FR3101931A1 - Système d’eclairage comportant une source de lumiere pixelisee et un capteur de courant - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système d’éclairage (1) pour véhicule automobile, comportant : une source lumineuse pixélisée (2) présentant une pluralité de sources de lumière élémentaires (21) activables sélectivement, l’activation de chaque source de lumière élémentaire étant exclusivement contrôlée par un interrupteur (22) dédié à cette source de lumière élémentaire; un convertisseur de puissance (3) agencé pour fournir une puissance électrique (Ps) à la source lumineuse pixélisée ; un contrôleur (4) agencé pour contrôler la tension électrique (Vs) fournie par le convertisseur de puissance et pour contrôler les interrupteurs contrôlant l’activation des sources de lumière élémentaires ; le système d’éclairage comportant un capteur de courant électrique (5) agencé pour mesurer le courant électrique (Is) fourni par le convertisseur de puissance à la source lumineuse pixélisée et pour transmettre une information relative à ce courant mesuré au contrôleur.
Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
L’invention concerne le domaine de l’éclairage automobile. Plus précisément, l’invention concerne un système d’éclairage de véhicule automobile intégrant une source de lumière pixélisée.
Dans le domaine de l’éclairage automobile, il est connu des systèmes d’éclairage comportant suffisamment de sources de lumière élémentaires contrôlables sélectivement, pour permettre la réalisation de fonctions lumineuses pixélisées, par exemple contenant au moins 500 pixels, chaque pixel étant formé par un faisceau lumineux élémentaire émis par l’une des sources lumineuses élémentaires. Ce type de système d’éclairage permet au véhicule automobile de réaliser par exemple des fonctions d’éclairage de type route anti-éblouissement, dans laquelle certains pixels du faisceau route sont éteints ou atténués pour former une zone sombre au niveau d’un objet cible à ne pas éblouir, comme un véhicule suivi ou croisé.
Afin de réaliser ce type de système d’éclairage, il est connu d’employer des diodes électroluminescentes pixélisées monolithiques, comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires de lumière formant chacun l’une des sources de lumière élémentaires. Chacun des émetteurs élémentaires est alimenté par une source de courant contrôlée dédiée à cet émetteur et qui permet d’activer ou non l’émission d’un pixel. L’ensemble des sources de courant contrôlées est intégré dans un même circuit intégré, par exemple placé sous les émetteurs élémentaires. Du fait de l’utilisation de sources de courant contrôlées, ce type de système présente plusieurs inconvénients, à savoir : d’introduire des pertes de puissance électrique importantes au niveau du circuit intégré, d’augmenter le temps de réaction de la diode électroluminescente pixélisée et d’augmenter la surface de silicium nécessaire, et donc le coût, du circuit intégré.
Dans ce contexte, une autre solution permettant de pallier ces problèmes consiste à contrôler chacun des émetteurs élémentaires de lumière au moyen d’un simple interrupteur dédié, l’alimentation de la source lumineuse pixélisée se faisant au moyen d’un convertisseur de puissance contrôlé en tension afin de fournir la puissance électrique nécessaire à la réalisation de la fonction lumineuse souhaitée. Dans ce type de système, il n’y a donc pas de mesure du courant électrique fourni par le convertisseur de puissance à la source lumineuse pixélisée ni du courant électrique circulant au sein de chacun des émetteurs élémentaires. L’utilisation d’interrupteurs à la place de sources de courant contrôlées permet de réduire la surface de silicium dans le circuit intégré, d’augmenter le temps de réponse de la source lumineuse pixélisée et de limiter les pertes de puissance.
Toutefois, ce type de système d’éclairage forme un système en boucle ouverte et, à ce titre, est instable et donc peu fiable. En effet, les caractéristiques de la diode électroluminescente pixélisée monolithique, comme par exemple la tension de seuil des émetteurs élémentaires, peuvent varier, notamment en fonction de la température. Ainsi, si la puissance électrique fournie par le convertisseur de puissance n’est pas régulée, on peut constater une perte de flux lumineux en sortie de la source lumineuse pixélisé ou encore un emballement thermique. En outre, la source lumineuse pixélisée peut être distante du convertisseur de puissance et donc nécessiter un faisceau de connexion particulièrement long, qui introduit des pertes d’impédances qui viennent donc fragiliser la stabilité du système.
Il existe ainsi un besoin pour fiabiliser un système d’éclairage comprenant une source lumineuse pixélisée dont les sources de lumière élémentaires sont exclusivement contrôlées par un interrupteur. L’invention s’inscrit dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin.
