FR3124579A1

FR3124579A1 - Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile et dispositif d'éclairage automobile

Info

Publication number: FR3124579A1
Application number: FR2106724A
Authority: FR
Inventors: Rabih TALEB
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-12-30
Also published as: CN117426140A

Abstract

L'invention fournit un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant au moins une source lumineuse à semi-conducteurs (2). Ce procédé comprend les étapes consistant à définir un critère d’acceptation 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 au critère d’acceptation (6) et à augmenter ou diminuer la valeur de courant, en maintenant toujours le courant tel qu'il produit une couleur acceptable. La dernière étape comprend l'exécution d'une modulation de largeur d'impulsion de la valeur du courant pour maintenir une valeur moyenne du courant qui produit une valeur de flux lumineux supérieure à la valeur seuil de flux lumineux minimum (4). L'invention propose également un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant un élément de commande (3) pour mettre en œuvre 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

La présente invention est liée au domaine des dispositifs d'éclairage automobile, et plus particulièrement, à la gestion des couleurs des 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 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 afin que le flux de sortie et la température de fonctionnement diminuent en conséquence. Cela signifie que les performances des sources lumineuses doivent 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 affectent également la couleur du motif de sortie. Cela signifie que, dans certains cas, pour certaines plages de température, la couleur de sortie peut ne pas être conforme aux réglementations.

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

L'invention propose 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 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 comme il est d'usage dans l'art. Il est en outre entendu que les termes d'usage courant doivent également être interprétés de la manière habituelle dans l'art concerné et non dans un sens idéalisé ou trop formel, à moins qu'ils ne soient expressément définis dans le présent document.

Dans le présent 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 comprendre d'autres éléments, étapes, etc.

Selon un premier aspect inventif, l'invention propose un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile comprenant au moins une source lumineuse à l’état solide, le procédé comprenant les étapes suivantes :

définir un critère d’acceptation de couleur, dans lequel pour chaque paire température-courant électrique, une couleur est définie comme étant acceptable ou non acceptable ;
établir une valeur seuil de flux lumineux minimum et une valeur seuil de flux lumineux maximum
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 ;
mesure ou estimation de la température dans la source lumineuse
obtenir la couleur de la lumière émise par la source lumineuse
vérifier si la couleur calculée satisfait au critère d’acceptation
en augmentant ou en diminuant la valeur du courant, en maintenant toujours le courant tel qu'il produise une couleur qui satisfasse le critère d’acceptation
effectuer une modulation de largeur d'impulsion de la valeur du courant, pour maintenir une valeur moyenne du courant telle qu'elle produise une valeur de flux lumineux comprise entre la valeur seuil de flux lumineux minimum et la valeur seuil de flux lumineux maximum.

Le terme "l’état solide" fait référence à la lumière émise par 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 semi-conducteurs crée de la lumière visible en générant moins de chaleur et en dissipant moins d'énergie. La masse généralement faible d'un dispositif d'éclairage électronique à semi-conducteurs lui confère 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. Certains exemples de ces types d'éclairage comprennent des diodes électroluminescentes à semi-conducteurs (LED), des diodes électroluminescentes organiques (OLED) ou des diodes électroluminescentes polymères (PLED) comme sources d'éclairage plutôt que des filaments électriques, du plasma ou du gaz.

Le critère d’acceptation de la couleur est défini au moyen de fiches techniques et/ou de données expérimentales. Pour deux valeurs données de courant et de température, on peut obtenir la couleur de sortie de la source lumineuse. Cette couleur obtenue peut être conforme ou non à la réglementation, puisque celle-ci prévoit également une gamme de couleurs acceptées et non acceptées. Par conséquent, on considère qu'une paire courant-température remplit ou non le critère d’acceptation.

Grâce à cette méthode, 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 reste toujours dans la zone autorisée.

Dans le cas où le niveau de courant nécessaire pour maintenir la couleur dans le critère d’acceptation fournit un flux lumineux qui est hors de la limite établie par les valeurs de seuil de flux lumineux minimum et maximum, l'invention fournit une solution pour ce problème, qui consiste à effectuer une modulation de largeur d'impulsion sur la valeur du courant, pour obtenir une valeur moyenne différente du courant, qui conduirait à un flux lumineux différent.

Dans certains modes de réalisation particuliers, 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 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 ce critère d’acceptation.

Dans certains modes de réalisation particuliers, le procédé comprend en outre l'étape consistant à établir une valeur seuil de flux lumineux maximum et le procédé comprend le maintien du courant de telle sorte qu'il produise une valeur de flux lumineux inférieure à la valeur seuil de flux lumineux maximum.

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

Dans certains modes de réalisation particuliers, 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. Dans d'autres modes de réalisation, cette température est estimée par d'autres moyens, comme l'utilisation de fiches techniques, de techniques d'identification ou d'IA.

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 modes de réalisation particuliers, l'étape consistant à augmenter la valeur du courant implique l'augmentation de la valeur du courant d'une première valeur à une seconde valeur, la seconde valeur étant supérieure à 1,2 fois la première valeur.

