FR3128350A1 - Optimization of the pulse-width modulated current supply of a lighting system - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne procédé de contrôle de l’alimentation d’au moins une source lumineuse d’un système d’éclairage comprenant en outre un module de commande et un dispositif de pilotage en charge de l’alimentation de ladite source lumineuse. Sur réception (500) d’une consigne lumineuse, le module de commande détermine (501) une première combinaison d’une première intensité crête et d’un premier rapport cyclique, et une deuxième combinaison d’une deuxième intensité et d’un deuxième rapport cyclique, les première et deuxième combinaisons étant déterminées à partir de la consigne lumineuse. Une première puissance requise par le système d’éclairage pour la première combinaison et une deuxième puissance requise par le système d’éclairage pour la deuxième combinaison, sont ensuite déterminées (502) afin de sélectionner (503) la combinaison pour laquelle la puissance requise est la plus faible. Le module de commande contrôle (504) le dispositif de pilotage de la source lumineuse en fonction de la combinaison sélectionnée. FIG. 5The invention relates to a method for controlling the power supply of at least one light source of a lighting system further comprising a control module and a control device in charge of the power supply of said light source. Upon receipt (500) of a light instruction, the control module determines (501) a first combination of a first peak intensity and a first duty cycle, and a second combination of a second intensity and a second duty cycle, the first and second combinations being determined from the light instruction. A first power required by the lighting system for the first combination and a second power required by the lighting system for the second combination are then determined (502) in order to select (503) the combination for which the power required is the weakest. The control module controls (504) the device for driving the light source according to the selected combination. FIG. 5
Description
La présente invention se rapporte au domaine de l’alimentation d’une source lumineuse d’un système d’éclairage, par un courant à modulation de largeur d’impulsion. Plus précisément, l’invention concerne l’optimisation de la consommation énergétique du système pour la réalisation d’une consigne lumineuse.The present invention relates to the field of powering a light source of a lighting system, by a pulse-width modulated current. More specifically, the invention relates to the optimization of the energy consumption of the system for the production of a luminous instruction.
Il devient de plus en plus courant d’utiliser des sources lumineuses à éléments semi-conducteurs, telles que des diodes électroluminescentes, LEDs, pour réaliser différentes fonctions lumineuses d’un véhicule. Ces fonctions peuvent par exemple inclure les feux diurnes, les feux de position, les indicateurs de direction ou les feux de croisement. L’utilisation de ces petites sources lumineuses à forte luminosité et à consommation électrique réduite permet également de réaliser des contours lumineux originaux dans un système compact et d’énergie électrique réduite. Une source lumineuse pixelisée, typiquement proposée sous forme d’une matrice comprenant un grand nombre de diodes électroluminescentes pilotées de manière individuelles, permet en outre de créer des fonctions très variées : selon le pilotage choisi, une source matricielle peut à titre d’exemple projeter un contour ou un dessin sur la route, générer une combinaison de feux de route (HB, « high beam ») et de feux de croisement (LB, « low beam »), ou fournir des feux dynamiques et directionnels.It is becoming more and more common to use light sources with semiconductor elements, such as light-emitting diodes, LEDs, to perform various light functions of a vehicle. These functions may, for example, include daytime running lights, position lights, direction indicators or dipped beam headlights. The use of these small light sources with high luminosity and low power consumption also makes it possible to produce original light contours in a compact system and with reduced electrical energy. A pixelated light source, typically offered in the form of a matrix comprising a large number of light-emitting diodes controlled individually, also makes it possible to create very varied functions: depending on the control chosen, a matrix source can, for example, project an outline or pattern on the road, generate a combination of high beam (HB) and low beam (LB), or provide dynamic and directional lights.
De manière connue, un dispositif de pilotage de l’alimentation électrique est nécessaire pour alimenter un ensemble de LEDs réalisant une fonction lumineuse donnée.In known manner, a power supply control device is necessary to power a set of LEDs performing a given light function.
Un tel dispositif de pilotage est lui-même alimenté et contrôlé par un module de commande, également appelé driver, qui comprend en général un convertisseur de tension qui, à partir d’une tension continue d’entrée fournie par une source interne au véhicule, telle qu’une batterie, est apte à générer une tension de sortie de valeur appropriée à l’alimentation du groupe de LEDs. Une LED émet de la lumière lorsqu’une tension d’au moins une valeur seuil, appelée tension directe, est appliquée à ses bornes. Au-delà de cette valeur seuil, le degré de luminosité émis par une LED est en général fonction de l’intensité du courant qui la traverse. L’intensité du flux lumineux émis par une LED augmente en général avec l’intensité moyenne du courant électrique qui la traverse.Such a control device is itself powered and controlled by a control module, also called a driver, which generally comprises a voltage converter which, from a DC input voltage supplied by a source internal to the vehicle, such as a battery, is capable of generating an output voltage of an appropriate value for supplying the group of LEDs. An LED emits light when a voltage of at least a threshold value, called forward voltage, is applied across its terminals. Beyond this threshold value, the degree of luminosity emitted by an LED is generally a function of the intensity of the current flowing through it. The intensity of the luminous flux emitted by an LED generally increases with the average intensity of the electric current passing through it.