A ces fins, l’invention a pour objet un système d’éclairage pour véhicule automobile, comportant :
- une source lumineuse pixélisée présentant une pluralité de sources de lumière élémentaires activables sélectivement, l’activation de chaque source de lumière élémentaire étant exclusivement contrôlée par un interrupteur dédié à cette source de lumière élémentaire ;
- un convertisseur de puissance agencé pour fournir une puissance électrique à la source lumineuse pixélisée ;
- un contrôleur agencé pour contrôler la tension électrique fournie par le convertisseur de puissance et pour contrôler les interrupteurs contrôlant l’activation des sources de lumière élémentaires.
L’invention est caractérisée en ce que le système d’éclairage comporte un capteur de courant électrique agencé pour mesurer le courant électrique fourni par le convertisseur de puissance à la source lumineuse pixélisée et pour transmettre une information relative à ce courant mesuré au contrôleur.
On comprend que, grâce à l’invention, le contrôleur dispose d’une information relative à l’intensité du courant électrique fournie par le convertisseur de puissance à la source lumineuse pixélisée. Dès lors, cette information peut être exploitée par le contrôleur pour réaliser une régulation de la puissance électrique en sortie du convertisseur, que ce soit pour stabiliser cette puissance électrique par rapport au besoin de la source lumineuse pixélisée, y compris en cas de forte variations de la température ambiante au niveau de cette source lumineuse, ou que ce soit pour compenser des pertes d’impédances au niveau d’un faisceau de connexion entre le convertisseur de puissance et la source lumineuse.
Selon l’invention, on entend par source lumineuse pixélisée toute source lumineuse comprenant une pluralité de sources de lumière élémentaires, chacune étant éventuellement associée à un élément électro-optique et étant capable d’être activée et contrôlée sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire dont l’intensité lumineuse est contrôlable. Avantageusement, la source lumineuse pixélisée pourra comprendre une diode électroluminescente pixélisée monolithique comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires de lumière, chacun des émetteurs élémentaires de la diode électroluminescente pixélisée monolithique formant l’une des sources de lumière élémentaires. Par exemple, la pluralité d’émetteurs élémentaires de lumière pourra être empilée sur un circuit intégré dans lequel sont intégrés lesdits interrupteurs. Le cas échéant, les sources de lumières élémentaires peuvent être agencées de sorte que chaque faisceau lumineux élémentaire forme un pixel et de sorte que l’ensemble des pixels forment un faisceau lumineux pixélisé, par exemple comprenant 500 pixels de dimensions comprises entre 0,05° et 0,3°, répartis selon une pluralité de lignes et de colonnes, par exemple 20 lignes et 25 colonnes.
Avantageusement, le système d’éclairage est dépourvu de source de courant contrôlée associée à chacun des sources de lumière élémentaires. Avantageusement encore, le capteur de courant électrique est connecté entre le convertisseur de puissance et la source lumineuse pixélisée.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le capteur de courant électrique comporte un capteur à effet Hall. De façon alternative ou cumulative, le capteur de courant comporte une magnétorésistance, par exemple une magnétorésistance à effet Tunnel (également appelée capteur TMR, de l’anglais Tunnel MagnetoResistor). Ces types de capteurs, en comparaison à une résistance de type shunt, présentent des caractéristiques répondant de façon convenable au besoin de mesure pour le type de sources lumineuse pixélisées envisagé. Au contraire, les résistances de type shunt ne sont pas adaptées car leur dimensionnement serait trop complexe au regard de ce besoin, à savoir une mesure d’intensité de courant de valeurs faibles et dont la précision de mesure est élevée.
Avantageusement, le contrôleur est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique fournie par le convertisseur de puissance en fonction de ladite information relative au courant mesuré transmise par le capteur de courant électrique. Par exemple, si le courant électrique mesuré présente une intensité inférieure à une valeur seuil prédéterminée, le contrôleur peut être agencé pour requérir une augmentation de la tension fournie en sortie du convertisseur de puissance, par exemple pour garantir un flux lumineux émis par la source lumineuse pixélisée qui soit d’intensité constante. Dans un autre exemple, si le courant électrique mesuré présente une intensité supérieure à une valeur seuil prédéterminée, le contrôleur peut être agencé pour requérir une diminution de la tension fournie en sortie du convertisseur de puissance, par exemple pour prévenir un emballement thermique de la source lumineuse pixélisée.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le système d’éclairage peut comporter un capteur de température agencé pour mesurer la température ambiante au voisinage de la source lumineuse pixélisé et une mémoire dans laquelle sont stockées les caractéristiques d’émission de la source lumineuse pixélisée, notamment les tensions seuils de chacune des sources de lumière élémentaires. Le cas échéant, le contrôleur est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique fournie par le convertisseur de puissance en fonction de ladite information relative au courant mesuré transmise par le capteur de courant électrique, de la température ambiante mesuré par le capteur de température et des caractéristiques d’émission de la source lumineuse pixélisée stockées dans la mémoire.
