FR3115859A1

FR3115859A1 - Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile et dispositif d'éclairage automobile

Info

Publication number: FR3115859A1
Application number: FR2011166A
Authority: FR
Inventors: Rabih TALEB
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-05-06
Also published as: CN116261916A; JP2023545146A; KR20230074568A; WO2022090430A1; US20230403774A1; EP4238392A1

Abstract

L'invention fournit un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant au moins une source de lumière à semi-conducteurs (2). Ce procédé comprend les étapes consistant à définir une condition de tolérance de couleur (6), à alimenter la source lumineuse avec une valeur de courant (41) qui produit une valeur de flux lumineux supérieure à une valeur de seuil de flux lumineux minimum (4), à mesurer la température dans la source lumineuse (2), à vérifier si la couleur de sortie satisfait à la condition de tolérance (6) et à augmenter ou à diminuer la valeur de courant, à toujours maintenir le courant tel qu'il produit une valeur de flux lumineux supérieure à la valeur de seuil de flux lumineux minimum (4) et à produire une couleur qui satisfait à la condition de tolérance (6). L'invention fournit 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 3

Description

Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile et dispositif d'éclairage automobile

Cette invention est liée au domaine des dispositifs d'éclairage automobile, et plus particulièrement à la gestion des couleurs de ces sources lumineuses comprises dans ces dispositifs.

Les constructeurs automobiles adoptent de plus en plus les dispositifs d'éclairage numériques pour les produits de moyenne et haute gamme.

Ces dispositifs d'éclairage numériques comprennent généralement des 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 est généralement effectué par déclassement, ce qui signifie diminuer la valeur du courant qui alimente la source lumineuse de sorte 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 maintenant des valeurs acceptables.

En outre, ces techniques ont également une incidence sur la couleur du modèle de sortie. C'est pourquoi, dans certains cas, pour certaines plages de température, la couleur de sortie peut être hors norme.

Ce problème a été pris en charge jusqu'à présent, mais une solution y est apportée.

L'invention fournit une solution alternative pour gérer la couleur de sortie des motifs de la source lumineuse par un procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile et d'un dispositif d'éclairage automobile.

Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans le présent document doivent être interprétés conformément aux usages de la profession. Il est également entendu que les termes d'usage courant doivent être interprétés comme étant usuels dans l'art concerné et non dans un sens idéalisé ou trop formel, à moins qu'ils ne soient expressément définis comme tels dans le présent document.

Dans ce texte, le terme "comprend" et ses dérivés (tels que "comprenant", etc.) ne doivent pas être compris dans un sens excluant, 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 d'autres éléments, étapes, etc.

Dans un premier aspect inventif, l'invention fournit un procédé faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile comprenant au moins une source de lumière à semi-conducteurs, le procédé comprenant les étapes suivantes

définir d'une condition de tolérance de couleur, dans laquelle, pour chaque paire température-courant électrique, une couleur est définie comme étant acceptable ou non acceptable ;
établir une valeur seuil minimale de flux lumineux et une valeur seuil maximale de flux lumineux
alimenter la source lumineuse avec une valeur de courant qui produit une valeur de flux lumineux comprise entre la valeur seuil de flux lumineux minimum et la valeur seuil de flux lumineux maximum ;
mesurer de la température de la source lumineuse
obtenir la couleur de la lumière émise par la source lumineuse
vérifier si la couleur calculée remplit la condition de tolérance
augmenter ou diminuer la valeur du courant, en maintenant toujours le courant tel qu'il produit une valeur de flux lumineux comprise entre la valeur seuil de flux lumineux minimum et la valeur seuil de flux lumineux maximum et en produisant une couleur qui satisfait à la condition de tolérance.

Le terme "état solide" fait référence à la lumière émise par l'électroluminescence à l'état solide, qui utilise des semi-conducteurs pour convertir l'électricité en lumière. Par rapport à l'éclairage à incandescence, l'éclairage à l'état solide crée de la lumière visible avec une production de chaleur réduite et une dissipation d'énergie moindre. La masse généralement faible d'un dispositif d'éclairage électronique à l'état solide offre une plus grande résistance aux chocs et aux vibrations que les tubes/ampoules en verre cassant et les fils de filaments longs et fins. Ils éliminent également l'évaporation des filaments, ce qui peut augmenter la durée de vie du dispositif d'éclairage. Certains exemples de ces types d'éclairage comprennent les diodes électroluminescentes (LED) à semi-conducteurs, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) ou les diodes électroluminescentes à polymère (PLED) comme sources d'éclairage plutôt que les filaments électriques, le plasma ou le gaz.