Il est en outre connu de régler l’intensité lumineuse des sources lumineuses alimentées ainsi, en appliquant un signal de modulation de largeur d’impulsion PWM (« pulse width modulation ») ayant un rapport cyclique, une fréquence et une intensité de crête donnés au dispositif de pilotage des LEDs. En adaptant la fréquence, le rapport cyclique et l’intensité de crête du signal PWM, une intensité moyenne donnée peut être obtenue au niveau de chaque LED alimentée par le dispositif de pilotage. Le module de commande alimente le dispositif de pilotage avec une intensité crête, et fixe le rapport cyclique que le dispositif de pilotage applique. On obtient ainsi une intensité moyenne de la source lumineuse qui permet de réaliser un flux lumineux qui correspond à une valeur cible.It is also known to adjust the light intensity of the light sources supplied in this way, by applying a PWM pulse width modulation signal (“pulse width modulation”) having a given duty cycle, frequency and peak intensity to the LED driver device. By adapting the frequency, the duty cycle and the peak intensity of the PWM signal, a given average intensity can be obtained at the level of each LED powered by the driver device. The control module supplies the piloting device with a peak intensity, and fixes the duty cycle that the piloting device applies. An average intensity of the light source is thus obtained which makes it possible to produce a luminous flux which corresponds to a target value.
Une telle architecture permet ainsi de tamiser (« dimming » en anglais) l’intensité moyenne du flux lumineux émis par les sources lumineuses en modifiant les paramètres d’un signal PWM, à savoir l’intensité crête délivrée par le convertisseur, le rapport cyclique et la fréquence appliqués à chaque source lumineuse ou groupe de sources lumineuses. Comme la fréquence d’un signal PWM est généralement élevée, le flux lumineux émis sera pulsé à cette même fréquence, et les pulsations ne sont pas perceptibles par l’oeil humain. Le système visuel humain se distingue par une perception de type intégrale et perçoit, par rapport à un flux lumineux constant et non-pulsé, un flux d’une intensité lumineuse constante mais réduite.Such an architecture thus makes it possible to sift (dimming) the average intensity of the light flux emitted by the light sources by modifying the parameters of a PWM signal, namely the peak intensity delivered by the converter, the duty cycle and frequency applied to each light source or group of light sources. As the frequency of a PWM signal is generally high, the luminous flux emitted will be pulsed at this same frequency, and the pulses are not perceptible to the human eye. The human visual system is distinguished by an integral type perception and perceives, compared to a constant and non-pulsating luminous flux, a flux of constant but reduced luminous intensity.
Toutefois, les systèmes d’éclairage de l’art antérieur ne permettent pas d’optimiser leur consommation énergétique globale lors de la réalisation d’une consigne lumineuse.However, the lighting systems of the prior art do not make it possible to optimize their overall energy consumption when carrying out a lighting instruction.
La présente invention vient améliorer la situation.The present invention improves the situation.
A cet effet un premier aspect de l’invention concerne un procédé de contrôle de l’alimentation d’au moins une source lumineuse d’un système d’éclairage comprenant en outre un module de commande et un dispositif de pilotage en charge de l’alimentation de la source lumineuse, le procédé comprenant les étapes suivantes :To this end, a first aspect of the invention relates to a method for controlling the power supply of at least one light source of a lighting system further comprising a control module and a control device in charge of the powering the light source, the method comprising the following steps:
- réception d’une consigne lumineuse ;- reception of a luminous instruction;
- détermination d’au moins une première combinaison d’une première intensité crête et d’un premier rapport cyclique, et d’une deuxième combinaison d’une deuxième intensité et d’un deuxième rapport cyclique, les première et deuxième combinaisons étant déterminées à partir de la consigne lumineuse ;- determination of at least a first combination of a first peak intensity and a first duty cycle, and of a second combination of a second intensity and a second duty cycle, the first and second combinations being determined at from the light instruction;
- détermination d’une première puissance requise par le système d’éclairage pour la première combinaison et d’une deuxième puissance requise par le système d’éclairage pour la deuxième combinaison ;- determination of a first power required by the lighting system for the first combination and of a second power required by the lighting system for the second combination;
- sélection de la combinaison pour laquelle la puissance requise est la plus faible ;- selection of the combination for which the required power is the lowest;
- contrôle du dispositif de pilotage de la source lumineuse par le module de commande en fonction de la combinaison sélectionnée.- control of the light source control device by the control module according to the selected combination.
La présente invention permet ainsi de minimiser la puissance requise pour la réalisation d’une consigne lumineuse pour une source lumineuse.The present invention thus makes it possible to minimize the power required for the production of a light instruction for a light source.
Selon un mode de réalisation, la consigne lumineuse peut indiquer une intensité lumineuse cible de la source lumineuse et les première et deuxième combinaisons peuvent être déterminées à partir de l’intensité lumineuse cible.According to one embodiment, the light instruction can indicate a target light intensity of the light source and the first and second combinations can be determined from the target light intensity.
Ce mode de réalisation tire ainsi parti de la pluralité de combinaisons d’intensité crête – rapport cyclique permettant d’atteindre une même intensité moyenne. La consommation énergétique du système d’éclairage est ainsi optimisée tout en permettant de réaliser la consigne lumineuse reçue.This embodiment thus takes advantage of the plurality of combinations of peak intensity – duty cycle making it possible to reach the same average intensity. The energy consumption of the lighting system is thus optimized while allowing the light setpoint received to be achieved.
En complément, les combinaisons peuvent être déterminées en outre à partir d’une température de la source lumineuse.In addition, the combinations can be further determined from a temperature of the light source.
La précision associée à la réalisation de la consigne lumineuse est ainsi améliorée.The precision associated with the realization of the luminous instruction is thus improved.
Selon un mode de réalisation, pour chaque combinaison, la puissance requise par le système d’éclairage est déterminée à partir :According to one embodiment, for each combination, the power required by the lighting system is determined from:
- d’une puissance consommée par la source lumineuse pour l’intensité crête de la combinaison ; et- a power consumed by the light source for the peak intensity of the combination; And
- d’une efficacité du module de commande pour l’intensité crête de la combinaison.- an efficiency of the control module for the peak intensity of the combination.