Par exemple, le contrôleur est agencé pour recevoir une instruction d’émission d’un faisceau lumineux pixélisé souhaité par la source lumineuse pixélisée et pour déterminer une consigne de puissance électrique nécessaire devant être fournie par le convertisseur de puissance à la source lumineuse pixélisée pour l’émission dudit faisceau lumineux pixélisé souhaité. Le cas échéant, le contrôleur peut être agencé pour modifier la valeur de la tension électrique fournie par le convertisseur de puissance en fonction de ladite information relative au courant mesuré transmise par le capteur de courant électrique de sorte à ce que la puissance électrique fournie par le convertisseur de puissance soit sensiblement identique à la consigne de puissance électrique nécessaire déterminée. Par exemple, le contrôleur peut être agencé pour recevoir une instruction d’émission d’un faisceau lumineux pixélisé souhaité sous la forme d’une image numérique représentant une projection dudit faisceau lumineux pixélisé souhaité, chaque point de l’image numérique représentant notamment l’intensité lumineuse du faisceau lumineux pixélisé dans un point de l’espace. Dans cet exemple, le contrôleur est agencé pour déterminer une consigne de puissance électrique nécessaire devant être fournie par le convertisseur de puissance à la source lumineuse pixélisée de sorte à ce que l’intensité lumineuse du faisceau lumineux pixélisé, et notamment de chacun des pixels, corresponde à celle de l’image numérique. En outre, le contrôleur peut être agencé pour contrôler la source lumineuse pixélisée de sorte que chaque source de lumière émette un pixel correspondant à un ou plusieurs points de l’image numérique.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le contrôleur et le convertisseur de puissance sont agencés sur une première carte de circuit imprimé, et la source lumineuse pixélisée et le capteur de courant électrique sont agencés sur une deuxième carte de circuit imprimé. Le cas échéant, la première carte de circuit imprimé et la deuxième carte de circuit imprimé sont reliées l’une à l’autre par un faisceau de connexion.
Avantageusement, le contrôleur est agencé pour déterminer, à partir de l’information relative au courant mesuré transmise par le capteur de courant électrique, une perte d’impédance dans le faisceau de connexion. Avantageusement encore, le contrôleur est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique fournie par le convertisseur de puissance de sorte à compenser ladite perte d’impédance dans le faisceau de connexion déterminée par le contrôleur.
La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir de l’illustration jointe :
On a représenté en un système d’éclairage 1 d’un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention.
Ce système d’éclairage 1 comporte une source lumineuse pixélisée 2 apte à émettre un faisceau lumineux pixélisé. Dans l’exemple décrit, la source lumineuse pixélisée 2 est une diode électroluminescente pixélisée monolithique comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires de lumières 21 empilés sur un circuit intégré dans lequel sont intégrés une pluralité d’interrupteurs 22, chaque interrupteur 22 contrôlant l’activation ou la désactivation de l’un des émetteurs élémentaires de lumière 21 auquel il est ainsi dédié. Chacun des éléments émetteurs de lumière 21 forme une source lumineuse élémentaire pouvant être activée et contrôlée sélectivement et exclusivement au moyen des interrupteurs 22 pour émettre un faisceau lumineux élémentaire dont l’intensité lumineuse est contrôlable et formant ainsi un pixel du faisceau lumineux pixélisé. On notera que le système d’éclairage 1, et notamment la source de lumière 2, est dépourvu de source de courant contrôlée associée à chacun des émetteurs élémentaires de lumière 21.
La source lumineuse pixélisée 2 peut faire partie d’un module lumineux du système d’éclairage et y être ainsi associée à un élément optique permettant de mettre en forme les faisceaux lumineux élémentaires. Par exemple, la source de lumière 2 comporte 500 émetteurs élémentaires de lumière 21 répartis en matrice sur une pluralité de lignes et de colonnes, par exemple 20 lignes et 25 colonnes, chaque émetteur étant apte à émettre, par exemple en association avec un dispositif optique non représenté, un pixel de dimensions comprises en 0,05° et 0,2°. Le système d’éclairage 2 peut en outre comporter d’autres sources ou modules lumineux, pixélisés ou non.
