FR3133658A3 - Dispositif lumineux homogène pour un véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
L’invention propose un dispositif lumineux pour un véhicule automobile, qui permet de projeter un faisceau lumineux à couleur perçue homogène indépendamment du nombre et des types de modules lumineux impliqués dans la réalisation de la fonction lumineuse correspondante. (Fig. 1))
Description
Cette invention est liée au domaine de l’éclairage et de la signalisation lumineuse de véhicules automobiles, et en particulier elle concerne de tels systèmes utilisant des sources lumineuses à éléments semi-conducteurs électroluminescents.
Une diode électroluminescente, LED, est un composant électronique semi-conducteur capable d’émettre de la lumière d’une longueur d’onde prédéterminée lorsqu’une tension électrique au moins égale à une valeur seuil est appliquée à ses terminaux. Au-delà de cette valeur seuil appelée tension directe, l’intensité du flux lumineux émis par une LED augmente en général de manière proportionnelle avec l’intensité moyenne du courant électrique d’alimentation. La température de jonction d’une diode électroluminescente a un impact sur la valeur seuil de la tension directe. Si on alimente plusieurs LEDs du même type, mais évoluant à températures différentes, moyennant un courant électrique d’une même intensité, les flux lumineux émis par les LEDs seront donc hétérogènes parmi eux. Notamment, la couleur perçue de la lumière est susceptible d’être différente d’une LED à l’autre.
Dans le domaine de l’éclairage pour véhicules automobiles, les LEDs sont de plus en plus utilisés, notamment pour des fonctions de signalisation. Leur taille réduite et leur efficacité énergétique permet de concevoir des dessins d’éclairages intéressants. Il a notamment été proposé d’utiliser plusieurs modules de diodes électroluminescents, généralement alimentés séparément, pour réaliser une même fonction lumineuse d’un véhicule, comme par exemple les feux de jour ou clignotant. Les différents modules peuvent être installés à différents angles d’émission par rapport à un observateur, et leurs températures de fonctionnement peuvent varier. Chaque module possède son propre contexte thermique, ses propres moyens de dissipation thermique, son propre degré d’utilisation et d’émission de lumière en-dehors de la fonction lumineuse réalisée en commun avec d’autres modules lumineux. Tous ces facteurs peuvent influer, soit par l’angle d’émission des LEDs, soit par leurs températures de fonctionnement, sur la couleur perçue du faisceau lumineux projeté par chacun des modules lumineux. Pour une fonction lumineuse réglementée donnée, il est cependant souhaitable que le faisceau lumineux projeté, indépendamment du nombre et des types de modules lumineux impliqués dans la réalisation de ladite fonction lumineuse, soit chromatiquement homogène.
L’invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l’art antérieur.
Selon un premier aspect de l’invention, un dispositif d’éclairage pour un véhicule automobile est proposé. Au moins deux modules lumineux à éléments semi-conducteurs électroluminescents du dispositif d’éclairage participent ensemble à la réalisation d’une fonction lumineuse. Le dispositif d’éclairage est remarquable en ce qu’il comprend une unité de gestion destinée à déterminer, à partir d’une consigne d’éclairage commune et en utilisant des données de calibration relatives aux modules lumineux enregistrées dans un élément de mémoire, des consignes d’éclairage adaptées destinées respectivement à chacun des modules lumineux, les consignes d’éclairage adaptées étant telles qu’elles permettent la réalisation d’un faisceau lumineux commun à couleur homogène par lesdits modules lumineux.
De préférence, les données de calibration peuvent comprendre des valeurs d’intensité de courant électrique prédéterminées permettant à chacun des modules lumineux de fournir, à température égale, un faisceau lumineux ayant la même couleur, et en ce que l’unité de gestion est configurée pour adapter une consigne d’éclairage commune comprenant une valeur d’intensité de courant électrique commune en fonction desdites données de calibration.
Chaque module lumineux peut de préférence comprendre un capteur de température destiné à fournir une indication de la température du module lumineux à l’unité de gestion.