Il est ainsi rendu possible de minimiser de manière globale la consommation énergétique du système d’éclairage, en prenant non seulement en compte des caractéristiques du module de commande, mais également des caractéristiques de la source lumineuse.It is thus made possible to globally minimize the energy consumption of the lighting system, taking into account not only the characteristics of the control module, but also the characteristics of the light source.
Selon un mode de réalisation, les étapes de détermination des première et deuxième combinaisons sont itérées :According to one embodiment, the steps for determining the first and second combinations are iterated:
- sur réception d’une nouvelle consigne lumineuse ;- upon receipt of a new light instruction;
- sur franchissement d’une valeur seuil de température de la source lumineuse.- on crossing of a temperature threshold value of the light source.
L’optimisation de la consommation énergétique est ainsi optimisée de manière continue.The optimization of energy consumption is thus continuously optimized.
Selon un mode de réalisation, le système d’éclairage peut comprendre une matrice de sources lumineuses et le procédé peut être mis en œuvre pour au moins deux sources lumineuses de la matrice.According to one embodiment, the lighting system can comprise a matrix of light sources and the method can be implemented for at least two light sources of the matrix.
Ainsi, ce mode de réalisation permet d’optimiser la consommation énergétique d’un système d’éclairage avec une source matricielle.Thus, this embodiment makes it possible to optimize the energy consumption of a lighting system with a matrix source.
En complément, le procédé peut être mis en œuvre pour au moins deux sources lumineuses d’une matrice de sources lumineuses du système d’éclairage ; pour chaque combinaison parmi la première et la deuxième combinaisons, le module de commande peut déterminer une première puissance totale requise en sommant les premières puissances requises par les deux sources lumineuses pour la première combinaison, et une deuxième puissance totale requise en sommant les deuxièmes puissances requises par les deux sources lumineuses pour la deuxième combinaison ; et le module de commande peut sélectionner la combinaison pour laquelle la puissance totale requise est la plus faible.In addition, the method can be implemented for at least two light sources of a matrix of light sources of the lighting system; for each of the first and second combinations, the control module can determine a first total power required by summing the first powers required by the two light sources for the first combination, and a second total power required by summing the second powers required by the two light sources for the second combination; and the control module can select the combination for which the total power required is the lowest.
Ce mode de réalisation permet d’optimiser la consommation énergétique de manière globale pour un système d’éclairage à source matricielle.This embodiment makes it possible to optimize the energy consumption in a global manner for a lighting system with a matrix source.
Encore en complément, le système d’éclairage peut comprendre au moins deux dispositifs de pilotage en charge de l’alimentation de zones distinctes de la matrice, et les deux sources lumineuses pour lesquelles le procédé est mis en œuvre peuvent appartenir à une même zone de la matrice et sont alimentées par l’un des dispositifs de pilotage.Still in addition, the lighting system can comprise at least two control devices in charge of supplying distinct zones of the matrix, and the two light sources for which the method is implemented can belong to the same zone of the matrix and are powered by one of the control devices.
Ainsi, une même intensité crête est utilisée pour alimenter les deux sources. La consommation énergétique est optimisée en déterminant l’intensité crête, et les rapports cycliques respectifs, pour lesquels la puissance requise par le système d’éclairage est la plus faible. Le contrôle des sources lumineuses est ainsi simplifié.Thus, the same peak current is used to supply the two sources. Energy consumption is optimized by determining the peak intensity, and the respective duty cycles, for which the power required by the lighting system is the lowest. The control of light sources is thus simplified.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect de l’invention, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur.A second aspect of the invention relates to a computer program comprising instructions for implementing the method according to the first aspect of the invention, when these instructions are executed by a processor.
Un troisième aspect de l’invention concerne un système d’éclairage, comprenant au moins une source lumineuse, un dispositif de pilotage en charge d’alimenter la source lumineuse et un module de commande, le module de commande comprenant :A third aspect of the invention relates to a lighting system, comprising at least one light source, a control device in charge of powering the light source and a control module, the control module comprising:
une interface apte à recevoir une consigne lumineuse ;an interface capable of receiving a light instruction;
un processeur configuré poura processor configured for
- déterminer au moins une première combinaison d’une première intensité crête et d’un premier rapport cyclique, et une deuxième combinaison d’une deuxième intensité et d’un deuxième rapport cyclique, les première et deuxième combinaisons étant déterminées à partir de la consigne lumineuse ;- determining at least a first combination of a first peak intensity and a first duty cycle, and a second combination of a second intensity and a second duty cycle, the first and second combinations being determined from the setpoint bright;
- déterminer une première puissance requise par le système d’éclairage pour la première combinaison et d’une deuxième puissance requise par le système d’éclairage pour la deuxième combinaison ;- determining a first power required by the lighting system for the first combination and a second power required by the lighting system for the second combination;
- sélectionner de la combinaison pour laquelle la puissance requise est la plus faible ;- select the combination for which the required power is the lowest;
- contrôler le dispositif de pilotage de la source lumineuse en fonction de la combinaison sélectionnée.- control the light source control device according to the selected combination.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on examination of the detailed description below, and of the appended drawings in which:
La description se concentre sur les caractéristiques qui démarquent le procédé ou le système de ceux connus dans l’état de l’art. Le fonctionnement et la fabrication des sources lumineuses matricielles ou de diodes électroluminescentes ne sera pas décrit en détails puisqu’il est en soi connu dans l’état de l’art. Par exemple, il est connu de proposer des matrices comprenant des centaines ou des milliers de composants semi-conducteurs de type micro-LED, ou bien de fabriquer une source pixelisée monolithique, en formant les éléments semi-conducteurs électroluminescents lors d’un procédé de dépôt de couches commun.The description focuses on the characteristics that set the process or system apart from those known in the state of the art. The operation and manufacture of matrix light sources or light-emitting diodes will not be described in detail since it is known per se in the state of the art. For example, it is known to propose matrices comprising hundreds or thousands of semiconductor components of the micro-LED type, or else to manufacture a monolithic pixelated source, by forming the light-emitting semiconductor elements during a process of common layer deposition.