Afin de permettre l’émission d’un faisceau lumineux pixélisé, le système d’éclairage 1 comporte un convertisseur de puissance 3, par exemple de type DC/DC, agencé pour fournir, à partir d’une puissance électrique Pe reçue d’une source d’énergie du véhicule automobile comme une batterie, une puissance électrique Ps à la source lumineuse pixélisée 2. En outre, afin de contrôler l’intensité et la distribution du faisceau lumineux pixélisé, le système d’éclairage 1 comporte en outre un contrôleur 4 agencé pour contrôler d’une part la source lumineuse pixélisée 2, et plus spécifiquement chacun des interrupteurs 22, et d’autre part le convertisseur de puissance 3. Plus précisément, le contrôleur 4 est agencé pour contrôler et/ou modifier la valeur de la tension électrique Vs fournie par le convertisseur de puissance 3.
Afin de pouvoir réguler de façon stable la puissance électrique Ps fournie par le convertisseur de puissance 3 à la source lumineuse pixélisée 2, le système d’éclairage 1 comporte un capteur de courant électrique 5 agencé pour mesurer le courant électrique Is fourni par le convertisseur 3 à la source lumineuse pixélisée 2 et pour transmettre une information relative à ce courant mesuré Is au contrôleur 4. Ce capteur de courant électrique 5 comporte un capteur à effet Hall monté entre le convertisseur de puissance 3 et la source lumineuse pixélisée 2.
Dans l’exemple décrit, le contrôleur 4 et le convertisseur de puissance 3 sont agencés sur une première carte de circuit imprimé, et la source lumineuse pixélisée 2 et le capteur de courant électrique 5 sont agencés sur une deuxième carte de circuit imprimé, la première carte de circuit imprimé et la deuxième carte de circuit imprimé étant reliées l’une à l’autre par un faisceau de connexion 6, par lequel transite la puissance électrique Ps fournie par le convertisseur 3.
On va maintenant décrire plusieurs modes d’exploitation de l’information relative au courant électrique Is transmise par le capteur 5 au contrôleur 4.
Dans l’exemple décrit, le contrôleur 4 est agencé pour recevoir une instruction d’émission Im d’un faisceau lumineux pixélisé souhaité par la source lumineuse pixélisée 2, sous la forme d’une image numérique représentant une projection dudit faisceau lumineux pixélisé souhaité, chaque point de l’image numérique représentant notamment l’intensité lumineuse du faisceau lumineux pixélisé dans un point de l’espace. Le contrôleur 4 détermine ainsi une consigne de puissance électrique nécessaire devant être fournie par le convertisseur de puissance 3 à la source lumineuse pixélisée 2 pour l’émission dudit faisceau lumineux pixélisé souhaité, par exemple de sorte à ce que l’intensité lumineuse du faisceau lumineux pixélisé, et notamment de chacun des pixels, corresponde à celle de l’image numérique Im. En outre, le contrôleur 4 transmet une instruction d’activation basée sur l’image numérique Im aux interrupteurs 22 de la source lumineuse pixélisée 2 afin de commander l’activation ou la désactivation de chacun des émetteurs élémentaires de lumière 21, de sorte que l’ensemble des pixels émis par ces émetteurs élémentaires 21 forme un faisceau lumineux pixélisé correspondant à l’image numérique Im.
Le contrôleur 4 est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique Vs fournie par le convertisseur de puissance 3 en fonction de ladite information relative au courant mesuré Is transmise par le capteur de courant électrique 5, notamment de sorte à réguler la puissance électrique Ps fournie par le convertisseur 3 conformément à la consigne de puissance déterminée par le contrôleur 4. Dans un exemple, si le courant électrique mesuré Is présente une intensité inférieure à une valeur seuil prédéterminée, le contrôleur 4 requiert une augmentation de la tension Vs fournie en sortie du convertisseur de puissance 3, de sorte à garantir un flux lumineux émis par la source lumineuse pixélisée 2 qui soit d’intensité constante. Dans un autre exemple, si le courant électrique mesuré Is présente une intensité supérieure à une valeur seuil prédéterminée, le contrôleur 4 requiert une diminution de la tension Vs fournie en sortie du convertisseur de puissance 3, par exemple pour prévenir un emballement thermique de la source lumineuse pixélisée 2.
Par ailleurs, le contrôleur 4 peut déterminer, à partir de l’information relative au courant mesuré Is, une perte d’impédance dans le faisceau de connexion 6 et peut ainsi modifier la valeur de la tension électrique Vs fournie par le convertisseur de puissance 3 de sorte à compenser cette perte d’impédance dans le faisceau de connexion 6.
