monolithique peut comprendre des éléments électroluminescents dont la principale dimension de hauteur, mesurée perpendiculairement au substrat commun, est sensiblement égale à un micromètre.
La matrice monolithique est couplée au centre de contrôle afin de contrôler la génération et/ou la projection d'un faisceau lumineux pixélisé par la disposition de la matrice. Le centre de contrôle est ainsi en mesure de contrôler individuellement l'émission lumineuse de chaque pixel de l'agencement matriciel.
Alternativement à ce qui a été présenté ci-dessus, la disposition de la matrice peut comprendre une source lumineuse principale couplée à une matrice de miroirs. Ainsi, la source lumineuse pixélisée est formée par l'assemblage d'au moins une source lumineuse principale formée d'au moins une diode électroluminescente émettant de la lumière et d'un ensemble d'éléments optoélectroniques, par exemple une matrice de micromiroirs, également connue sous le sigle DMD, pour "Digital Micro-mirror Device" qui dirige par réflexion les rayons lumineux de la source lumineuse principale à un élément optique de projection. Le cas échéant, un élément optique auxiliaire peut recueillir les rayons d'au moins une source lumineuse pour les focaliser et les diriger vers la surface du réseau de micromiroirs.
Chaque micromiroir peut pivoter entre deux positions fixes, une première position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis vers l'élément optique de projection, et une seconde position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis dans une direction différente de l'élément optique de projection. Les deux positions fixes sont orientées de la même manière pour tous les micromiroirs et forment, par rapport à un plan de référence supportant la matrice des micromiroirs, un angle caractéristique de la matrice des micromiroirs définie dans ses spécifications. Un tel angle est généralement inférieur à 20° et peut être d'environ 12°. Ainsi, chaque micromiroir réfléchissant une partie des faisceaux lumineux incidents sur la matrice des micromiroirs forme un émetteur élémentaire de la source lumineuse pixélisée. L'actionnement et le contrôle du changement de position des rétroviseurs pour activer sélectivement cet émetteur élémentaire pour émettre ou non un faisceau lumineux élémentaire est contrôlé par le centre de contrôle.
Dans différentes réalisations, l'agencement matriciel peut comprendre un système laser à balayage dans lequel une source de lumière laser émet un faisceau laser vers un élément de balayage qui est configuré pour explorer la surface d'un convertisseur de longueur d'onde avec le faisceau laser. Une image de cette surface est capturée par l'élément optique de projection.
L'exploration de l'élément de balayage peut être effectuée à une vitesse suffisamment élevée pour que l'œil humain ne perçoive aucun déplacement dans l'image projetée.
Le contrôle synchronisé de l'allumage de la source laser et du mouvement de balayage du faisceau permet de générer une matrice d'émetteurs élémentaires qui peuvent être activés sélectivement à la surface de l'élément convertisseur de longueur d'onde. Le moyen de balayage peut être un micromiroir mobile pour balayer la surface de l'élément convertisseur de longueur d'onde par réflexion du faisceau laser. Les micromiroirs mentionnés comme moyens de balayage sont par exemple de type MEMS, pour "Micro-Electro-Mechanical Systems". Toutefois, l'invention ne se limite pas à un tel moyen de balayage et peut utiliser d'autres types de moyens de balayage, tels qu'une série de miroirs disposés sur un élément rotatif, la rotation de l'élément provoquant un balayage de la surface de transmission par le faisceau laser.
Dans une autre variante, la source lumineuse peut être complexe et comprendre au moins un segment d'éléments lumineux, comme les diodes électroluminescentes, et une partie superficielle d'une source lumineuse monolithique.
Comme il y a une grande quantité de sources lumineuses très proches les unes des autres, le contrôle thermique est très important pour assurer une bonne performance et efficacité.
Les figures 2a et 2b montrent un schéma graphique de deux façons différentes de gérer le comportement thermique au moyen de l'élément de commande du dispositif d'éclairage automobile.
Ces schémas graphiques représentent le flux lumineux émis par le dispositif d'éclairage automobile au cours du temps. Les différentes courbes représentent l'évolution du flux dans le temps à courant constant. Ces courbes montrent comment le flux lumineux diminue avec la température.
La figure 2a représente une méthode telle qu'elle est connue dans l'état actuel de la technique. Dans ces cas, on choisit l'une de ces courbes 40, et la valeur du courant correspondante est celle qui est utilisée depuis le début de l'opération jusqu'au moment où la température augmente tellement que le flux lumineux diminue.
D'autre part, la méthode selon l'invention, illustrée à la figure 2b, comprend l'élément de commande fixant une valeur seuil de flux lumineux 4. Cette valeur seuil 4 peut être imposée par la réglementation officielle ou par le constructeur automobile. Au lieu d'alimenter les sources lumineuses avec une valeur de courant élevée, on choisit, dès le début de l'opération, une valeur de courant plus conservatrice 41. En tout état de cause, cette première valeur de courant 41 implique une valeur de flux lumineux supérieure à la valeur seuil de flux lumineux 4.