Bien que les caractéristiques électriques des diodes électroluminescentes qui composent une telle matrice peuvent varier, il est raisonnable de supposer qu’un calibrage préalable (e.g. une commande calibrée pour prendre en compte des variations de courant de charge) est effectué au moment de la fabrication de la source pixelisée, ou lors de son montage lors de l’assemblage du module lumineux. Des procédés d’alimentation et de pilotage électrique d’une source lumineuse pixelisée ou d’une diode électroluminescente sont en soi connus dans l’art. Par exemple, dans le cas d’une application au sein d’un véhicule automobile, un courant électrique de charge est généralement fourni par un dispositif de pilotage de l’alimentation électrique de la source, lui même alimenté par un module de commande, aussi appelé driver, comprenant un circuit convertisseur à découpage (par exemple de type buck ou boost) adapté à convertir un courant d’entrée fourni par une source interne au véhicule automobile, telle qu’une batterie, en un courant de charge d’intensité crête qui est fourni au dispositif de pilotage. En utilisant un signal de commande de type à modulation d’impulsion PWM, une consigne lumineuse correspondant à une valeur de flux lumineux, elle-même correspondant à une valeur d’intensité moyenne, peut être réalisée.Although the electrical characteristics of the light-emitting diodes which make up such an array may vary, it is reasonable to assume that a prior calibration (e.g. a control calibrated to take into account variations in load current) is carried out at the time of manufacture of the the pixelated source, or when mounting it when assembling the light module. Methods for powering and electrically driving a pixelated light source or a light-emitting diode are known per se in the art. For example, in the case of an application within a motor vehicle, an electrical charging current is generally supplied by a device for controlling the electrical power supply of the source, itself powered by a control module, also called a driver, comprising a switching converter circuit (for example of the buck or boost type) suitable for converting an input current supplied by a source internal to the motor vehicle, such as a battery, into a charging current of peak intensity which is supplied to the driver. By using a PWM pulse modulation type control signal, a light setpoint corresponding to a luminous flux value, itself corresponding to an average intensity value, can be produced.
En effet, le rapport cyclique d’un signal de commande PWM, i.e., la durée d’une phase ON par rapport à la durée d’une période entière du signal (ON et OFF), impacte de manière directe la valeur moyenne de l’intensité du courant de charge destiné à alimenter la source lumineuse. Le rapport cyclique est indiqué dans un signal de commande au dispositif de pilotage qui l’applique à l’intensité crête qu’il reçoit.Indeed, the duty cycle of a PWM control signal, i.e., the duration of an ON phase compared to the duration of an entire period of the signal (ON and OFF), directly impacts the average value of the intensity of the load current intended to supply the light source. The duty cycle is indicated in a control signal to the control device which applies it to the peak intensity it receives.
La
Le système d’éclairage peut comprendre une matrice 110 de sources lumineuses 104. Sur la
Préférentiellement, les sources lumineuses 104 peuvent être des sources lumineuses à éléments semi-conducteurs, telles que des diodes électroluminescentes, LEDs.Preferably, the light sources 104 can be light sources with semiconductor elements, such as light-emitting diodes, LEDs.
Le système d’éclairage comprend en outre un module de commande 101 dont les fonctionnalités sont décrites ultérieurement.The lighting system further comprises a control module 101 whose functions are described later.
Le système d’éclairage 100 comprend en outre au moins deux dispositifs de pilotage 102.1 et 102.2 aptes à alimenter un premier sous-ensemble 103.1 de sources lumineuses 104, et un deuxième sous-ensemble 103.2 de sources lumineuses 104, respectivement. Les premier et deuxième sous-ensembles sont disjoints.The lighting system 100 further comprises at least two control devices 102.1 and 102.2 able to power a first subset 103.1 of light sources 104, and a second subset 103.2 of light sources 104, respectively. The first and second subsets are disjoint.
Le premier sous-ensemble 103.1 correspond à une première zone de la matrice 110 et le deuxième sous-ensemble 103.2 correspond à une deuxième zone de la matrice.The first subset 103.1 corresponds to a first zone of the matrix 110 and the second subset 103.2 corresponds to a second zone of the matrix.
Le système d’éclairage selon l’invention peut comprendre un unique dispositif de pilotage, et le mode de réalisation de la
On comprendra ainsi que le système d’éclairage peut comprendre n’importe quel nombre de sources lumineuses, réparties en au moins une zone.It will thus be understood that the lighting system can comprise any number of light sources, distributed in at least one zone.
Selon l’invention, chaque dispositif de pilotage 102.1 et 102.2 est apte à recevoir une intensité crête qui lui est propre depuis le module de commande 101.According to the invention, each control device 102.1 and 102.2 is capable of receiving a peak intensity which is specific to it from the control module 101.
Ainsi, les dispositifs de pilotage 102.1 et 102.2 peuvent délivrer des intensités crêtes de valeurs différentes.Thus, the piloting devices 102.1 and 102.2 can deliver peak intensities of different values.
Le module lumineux 100 peut être apte à mettre en œuvre des fonctions lumineuses dynamiques, via le contrôle dynamique des flux lumineux issus de la matrice 110 de sources lumineuses 104.The light module 100 may be able to implement dynamic light functions, via the dynamic control of the light fluxes from the matrix 110 of light sources 104.