La condition de tolérance de couleur est définie au moyen de fiches techniques et/ou de données expérimentales. Pour deux valeurs données de courant et de température, la couleur de sortie de la source lumineuse peut être obtenue. Cette couleur obtenue peut être conforme ou non à la réglementation, puisque la réglementation prévoit également une gamme de couleurs acceptées et non acceptées. Ainsi, une paire courant - température est considérée comme remplissant ou non la condition de tolérance.

Grâce à ce procédé, la source lumineuse est capable de calculer si la couleur de sortie est autorisée ou non, et peut réagir à une situation non autorisée en modifiant le courant d'alimentation, de sorte que la couleur soit toujours maintenue dans la zone autorisée.

Dans certaines réalisations particulières, l'étape d'obtention de la couleur est réalisée à l'aide d'une fiche technique et/ou de données expérimentales, qui fournissent la couleur à partir de la température et de la valeur du courant.

Il existe de nombreuses autres façons d'obtenir la couleur de sortie de la source lumineuse. Parfois, les fiches techniques des fabricants fournissent des informations fiables et utiles sur ces paramètres, mais des données expérimentales peuvent également être utilisées pour obtenir cette condition de tolérance.

Dans certaines réalisations particulières, le procédé comprend en outre l'étape consistant à établir une valeur seuil de flux lumineux maximum et le procédé inclut le maintien du courant tel qu'il produit une valeur de flux lumineux inférieure à la valeur seuil de flux lumineux maximum.

Une valeur de flux maximum est également utile pour limiter le flux lumineux dans le cadre de la réglementation.

Dans certaines réalisations particulières, l'étape de mesure de la température de la source lumineuse est effectuée 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 ce procédé.

Dans certaines réalisations particulières, l'étape d'augmentation de la valeur actuelle consiste à augmenter la valeur actuelle d'une première valeur à une deuxième valeur, la deuxième 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 dans de petites plages, de sorte que la valeur du courant (et la température) soit maintenue aussi basse que possible dans une plage qui offre une performance acceptable. En outre, les écarts de couleur peuvent être corrigés avec le minimum d'impact possible sur les performances.

Dans certains cas particuliers, le procédé comprend en outre l'étape d'enregistrement d'une séquence d'incréments de valeur actuelle pour des conditions prédéterminées.

Cette séquence peut être utile si l'on utilise un schéma basé sur le temps, pour éviter une mesure continue de la température.

Dans certaines réalisations particulières, les étapes du procédé sont appliquées à au moins 10 % des sources de lumière du dispositif d'éclairage.

L'augmentation progressive de la valeur actuelle peut être appliquée à un grand nombre de sources lumineuses en même temps, par exemple, à toutes les sources lumineuses offrant une fonctionnalité prédéterminée. L'économie d'énergie et l'homogénéité des performances peuvent donc être appliquées à une grande quantité d'éléments.

Dans un deuxième aspect inventif, l'invention fournit un dispositif d'éclairage automobile comprenant :

un arrangement matriciel de sources lumineuses à l'état solide ;
un élément de contrôle permettant d'exécuter les étapes du procédé selon le premier aspect inventif ;

Ce dispositif d'éclairage offre la fonctionnalité avantageuse de gérer efficacement le rendement chromatique des sources lumineuses.

Dans certains cas particuliers, la matrice comprend au moins 2000 sources lumineuses à l'état solide.

Un arrangement matriciel est un exemple typique de ce procédé. Les lignes peuvent être regroupées en intervalles de distance projetés et chaque colonne de chaque groupe représente un intervalle d'angle. Cette valeur d'angle dépend de la résolution de la matrice, qui est généralement comprise entre 0,01º par colonne et 0,5º par colonne. Par conséquent, plusieurs sources de lumière peuvent être gérées en même temps.

montre une vue en perspective générale d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention ;

présente un schéma graphique qui représente les valeurs du flux lumineux produit par la LED lorsqu'elle est alimentée par un courant électrique particulier et se trouve sous une température donnée.

montre un exemple de l'évolution du courant électrique dans la LED selon un procédé conforme à l'invention.

Dans ces chiffres, les numéros de référence suivants ont été utilisés :

1 Dispositif d'éclairage

2 LED

3 Élément de contrôle

4 Valeur seuil minimale du flux lumineux

41 Première valeur actuelle

42 Deuxième valeur actuelle

5 Thermistance

6 points de non-admissibilité

7 Valeur seuil du flux lumineux maximal

100 Véhicule automobile

Les exemples de réalisations sont décrits de manière suffisamment détaillée pour permettre à ceux qui ont des compétences ordinaires dans cet art de réaliser et de mettre en œuvre les systèmes et les processus décrits ici. Il est important de comprendre que ces exemples peuvent être fournis sous de nombreuses formes différentes et ne doivent pas être considérés comme se limitant aux exemples présentés ici.