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, et notamment en proposant un système d’éclairage qui intègre un capteur de courant électrique mesurant le courant fournit par un convertisseur de puissance à une source lumineuse pixélisé, laquelle est contrôlé exclusivement par des interrupteurs et non par des sources de courant contrôlées. On comprend ainsi que l’information relative au courant mesuré fournie par le capteur peut ainsi être exploitée par le contrôleur du convertisseur de puissance, de sorte à réaliser une régulation de la puissance électrique fournie à la source lumineuse pixélisée.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir d’autres modes d’exploitation de l’information relative au courant mesuré transmise par le capteur de courant, par exemple en intégrant au niveau du contrôleur une mémoire contenant une cartographique des caractéristiques de la source lumineuse pixélisée ainsi qu’un capteur de température au voisinage de la source lumineuse pixélisée. On pourra par ailleurs prévoir d’autres types de capteurs de courant, et en particulier des capteurs comprenant des magnétorésistances, par exemple à effet tunnel.
Claims (10)
- Système d’éclairage (1) pour véhicule automobile, comportant :
- une source lumineuse pixélisée (2) présentant une pluralité de sources de lumière élémentaires (21) activables sélectivement, l’activation de chaque source de lumière élémentaire étant exclusivement contrôlée par un interrupteur (22) dédié à cette source de lumière élémentaire;
- un convertisseur de puissance (3) agencé pour fournir une puissance électrique (Ps) à la source lumineuse pixélisée ;
- un contrôleur (4) agencé pour contrôler la tension électrique (Vs) fournie par le convertisseur de puissance et pour contrôler les interrupteurs contrôlant l’activation des sources de lumière élémentaires ;
- Système d’éclairage (1) selon la revendication 1, dans lequel le capteur de courant électrique (5) comporte un capteur à effet Hall.
- Système d’éclairage (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le capteur de courant électrique (5) comporte une magnétorésistance.
- Système d’éclairage (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le contrôleur (4) est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique (Vs) fournie par le convertisseur de puissance (3) en fonction de ladite information relative au courant mesuré (Is) transmise par le capteur de courant électrique (5).
- Système d’éclairage (1) selon la revendication précédente, le système d’éclairage comportant un capteur de température agencé pour mesurer la température ambiante au voisinage de la source lumineuse pixélisé (2) et une mémoire dans laquelle sont stockées les caractéristiques d’émission de la source lumineuse pixélisée, dans lequel le contrôleur (4) est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique (Vs) fournie par le convertisseur de puissance (3) en fonction de ladite information relative au courant mesuré (Is) transmise par le capteur de courant électrique (5), de la température ambiante mesuré par le capteur de température et des caractéristiques d’émission de la source lumineuse pixélisée stockées dans la mémoire.
- Système d’éclairage (1) selon l’une des revendications 4 ou 5, dans lequel le contrôleur (4) est agencé pour recevoir une instruction d’émission (Im) d’un faisceau lumineux pixélisé souhaité par la source lumineuse pixélisée (2) et pour déterminer une consigne de puissance électrique nécessaire devant être fournie par le convertisseur de puissance (3) à la source lumineuse pixélisée pour l’émission dudit faisceau lumineux pixélisé souhaité, et dans lequel le contrôleur est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique (Vs) fournie par le convertisseur de puissance en fonction de ladite information relative au courant mesuré (Is) transmise par le capteur de courant électrique de sorte à ce que la puissance électrique (Ps) fournie par le convertisseur de puissance soit sensiblement identique à la consigne de puissance électrique nécessaire déterminée.
- Système d’éclairage (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le contrôleur (4) et le convertisseur de puissance (3) sont agencés sur une première carte de circuit imprimé, dans lequel la source lumineuse pixélisée (2) et le capteur de courant électrique (5) sont agencés sur une deuxième carte de circuit imprimé et dans lequel la première carte de circuit imprimé et la deuxième carte de circuit imprimé sont reliées l’une à l’autre par un faisceau de connexion (6).
- Système d’éclairage (1) selon la revendication précédente, dans lequel le contrôleur (4) est agencé pour déterminer, à partir de l’information relative au courant mesuré (Is) transmise par le capteur de courant électrique (5), une perte d’impédance dans le faisceau de connexion (6).
- Système d’éclairage (1) selon la revendication précédente, dans lequel le contrôleur (4) est agencé pour modifier la valeur de la tension électrique (Vs) fournie par le convertisseur de puissance (3) de sorte à compenser ladite perte d’impédance dans le faisceau de connexion (6) déterminée par le contrôleur.
- Système d’éclairage (1) selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel la source lumineuse pixélisée (2) comprend une diode électroluminescente pixélisée monolithique comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires de lumière (21), chacun des émetteurs élémentaires de la diode électroluminescente pixélisée monolithique formant l’une des sources de lumière élémentaires.
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