Le module de commande 101 peut en outre contrôler les rapports cycliques de chacune des sources lumineuses ou de groupes de sources lumineuses, via des commandes aux dispositifs de pilotage 102.1 et 102.2.The control module 101 can also control the duty cycles of each of the light sources or of groups of light sources, via commands to the control devices 102.1 and 102.2.
Afin de réaliser une fonction lumineuse, le module de commande est apte à recevoir une consigne lumineuse. La consigne lumineuse peut être issue d’un module de contrôle central du véhicule, suite par exemple à une entrée du conducteur.In order to perform a light function, the control module is capable of receiving a light instruction. The luminous instruction can come from a central control module of the vehicle, following for example an input from the driver.
La consigne lumineuse peut ainsi indiquer un flux lumineux cible à atteindre pour chaque source lumineuse 104 de la matrice, ou pour les sources lumineuses 104 d’un sous-ensemble de la matrice. Les valeurs de flux lumineux peuvent être différentes entre les sources lumineuses 104. Le flux lumineux peut également être appelé « intensité lumineuse » dans ce qui suit.The light instruction can thus indicate a target luminous flux to be achieved for each light source 104 of the matrix, or for the light sources 104 of a subset of the matrix. The luminous flux values can be different between the light sources 104. The luminous flux can also be referred to as "light intensity" in the following.
Le flux lumineux d’une source lumineuse est proportionnel à l’intensité moyenne qui lui est appliquée. Ainsi, à partir du flux lumineux, et pour chaque source lumineuse 104, le module de commande 101 peut déterminer une combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique permettant de réaliser le flux lumineux.The luminous flux of a light source is proportional to the average intensity applied to it. Thus, from the luminous flux, and for each light source 104, the control module 101 can determine a combination of peak intensity and duty cycle making it possible to achieve the luminous flux.
La
Les valeurs d’intensité crête et de rapport cyclique de la
La
Le premier diagramme 201 correspond à une intensité crête de 700 mA délivrée périodiquement avec un rapport cyclique de 40 %. Le deuxième diagramme 202 correspond à une intensité de 350 mA, soit deux fois moindre, délivrée périodiquement avec un rapport cyclique de 80 %.The first diagram 201 corresponds to a peak current of 700 mA delivered periodically with a duty cycle of 40%. The second diagram 202 corresponds to an intensity of 350 mA, ie two times less, delivered periodically with a duty cycle of 80%.
Les intégrales sous ces deux diagrammes 201 et 202 correspondent à leurs intensités moyennes respectives, qui sont en l’occurrence égales. Par conséquent, les première et deuxième combinaisons permettent toutes deux de réaliser une même intensité moyenne et donc un même flux lumineux sur une source lumineuse 104.The integrals under these two diagrams 201 and 202 correspond to their respective average intensities, which are in this case equal. Consequently, the first and second combinations both make it possible to achieve the same average intensity and therefore the same luminous flux on a light source 104.
A noter que d’autres combinaisons peuvent réaliser le même flux lumineux que les première et deuxième combinaisons. Par exemple, une combinaison comprenant une intensité crête de 400 mA avec un rapport cyclique de 70 % réalise la même intensité moyenne et donc le même flux lumineux.Note that other combinations can achieve the same luminous flux as the first and second combinations. For example, a combination comprising a peak intensity of 400 mA with a duty cycle of 70% achieves the same average intensity and therefore the same luminous flux.
La
En effet, l’efficacité du module de commande 101 dépend de la valeur d’intensité crête qu’il délivre à un dispositif de pilotage 102.1 ou 102.2.Indeed, the effectiveness of the control module 101 depends on the peak intensity value that it delivers to a control device 102.1 or 102.2.
L’efficacité correspond au rapport de la puissance fournie en sortie du module du commande 101 divisée par la puissance reçue en entrée depuis la source externe.The efficiency corresponds to the ratio of the power supplied at the output of the control module 101 divided by the power received at the input from the external source.
Comme il est apparent sur la
Sur l’exemple de la
De telles valeurs sont données à titre illustratif uniquement et ne sauraient restreindre l’invention à ces exemples particuliers.Such values are given for illustrative purposes only and cannot restrict the invention to these specific examples.
La courbe 300 est une courbe caractéristique du module de commande 101, prédéfinie qui peut être stockée dans une mémoire du module de commande 101.The curve 300 is a characteristic curve of the control module 101, predefined which can be stored in a memory of the control module 101.
La
La courbe 400 est propre à la source lumineuse 104 et peut être prédéfinie et stockée dans une mémoire du module de commande 101.The curve 400 is specific to the light source 104 and can be predefined and stored in a memory of the control module 101.
Comme il apparaît sur la
Chaque couple intensité-tension définit ainsi une puissance consommée par la source lumineuse 104.Each intensity-voltage pair thus defines a power consumed by the light source 104.
Par exemple, pour reprendre les valeurs d’intensité crête des première et deuxièmes combinaisons 201 et 202 :For example, to take the peak intensity values of the first and second combinations 201 and 202:
- l’intensité crête de 700 mA de la première combinaison 201 correspond à un premier point de fonctionnement 401 de la courbe 400 qui correspond à une tension de 3,2 V ; et- the peak intensity of 700 mA of the first combination 201 corresponds to a first operating point 401 of the curve 400 which corresponds to a voltage of 3.2 V; And
- l’intensité crête de 350 mA de la deuxième combinaison 202 correspond à un deuxième point de fonctionnement 402 de la courbe 400 qui correspond à une tension de 3 V.- the peak intensity of 350 mA of the second combination 202 corresponds to a second operating point 402 of the curve 400 which corresponds to a voltage of 3 V.