Dans ces exemples, l'intensité peut être augmentée dans des plages élevées, de sorte que la valeur du courant (et la température) peut être sensiblement augmentée. Toutefois, la modulation de la largeur d'impulsion permet d'atténuer l'effet de cette forte augmentation.

Dans certains modes de réalisation particuliers, l'étape d'augmentation de la valeur courante implique l'augmentation de la valeur courante d'une première valeur à une seconde valeur, la seconde valeur étant le minimum possible qui produit une couleur qui satisfait au critère d’acceptation.

La valeur modifiée du courant est maintenue aussi basse que possible, dans la plage de couleur acceptable. Ainsi, l'impact de cette augmentation est maintenu aussi bas que possible, et sera fixé par la modulation de largeur d'impulsion.

Dans certains modes de réalisation particuliers, l'étape consistant à augmenter la valeur du courant comprend en outre l'étape consistant à maintenir la valeur du courant constante pendant que plus d'une modulation de largeur d'impulsion est effectuée.

Le contrôle dynamique de la valeur du courant et de l'acceptation de couleur est effectué par la modulation de la largeur d'impulsion, au lieu d'une modification supplémentaire de la valeur du courant.

Dans certains modes de réalisation particuliers, le procédé comprend en outre l'étape consistant à enregistrer une séquence d'incréments de valeur de courant pour des conditions prédéterminées.

Cette séquence peut être utile si vous utilisez un modèle basé sur le temps, pour éviter une mesure continue de la température.

Dans certains modes de réalisation particuliers, les étapes du procédé 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, à toutes les sources lumineuses fournissant une fonctionnalité prédéterminée. L'économie d'énergie et la performance homogène peuvent donc être appliquées à un grand nombre d'éléments.

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

une disposition matricielle de sources lumineuses à l'état solide ;
un élément de commande pour réaliser les étapes du procédé selon le premier aspect inventif ;

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

Dans certains modes de réalisation particuliers, l'agencement de la matrice comprend au moins 2000 sources lumineuses à l’état solide.

Un arrangement matriciel est un exemple typique pour cette méthode. Les lignes peuvent être regroupées en plages de distance de projection et chaque colonne de chaque groupe représente un intervalle d'angle. Cette valeur d'angle dépend de la résolution de la disposition matricielle, qui est généralement comprise entre 0,01º par colonne et 0,5º par colonne. Par conséquent, de nombreuses sources lumineuses peuvent être gérées en même temps.

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

montre un schéma graphique qui représente les valeurs de flux lumineux produites par la LED lorsqu'elle est alimentée par un courant électrique particulier et se trouve à une température particulière.

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

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

1 Dispositif d'éclairage

2 LED

3 Élément de commande

4 Valeur seuil du flux lumineux minimal

41 Première valeur de courant

42 Deuxième valeur de courant

5 Thermistance

6 Points de non-acceptation

7 Valeur seuil du flux lumineux maximal

100 Véhicule automobile

Les exemples de réalisation sont décrits avec suffisamment de détails pour permettre aux personnes ayant une compétence ordinaire dans l'art de réaliser et de mettre en œuvre les systèmes et les procédés décrits dans le présent document. Il est important de comprendre que les modes de réalisation peuvent être fournis sous de nombreuses autres formes et ne doivent pas être interprétés comme étant limités 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'exemples. Il n'y a aucune intention de se limiter aux formes particulières divulguées. Au contraire, toutes les modifications, tous les équivalents et toutes les alternatives entrant dans le cadre des revendications annexées doivent être inclus.

La 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

une disposition matricielle de diodes électroluminescentes (LED) 2, destinée 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, dont la résolution est supérieure à 2000 pixels. Cependant, aucune restriction n'est attachée à la technologie utilisée pour produire les 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 crûs à partir d'un substrat commun et sont connectés électriquement pour être activables 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/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 l'agencement de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudées sur des cartes de circuits imprimés. La matrice monolithique peut comprendre des éléments électroluminescents dont la dimension principale de hauteur, mesurée perpendiculairement au substrat commun, est sensiblement égale à un micromètre.

La matrice monolithique est couplée au centre de contrôle de manière à contrôler la génération et/ou la projection d'un faisceau lumineux pixellisé par l'arrangement matriciel. Le centre de contrôle est ainsi capable de contrôler individuellement l'émission de lumière de chaque pixel de la matrice.

En variante de ce qui a été présenté ci-dessus, l'agencement matriciel peut comprendre une source lumineuse principale couplée à une matrice de miroirs. Ainsi, la source lumineuse pixelisée 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'une matrice 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 lumineuse principale par réflexion vers 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 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 ses spécifications. Un tel angle est généralement inférieur à 20° et peut être habituellement de l'ordre de 12°. Ainsi, chaque micro-miroir réfléchissant une partie des faisceaux lumineux incidents sur la matrice de micro-miroirs forme un émetteur élémentaire de la source lumineuse pixellisée. L'actionnement et le contrôle du changement de position des miroirs pour activer sélectivement cet émetteur élémentaire afin qu'il émette ou non un faisceau lumineux élémentaire sont commandés par le centre de contrôle.