En conséquence, bien que la réalisation puisse être modifiée de diverses manières et prendre diverses formes alternatives, des réalisations spécifiques de celle-ci sont montrées dans les dessins et décrites en détail ci-dessous à titre d'exemple. Il n'y a aucune intention de se limiter aux formes particulières divulguées. Au contraire, toutes les modifications, équivalents et alternatives entrant dans le champ d'application des revendications annexées doivent être inclus.

La montre une vue d'ensemble d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention.

Ce dispositif d'éclairage 1 est installé dans un véhicule automobile 100 et comprend

un arrangement matriciel de LED 2, destiné à fournir un motif lumineux ;
un élément de contrôle 3 pour effectuer un contrôle thermique du fonctionnement des DEL 2 ; et
une thermistance 5 destinée à mesurer la température dans les LED 2.

Cette configuration matricielle est un module à haute résolution, ayant une résolution supérieure à 2000 pixels. Cependant, aucune restriction n'est attachée 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 monolithiques électroluminescents disposés en plusieurs colonnes par plusieurs lignes. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents peuvent être cultivés à partir d'un substrat commun et sont connectés électriquement pour 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 d'éléments électroluminescents peut former un pixel lumineux et peut donc émettre de la lumière lorsque son matériau est alimenté en électricité. La configuration d'une telle matrice monolithique permet la disposition de pixels sélectivement activables très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudées sur 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 capable de contrôler individuellement l'émission de lumière de chaque pixel de la matrice.

Alternativement à ce qui a été présenté ci-dessus, la disposition matricielle peut comprendre une source de lumière principale couplée à une matrice de miroirs. Ainsi, la source de lumière pixélisée est formée par l'assemblage d'au moins une source de lumière principale formée d'au moins une diode électroluminescente émettant de la lumière et d'un ensemble d'éléments optoélectroniques, par exemple une matrice de micro-miroirs, également connue sous l'acronyme DMD, pour "Digital Micro-mirror Device", qui dirige les rayons lumineux de la source de lumière principale par réflexion vers un élément optique de projection. Le cas échéant, un élément optique auxiliaire peut collecter les rayons d'au moins une source de lumière pour les focaliser et les diriger vers la surface de la matrice de micro-miroirs.

Chaque micro-miroir 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 micro-miroirs et forment, par rapport à un plan de référence supportant la matrice de micro-miroirs, un angle caractéristique de la matrice de micro-miroirs défini dans son cahier des charges. Un tel angle est généralement inférieur à 20° et peut être généralement d'environ 12°. Ainsi, chaque micro-miroir réfléchissant une partie des faisceaux lumineux qui sont incidents sur la matrice de micro-miroirs forme un émetteur élémentaire de la source lumineuse pixélisée. L'actionnement et le contrôle du changement de position des miroirs pour activer sélectivement cet émetteur élémentaire afin d'émettre ou non un faisceau lumineux élémentaire sont contrôlés par le centre de contrôle.

Dans différentes versions, la matrice peut comprendre un système de balayage laser 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 micro-miroir mobile permettant de 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 ce type de 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 à la fois au moins un segment d'éléments lumineux, comme les diodes électroluminescentes, et une partie de surface d'une source lumineuse monolithique.

La montre un schéma graphique qui représente les valeurs du flux lumineux produit par la LED lorsqu'elle est alimentée par un courant électrique particulier et se trouve sous une température donnée. En outre, certains points de non-admissibilité 6 ont été ajoutés à ce graphique. Les points 6 représentent des combinaisons de courant et de température qui donnent une couleur qui n'est pas acceptée par certaines réglementations automobiles.

Dans ce graphique, une valeur seuil de flux lumineux minimum 4 et une valeur seuil de flux maximum 7 sont également représentées.

Dans cette réalisation particulière du procédé selon l'invention, le fonctionnement de la source lumineuse est contrôlé sous certaines conditions.

La première est que le flux lumineux doit être maintenu entre la valeur seuil minimale du flux lumineux 4 et la valeur seuil maximale du flux lumineux 7.

La deuxième est que la couleur de sortie doit remplir la condition de tolérance, c'est-à-dire qu'elle ne doit pas se trouver dans les points de non autorisation 6 représentés dans le graphique.