A une étape 500, le module de commande 101 reçoit une consigne lumineuse. La consigne lumineuse indique un flux lumineux pour au moins une source lumineuse 104 de la matrice 110, ou indique une fonction lumineuse à laquelle correspond des flux lumineux respectifs pour les sources lumineuses 104 de la matrice 110. Dans ce qui suit, l’exemple d’une unique source lumineuse est considéré, à titre illustratif et par souci de simplification. Le procédé s’applique cependant à plusieurs sources lumineuses 104, telles que les sources lumineuses 104 d’une zone de la matrice 110 ou de l’ensemble de la matrice 110.At a step 500, the control module 101 receives a light instruction. The luminous instruction indicates a luminous flux for at least one luminous source 104 of the matrix 110, or indicates a luminous function to which correspond respective luminous fluxes for the luminous sources 104 of the matrix 110. In the following, the example of a single light source is considered, by way of illustration and for the sake of simplification. However, the method applies to several light sources 104, such as the light sources 104 of an area of the matrix 110 or of the whole of the matrix 110.
A une étape 501, le module de commande 101 détermine au moins deux combinaisons d’intensité crête et de rapport cyclique correspondant à une intensité moyenne permettant de réaliser le flux lumineux indiqué dans la consigne lumineuse pour la source lumineuse 104. Par exemple, le module de commande peut déterminer les première et deuxième combinaisons 201 et 202 décrites précédemment. A noter que le module de commande 101 détermine au moins deux combinaisons. Selon un mode de réalisation, trois ou plus de trois combinaisons sont déterminées à l’étape 501.At a step 501, the control module 101 determines at least two combinations of peak intensity and duty cycle corresponding to an average intensity making it possible to produce the luminous flux indicated in the luminous instruction for the light source 104. For example, the module control can determine the first and second combinations 201 and 202 described above. Note that the control module 101 determines at least two combinations. According to one embodiment, three or more combinations are determined in step 501.
A une étape 502, le module de commande 101 détermine, pour chaque combinaison déterminée à l’étape 501, une puissance requise par le système d’éclairage 100 pour la réalisation du flux lumineux 104 selon ladite combinaison. Le module de commande 101 détermine notamment une première puissance requise par le système d’éclairage 100 pour la première combinaison et une deuxième puissance requise par le système d’éclairage 100 pour la deuxième combinaison.At a step 502, the control module 101 determines, for each combination determined at step 501, a power required by the lighting system 100 for producing the luminous flux 104 according to said combination. The control module 101 notably determines a first power required by the lighting system 100 for the first combination and a second power required by the lighting system 100 for the second combination.
La puissance requise par le système d’éclairage 100 peut être déterminée à partir :The power required by the lighting system 100 can be determined from:
- d’une puissance consommée par la source lumineuse 104 pour l’intensité crête de la combinaison. Une telle puissance est déterminée à partir de la courbe 400 décrite ci-avant qui peut être stockée dans le module de commande 101. En effet, même si la source lumineuse 104 est pilotée en courant, il convient de prendre en compte sa tension afin de déterminer la puissance consommée ; et- a power consumed by the light source 104 for the peak intensity of the combination. Such a power is determined from the curve 400 described above which can be stored in the control module 101. Indeed, even if the light source 104 is current driven, its voltage should be taken into account in order to determine the power consumed; And
- d’une efficacité du module de commande 101 pour l’intensité crête de la combinaison. L’efficacité est déterminée à partir de la courbe 300 décrite ci-avant qui peut être stockée dans le module de commande 101.- an efficiency of the control module 101 for the peak intensity of the combination. The efficiency is determined from the curve 300 described above which can be stored in the control module 101.
Grâce à la prise en compte des caractéristiques du module de commande et de la source lumineuse, il est possible d’optimiser la consommation énergétique globale du système d’éclairage, pour un flux lumineux donné émis par la source lumineuse, ou par plusieurs sources lumineuses comme discuté ultérieurement.By taking into account the characteristics of the control module and the light source, it is possible to optimize the overall energy consumption of the lighting system, for a given luminous flux emitted by the light source, or by several light sources. as discussed later.
Un exemple de détermination des première et deuxième puissance requise est décrit ci-après, à titre illustratif, à partir des valeurs numériques données précédemment.An example of determining the first and second power required is described below, by way of illustration, from the numerical values given above.
La puissance consommée par la source lumineuse 104 correspond au produit de la tension, de l’intensité crête et du rapport cyclique, soit :The power consumed by the light source 104 corresponds to the product of the voltage, the peak intensity and the duty cycle, i.e.:
- pour la première combinaison : Pout,1est obtenue par 3,2V * 700 mA * 40 %= 0,90 W;- for the first combination: P out,1 is obtained by 3.2V * 700 mA * 40%= 0.90 W;
- pour la deuxième combinaison : Pout,2est obtenue par 3V * 350 mA * 80 % = 0,84 W.- for the second combination: P out,2 is obtained by 3V * 350 mA * 80% = 0.84 W.
On remarque donc que Pout,1>Pout,2.We therefore notice that P out,1 >P out,2 .
Afin d’obtenir la puissance consommée en entrée du système d’éclairage, il convient de diviser la puissance consommée par la source lumineuse 104 par l’efficacité, pour chaque combinaison.In order to obtain the power consumed at the input of the lighting system, it is necessary to divide the power consumed by the light source 104 by the efficiency, for each combination.
Ainsi :So :
- pour la première combinaison : Pin,1= 0,90 W / 0,78 = 1,15 W ;- for the first combination: P in,1 = 0.90 W / 0.78 = 1.15 W;
- pour la deuxième combinaison : Pin,2= 0,84 W / 0,75 = 1,12 W- for the second combination: P in,2 = 0.84 W / 0.75 = 1.12 W
Ainsi, la deuxième combinaison implique une moindre puissance requise par le système d’éclairage 100, et ce, bien qu’elle implique une efficacité moindre du module de commande 101 par rapport à l’intensité crête nominale de 700 mA.Thus, the second combination implies less power required by the lighting system 100, although it implies less efficiency of the control module 101 compared to the nominal peak current of 700 mA.