Une fois que la température augmente, cette valeur de courant n'est pas suffisante pour maintenir le flux lumineux au-dessus de la valeur seuil, de sorte que l'élément de commande augmente la valeur du courant à une deuxième valeur de courant 42 qui est légèrement supérieure, mais suffisante pour maintenir le flux lumineux au-dessus de la valeur seuil. Cette stratégie d'augmentation de la valeur du courant sur de courtes distances est répétée lorsque la fonctionnalité est active.
Cette méthode implique un plus grand nombre d'augmentations de la valeur du courant, mais permet d'obtenir une consommation d'énergie plus faible et une augmentation plus lente de la température.
Les augmentations de la valeur du courant sont effectuées d'une première valeur à une deuxième valeur, la deuxième valeur étant légèrement supérieure à la première valeur, généralement entre 1,01 et 1,05 fois la première valeur. L'augmentation de courant est faible mais suffisante pour maintenir le flux lumineux au-dessus de la valeur seuil pendant une plus longue période.
Dans ce mode de réalisation de la méthode, le flux lumineux est estimé par une corrélation entre la température et la valeur du courant, en utilisant les mêmes graphiques que ceux illustrés aux figures 2a et 2b. La température de la source lumineuse est estimée à l'aide de la thermistance illustrée à la figure 1, qui fournit une valeur de température qui est utilisée pour obtenir le flux lumineux. Différentes options pour obtenir le flux lumineux entrent également dans le champ d'application de l'invention.
Dans d'autres modes de réalisations, l'augmentation de la valeur du courant peut être effectuée en fonction d'un critère différent de la valeur seuil. Dans certains cas, l'atteinte de valeurs prédéterminées de température peut déclencher l'augmentation de la valeur du courant. Dans d'autres cas, les augmentations sont programmées en temps voulu. Cette séquence peut être programmée et enregistrée de manière à ce que ce motif soit répété lorsque la fonction d'éclairage est requise.
Claims (14)
- Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant au moins une source lumineuse à semi-conducteurs (2), le procédé comprenant les étapes consistant à :
- l’établissement d’une valeur seuil de flux lumineux (4) ;
- l’alimentation de la source lumineuse (2) avec une valeur de courant (41) qui implique une valeur de flux lumineux supérieure à la valeur seuil de flux lumineux (4) ;
- l’obtention d’une valeur de flux lumineux émis par la source lumineuse (2) ; et
- l’augmentation de la valeur du courant (42) de la source lumineuse (2) lorsqu’une condition prédéterminée est atteinte. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la condition prédéterminée comprend le fait que la valeur du flux lumineux tombe en dessous de la valeur seuil de flux lumineux (4).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l'étape consistant à obtenir une température de source lumineuse et dans lequel la condition prédéterminée comprend le fait que la température de source lumineuse atteint une valeur prédéterminée.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la condition prédéterminée comprend le fait qu'une limite de temps a été atteinte.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape consistant à obtenir la valeur du flux lumineux est effectuée en obtenant une température de source lumineuse et en obtenant un flux lumineux correspondant à partir d'une fiche technique qui met en corrélation le flux lumineux avec la température et la valeur du courant.
- Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape consistant à obtenir la température de la source lumineuse est effectuée par une thermistance (5), telle qu'une thermistance à coefficient de température négatif.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur du courant consiste à augmenter la valeur du courant d'une première valeur (41) à une seconde valeur (42), la seconde valeur (42) étant supérieure à la première valeur (41) mais inférieure à 1,1 fois la première valeur (41).
- Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur du courant consiste à augmenter la valeur du courant d'une première valeur à une seconde valeur, la seconde valeur étant inférieure à 1,05 fois la première valeur.
- Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur du courant consiste à augmenter la valeur du courant d'une première valeur à une seconde valeur, la seconde valeur étant inférieure à 1,03 fois la première valeur.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l'étape consistant à enregistrer une séquence d'incréments de valeur du courant pour des conditions prédéterminées.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étapes du procédé sont appliquées à au moins 10% des sources lumineuses du dispositif d'éclairage.
- Dispositif d'éclairage automobile comprenant :
- un agencement matriciel de sources lumineuses à semi-conducteurs ;
- un élément de commande pour exécuter les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. - Dispositif d'éclairage pour véhicules automobiles selon la revendication 12, dans lequel l'agencement matriciel comprend au moins 2000 sources lumineuses à l'état solide.
- Dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, comprenant en outre une thermistance (5) destinée à mesurer la température des sources lumineuses à semi-conducteurs.
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