Dans différents modes de réalisation, l'agencement matriciel peut comprendre un système laser à balayage dans lequel une source lumineuse 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 pouvant être activés sélectivement à la surface de l'élément de conversion 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 micro-miroirs mentionnés comme moyens de balayage sont par exemple de type MEMS, pour " Micro-Electro-Mechanical Systems ". Toutefois, l'invention n'est pas limitée 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 à la fois au moins un segment d'éléments lumineux, tels que des diodes électroluminescentes, et une partie de surface d'une source lumineuse monolithique.

La montre un schéma graphique qui représente les valeurs de flux lumineux produites par la LED lorsqu'elle est alimentée par un courant électrique particulier et se trouve sous une température particulière. De plus, des points 6 de non-acceptation ont été ajoutés à ce graphique. Les points 6 représentent des combinaisons de courant et de température qui fournissent 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 ce mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, le fonctionnement de la source lumineuse est contrôlé sous certaines prémisses.

La première est que le flux lumineux doit être maintenu entre la valeur seuil de flux lumineux minimum 4 et la valeur seuil de flux lumineux maximum 7.

La deuxième est que la couleur de sortie doit remplir le critère d’acceptation, c'est-à-dire qu'elle doit être maintenue à l'écart des points de non-acceptation 6 représentés dans le graphique.

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

Il convient donc d'utiliser de petites variations, 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 dans un procédé selon l'invention.

Tout d'abord, lorsque la température dans la LED est encore faible, on choisit une première valeur de courant 41 qui est plus proche du seuil maximum 7 que du seuil minimum 4. Cette valeur de courant 41, couplée à la température permet d'obtenir une couleur de sortie également autorisée, loin des points de non-autorisation 6 représentés sur le graphique.

Au fur et à mesure que le temps passe, la température augmente et la valeur de courant initiale 41 fournit un flux lumineux qui, bien qu'étant toujours dans les valeurs autorisées, est inférieur au flux lumineux initial. La valeur de courant est augmentée par étapes jusqu'à une zone où aucune des valeurs de courant disponibles ne fournit une couleur autorisée (toutes les lignes de valeurs de courant comportent des points de non-autorisation 6). La seule façon d'obtenir une couleur autorisée est d'augmenter la valeur de courant jusqu'à une deuxième valeur de courant 42, supérieure à 1,2 fois la première valeur de courant initiale 41, au-dessus du seuil de flux lumineux maximal 7.

Cependant, cette valeur de courant ferait que les sources lumineuses émettent un flux lumineux supérieur à la réglementation. Ce fait est compensé en effectuant une modulation de largeur d'impulsion sur le courant fourni aux sources lumineuses. Alors que la valeur de modulation de largeur d'impulsion est de 90% dans la première valeur initiale du courant, cette valeur de modulation de largeur d'impulsion est modifiée à 48% lorsque la valeur du courant est augmentée à la deuxième valeur, afin de maintenir la valeur moyenne du courant dans la zone autorisée, la couleur n'étant pas affectée.

Lorsque la température augmente et que le flux lumineux doit être augmenté pour compenser la hausse de température, la valeur du courant est maintenue constante, et la modulation de la largeur d'impulsion est progressivement modifiée de 48% à 56%, à 62% et à 88% pour un contrôle dynamique du flux lumineux, de la couleur et de la température.

Claims

Procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant au moins une source lumineuse à l'état solide (2), le procédé comprenant les étapes consistant à :
définir un critère d’acceptation de couleur (6), dans lequel 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 ou estimer la température dans la source lumineuse (2) ;

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

vérifier si la couleur calculée satisfait au critère d’acceptation (6) :

en augmentant ou en diminuant la valeur du courant, en maintenant toujours le courant tel qu'il produise une couleur qui satisfasse le critère d’acceptation

effectuer une modulation de largeur d'impulsion de la valeur du courant, pour maintenir une valeur moyenne du courant telle qu'elle produise une valeur de flux lumineux comprise entre la valeur seuil de flux lumineux minimum (4) et la valeur seuil de flux maximum (7).
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'obtention de la couleur est réalisée en utilisant une fiche technique et/ou des données expérimentales, qui fournissent la couleur à partir de la température et de la valeur du courant.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de mesure de la température dans la source lumineuse est réalisée 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 implique l'augmentation de la valeur du courant d'une première valeur (41) à une deuxième valeur (42), la deuxième valeur (42) étant supérieure à la première valeur (41) et supérieure à 1,2 fois la première valeur (41).
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur de courant implique l'augmentation de la valeur de courant d'une première valeur (41) à une deuxième valeur (42), la deuxième valeur (42) étant le minimum possible qui produit une couleur qui satisfait au critère d’acceptation.
Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur du courant comprend en outre l'étape de maintien de la valeur du courant constante pendant que plus d'une modulation de largeur d'impulsion est effectuée.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l'étape consistant à enregistrer une séquence d'incréments de valeur courante 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 (1) comprenant :
une disposition matricielle de sources lumineuses à l’état solide (2) ;

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