A noter que lorsque le procédé est mis en œuvre pour plusieurs sources lumineuses 104, les puissances requises pour l’alimentation de ces sources sont sommées afin de déterminer la puissance requise totale. C’est la combinaison qui correspond à la puissance requise totale la plus basse qui est ensuite sélectionnée par le module de commande 101.It should be noted that when the method is implemented for several light sources 104, the powers required for supplying these sources are summed in order to determine the total power required. It is the combination which corresponds to the lowest total required power which is then selected by the control module 101.
En se référant à nouveau à la
A une étape 504, le module de commande 101 contrôle le dispositif de pilotage 102.1 ou 102.2 qui est en charge de l’alimentation de la source lumineuse, en fonction de la combinaison sélectionnée, par exemple en fonction de la deuxième combinaison dans l’exemple donné ci-dessus.At a step 504, the control module 101 controls the control device 102.1 or 102.2 which is in charge of powering the light source, depending on the combination selected, for example depending on the second combination in the example given above.
Le procédé peut être itéré sur réception d’une nouvelle consigne lumineuse à une étape 500.The method can be iterated upon receipt of a new light instruction at a step 500.
Certains modes de réalisation de l’invention prévoient en outre la prise en compte de la température de la source lumineuse.Certain embodiments of the invention also provide for the temperature of the light source to be taken into account.
La
Le module de commande 101 peut accéder, selon l’invention, à une telle valeur de température. Par exemple, la température peut être mesurée par au moins un capteur situé à proximité de la source lumineuse 104. En variante, la température peut être estimée à partir de conditions externes. Aucune restriction n’est attachée à la manière d’obtenir la température de la source lumineuse 104.The control module 101 can access, according to the invention, such a temperature value. For example, temperature can be measured by at least one sensor located near light source 104. Alternatively, temperature can be estimated from external conditions. No restriction is attached to the manner of obtaining the temperature of the light source 104.
Les courbes 601.1, 601.2, 601.3 et 601.4 correspondent ainsi à des valeurs croissantes d’intensités moyennes délivrées par le dispositif de pilotage. Comme expliqué ci-avant, ces intensités moyennes peuvent correspondre à plusieurs combinaisons intensité crête – rapport cyclique.The curves 601.1, 601.2, 601.3 and 601.4 thus correspond to increasing values of average intensities delivered by the control device. As explained above, these average intensities can correspond to several peak intensity – duty cycle combinations.
Comme indiqué précédemment, la consigne lumineuse reçue à l’étape 500 indique une intensité lumineuse cible, ou flux lumineux cible, pour la source lumineuse 104.As indicated above, the light instruction received at step 500 indicates a target light intensity, or target light flux, for the light source 104.
A température donnée de la source lumineuse 104 et à flux lumineux donné, il est ainsi possible de déduire l’intensité moyenne que la combinaison doit réaliser.At a given temperature of the light source 104 and at a given luminous flux, it is thus possible to deduce the average intensity that the combination must achieve.
Or lorsque la source lumineuse 104 est allumée, sa température augmente, et son flux lumineux diminue par conséquent. Afin de maintenir le flux lumineux autour de la valeur cible de la consigne lumineuse, il est ainsi nécessaire d’augmenter l’intensité moyenne. L’intensité moyenne peut ainsi être augmentée à chaque passage d’un seuil de température TS1, TS2 ou TS3 comme indiqué sur la
En se référant à nouveau à la
En outre, à l’issue de l’étape 504, la température de la source lumineuse 104 est contrôlée à une étape 506, et si la température est supérieure à un seuil de température prédéterminé, l’étape 501 est itérée de manière à réaliser une intensité moyenne supérieure à la valeur précédente, et ce pour compenser l’augmentation de la température de la source lumineuse 104.In addition, at the end of step 504, the temperature of the light source 104 is checked at a step 506, and if the temperature is greater than a predetermined temperature threshold, step 501 is iterated so as to carry out an average intensity higher than the previous value, and this to compensate for the increase in the temperature of the light source 104.
La
Le module de commande 101 comprend un processeur 701 configuré pour communiquer de manière unidirectionnelle ou bidirectionnelle, via un ou des bus ou via une connexion filaire directe, avec une mémoire 702 telle qu’une mémoire de type « Random Access Memory », RAM, ou une mémoire de type « Read Only Memory », ROM, ou tout autre type de mémoire (Flash, EEPROM, etc). En variante, la mémoire 702 comprend plusieurs mémoires des types précités.The control module 101 comprises a processor 701 configured to communicate unidirectionally or bidirectionally, via one or more buses or via a direct wired connection, with a memory 702 such as a "Random Access Memory" type memory, RAM, or a “Read Only Memory” type memory, ROM, or any other type of memory (Flash, EEPROM, etc.). Alternatively, memory 702 includes several memories of the aforementioned types.
La mémoire 702 est apte à stocker, de manière permanente ou temporaire, au moins certaines des données utilisées et/ou issues de la mise en œuvre du procédé selon l’invention. En particulier, la mémoire 702 est apte à stocker de manière temporaire les courbes 300 et 400 ainsi que les courbes 601.1 à 601.4 présentées précédemment.The memory 702 is capable of storing, permanently or temporarily, at least some of the data used and/or resulting from the implementation of the method according to the invention. In particular, memory 702 is capable of temporarily storing curves 300 and 400 as well as curves 601.1 to 601.4 presented previously.