Cette performance est contrôlée par la quantité de courant électrique qui est fournie à la LED. La variation du courant électrique entraîne une variation du flux lumineux et une variation de la couleur de sortie.

De petites variations doivent donc être utilisées, afin de fournir une performance acceptée en termes de couleur et de flux lumineux.

La montre un exemple de l'évolution du courant électrique dans la LED selon un procédé conforme à l'invention.

Premièrement, lorsque la température dans la DEL est encore basse, une première valeur de courant 41 est choisie, qui est plus proche du seuil maximal 7 que du seuil minimal 4. Cette valeur de courant 41, associée à la température, fournit une couleur de sortie qui est également autorisée, loin des points de non-autorisation 6 représentés dans le graphique.

Au fil du temps, la température augmente et la valeur initiale du courant 41 fournit un flux lumineux qui, bien qu'il reste dans les valeurs autorisées, est inférieur au flux lumineux initial. De plus, la couleur de sortie, qui est également acceptable, est plus proche des points de non-autorisation 6. Par conséquent, la valeur actuelle est augmentée à une valeur légèrement supérieure 42, de sorte que le flux lumineux est plus élevé que le précédent et que la couleur est plus éloignée des points non autorisés.

Toutefois, dans certains cas, la valeur actuelle peut être diminuée au lieu d'être augmentée. C'est le cas lorsque, pour éviter une zone de couleur non autorisée, on choisit une valeur de courant électrique élevée. Ensuite, lorsque la zone non autorisée disparaît, le courant peut être réduit à une valeur inférieure 43 tout en remplissant la condition de tolérance et en garantissant une bonne valeur de flux lumineux.

Claims

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 suivantes
définir une condition de tolérance de couleur (6), dans laquelle, pour chaque paire température-courant électrique, une couleur est définie comme étant acceptable ou non acceptable ;

établir une valeur seuil de flux lumineux minimum (4) et une valeur seuil de flux lumineux maximum (7) ;

alimenter la source lumineuse avec une valeur de courant (41) qui produit une valeur de flux lumineux comprise entre la valeur seuil de flux lumineux minimum (4) et la valeur seuil de flux lumineux maximum (7) ;

mesurer la température de la source lumineuse (2) ;

obtenir la couleur de la lumière émise par la source lumineuse (2) ;

vérifier si la couleur calculée remplit la condition de tolérance (6) :

augmenter ou diminuer la valeur du courant, en maintenant toujours le courant tel qu'il produit une valeur de flux lumineux comprise entre la valeur seuil de flux lumineux minimum (4) et la valeur seuil de flux maximum (7) et en produisant une couleur qui satisfait à la condition de tolérance (6).
Procédé selon la revendication 1, dans laquelle l'étape d'obtention de la couleur est effectuée en utilisant une fiche technique et/ou des données expérimentales, qui fournissent la couleur à partir de la température et de la valeur actuelle.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'étape de mesure de la température dans la source lumineuse est effectuée par une thermistance (5), telle qu'une thermistance à coefficient de température négatif.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'étape d'augmentation de la valeur actuelle implique l'augmentation de la valeur actuelle d'une première valeur (41) à une deuxième valeur (42), la deuxième valeur (42) étant supérieure à la première valeur (41) mais inférieure à 1,1 fois la première valeur (41).
Procédé selon la revendication 4, dans laquelle l'étape d'augmentation de la valeur actuelle implique l'augmentation de la valeur actuelle d'une première valeur (41) à une deuxième valeur (42), la deuxième valeur (42) étant inférieure à 1,05 fois la première valeur (41).
Procédé selon la revendication 5, dans laquelle l'étape d'augmentation de la valeur actuelle implique l'augmentation de la valeur actuelle d'une première valeur (41) à une deuxième valeur (42), la deuxième valeur (42) étant inférieure à 1,03 fois la première valeur (41).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre l'étape consistant à enregistrer une séquence d'incréments de valeur actuelle pour des conditions prédéterminées.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les étapes du procédé sont appliquées à au moins 10 % des sources de lumière du dispositif d'éclairage.
Dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant :
un arrangement matriciel de sources lumineuses à l'état solide (2) ;

un élément de contrôle (3) pour exécuter les étapes du procédé selon l'une des revendications précédentes.
Dispositif d'éclairage automobile selon la revendication 9, dans lequel l'agencement matriciel comprend au moins 2000 sources lumineuses à semi-conducteurs (2).
Dispositif d'éclairage automobile selon l'une des revendications 9 ou 10, comprenant en outre une thermistance (5) destinée à mesurer la température des sources lumineuses à semi-conducteurs.