Le processeur 701 est apte à exécuter des instructions, stockées dans la mémoire 702, pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon l’invention, décrites en référence à la
Le module de commande 101 peut en outre comprendre une première interface 703 agencée pour recevoir des consignes lumineuses. Le module de commande 303 peut comprendre en outre une deuxième interface 704 apte à alimenter chaque dispositif de pilotage 102.1 ou 102.2 par un courant d’une intensité crête déterminée telle que précédemment en fonction de la combinaison sélectionnée.The control module 101 can further comprise a first interface 703 arranged to receive light instructions. The control module 303 can further comprise a second interface 704 capable of supplying each control device 102.1 or 102.2 with a current of a peak intensity determined as previously according to the selected combination.
Le module de commande 101 peut comprendre une troisième interface apte à indiquer les valeurs de rapports cycliques à appliquer par chaque dispositif de pilotage 102.1 ou 102.2 aux sources lumineuses dont il est en charge de l’alimentation.The control module 101 can comprise a third interface able to indicate the duty cycle values to be applied by each control device 102.1 or 102.2 to the light sources for which it is in charge of supplying.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes.
The present invention is not limited to the embodiments described above by way of examples; it extends to other variants.
Claims (10)
- réception (500) d’une consigne lumineuse ;
- détermination (501) d’au moins une première combinaison d’une première intensité crête et d’un premier rapport cyclique, et d’une deuxième combinaison d’une deuxième intensité et d’un deuxième rapport cyclique, les première et deuxième combinaisons étant déterminées à partir de la consigne lumineuse ;
- détermination (502) d’une première puissance requise par le système d’éclairage pour la première combinaison et d’une deuxième puissance requise par le système d’éclairage pour la deuxième combinaison ;
- sélection (503) de la combinaison pour laquelle la puissance requise est la plus faible ;
- contrôle (504) du dispositif de pilotage de la source lumineuse par le module de commande en fonction de la combinaison sélectionnée.Method for controlling the power supply of at least one light source (104) of a lighting system (100) further comprising a control module (101) and a piloting device (102.1; 102.2) in charge of powering said light source, the method comprising the following steps:
- reception (500) of a light instruction;
- determination (501) of at least a first combination of a first peak intensity and a first duty cycle, and of a second combination of a second intensity and a second duty cycle, the first and second combinations being determined from the light setpoint;
- determination (502) of a first power required by the lighting system for the first combination and of a second power required by the lighting system for the second combination;
- selection (503) of the combination for which the required power is the lowest;
- Control (504) of the light source control device by the control module according to the selected combination.
- d’une puissance consommée par la source lumineuse (104) pour l’intensité crête de la combinaison ; et
- d’une efficacité du module de commande (101) pour l’intensité crête de la combinaison.Method according to one of the preceding claims, in which, for each combination, the power required by the lighting system (100) is determined from:
- a power consumed by the light source (104) for the peak intensity of the combination; And
- an efficiency of the control module (101) for the peak intensity of the combination.
- sur réception (500) d’une nouvelle consigne lumineuse ;
- sur franchissement (506) d’une valeur seuil de température de la source lumineuse.Method according to one of the preceding claims, in which the steps for determining the first and second combinations are iterated:
- upon receipt (500) of a new light instruction;
- on crossing (506) of a temperature threshold value of the light source.
dans lequel, pour chaque combinaison parmi la première et la deuxième combinaisons, le module de commande détermine une première puissance totale requise en sommant les premières puissances requises par les deux sources lumineuses pour la première combinaison, et une deuxième puissance totale requise en sommant les deuxièmes puissances requises par les deux sources lumineuses pour la deuxième combinaison ; et
dans lequel le module de commande sélectionne la combinaison pour laquelle la puissance totale requise est la plus faible.A method according to claim 6, wherein the method is implemented for at least two light sources of an array (110) of light sources (104) of the lighting system (100);
wherein, for each of the first and second combinations, the control module determines a first total power required by summing the first powers required by the two light sources for the first combination, and a second total power required by summing the second powers required by the two light sources for the second combination; And
wherein the control module selects the combination for which the total power required is the lowest.
une interface (703) apte à recevoir une consigne lumineuse ;
un processeur (701) configuré pour
- déterminer au moins une première combinaison d’une première intensité crête et d’un premier rapport cyclique, et une deuxième combinaison d’une deuxième intensité et d’un deuxième rapport cyclique, les première et deuxième combinaisons étant déterminées à partir de la consigne lumineuse ;
- déterminer une première puissance requise par le système d’éclairage pour la première combinaison et d’une deuxième puissance requise par le système d’éclairage pour la deuxième combinaison ;
- sélectionner de la combinaison pour laquelle la puissance requise est la plus faible ;
- contrôler le dispositif de pilotage de la source lumineuse en fonction de la combinaison sélectionnée.
Lighting system (100) comprising at least one light source (104), a control device (102.1; 102.2) in charge of powering the light source and a control module (101), the control module comprising:
an interface (703) capable of receiving a light instruction;
a processor (701) configured to
- determining at least a first combination of a first peak intensity and a first duty cycle, and a second combination of a second intensity and a second duty cycle, the first and second combinations being determined from the setpoint bright;
- determining a first power required by the lighting system for the first combination and a second power required by the lighting system for the second combination;
- select the combination for which the required power is the lowest;
- control the light source control device according to the selected combination.
Priority Applications (2)
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Citations (1)
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| US20210059027A1 (en) * | 2019-08-23 | 2021-02-25 | Toni Lopez | Micro-led amplitude control system |
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2021
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-
2022
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Patent Citations (1)
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| US20210059027A1 (en) * | 2019-08-23 | 2021-02-25 | Toni Lopez | Micro-led amplitude control system |
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