Les données de calibration pour chaque module lumineux peuvent préférentiellement comprendre pour une pluralité de plages de températures, une valeur d’intensité de courant électrique respective prédéterminée, qui permet audit module lumineux de fournir un faisceau lumineux ayant une même couleur prédéterminée. L’unité de gestion peut de préférence être configurée pour adapter une consigne d’éclairage commune comprenant une valeur d’intensité de courant électrique commune en fonction des données de calibration de la plage de température déterminée par les indications de température fournies respectivement par chacun desdits modules lumineux.
De préférence, les modules lumineux peuvent présenter des caractéristiques hétérogènes parmi eux, en rapport avec une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : leurs emplacements, leurs degrés d’utilisation, leurs éléments optiques, leurs angles d’émission de lumière, leurs dimensions, profondeurs et leurs capacités de dissipation thermiques hétérogènes.
La couleur d’un faisceau lumineux émis peut préférentiellement être une couleur blanche d’une température prédéterminée ou avec des coordonnées chromatiques prédéterminées.
La couleur d’un faisceau lumineux émis peut de préférence être une couleur perçue par un dispositif de calibration disposé à une position prédéterminée par rapport aux modules lumineux.
De préférence, la consigne d’éclairage commune peut comprendre un signal à modulation de largeur d’impulsion caractérisé par une valeur d’intensité de courant électrique maximale et une valeur moyenne. Les consignes d’éclairage adaptées peuvent de préférence comprendre chacune un signal à modulation de largeur d’impulsion ayant une valeur d’intensité de courant électrique maximale adaptée et présentant une moyenne identique.
Selon un deuxième aspect de l’invention, un procédé pour obtenir des données de calibration de plusieurs modules lumineux d’un dispositif lumineux en accord avec un aspect de l’invention est proposé. Le procédé comprend les étapes suivantes :
- mise à disposition d’un dispositif de calibration comprenant un capteur de lumière, à une position prédéterminée par rapport au dispositif lumineux ;
- illumination du dispositif de calibration par un des modules lumineux en changeant l’intensité du courant électrique maximal qui le traverse, jusqu’à ce qu’un faisceau d’une couleur prédéterminée soit mesuré par le dispositif de calibration ;
- enregistrement de la valeur de l’intensité du courant électrique ainsi déterminée dans les données de calibration ;
- répéter les deux étapes précédentes pour tous les modules lumineux restants du dispositif lumineux, pour la même couleur prédéterminée.
Les données de calibration pour chaque module lumineux peuvent de préférence être déterminées pour plusieurs plages de températures d’opération.
En utilisant les mesures proposées par la présente invention, il devient possible de proposer un dispositif d’éclairage pour un véhicule automobile, qui permet de projeter un faisceau lumineux à couleur perçue homogène indépendamment du nombre et des types de modules lumineux impliqués dans la réalisation de la fonction lumineuse correspondante. L’impact des températures d’opération hétérogènes parmi les modules lumineux, ainsi que l’impact des différentes directions d’émission de lumière, des système optiques et des volumes d’installation différents sur la chromaticité des faisceaux lumineux projetés est réduit en utilisant les aspects de l’invention. En ayant recours à des données de calibration de chaque module lumineux, l’invention permet d’adapter les courants électriques d’alimentation des différentes diodes électroluminescentes de manière à homogénéiser leur couleur d’émission perçue.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description des exemples et des dessins parmi lesquels :
- est une illustration schématisée d’un mode de réalisation préférentiel du dispositif d’éclairage en accord avec l’invention ;
- est une illustration schématisée d’un mode de réalisation préférentiel du dispositif d’éclairage en accord avec l’invention.
Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative.
La description se concentre sur les éléments d’un dispositif d’éclairage ainsi qui sont nécessaires à la compréhension de l’invention. D’autres éléments, qui font de manière connue partie de tels dispositifs, ne seront pas mentionnés ni décrits en détails. Par exemple, la présence d’un support, d’alimentation électrique, ou d’éléments de dissipation thermique sont implicites pour le fonctionnement d’un tel dispositif.
La montre un dispositif d’éclairage 100 pour un véhicule automobile selon un premier mode de réalisation préférentiel. Une pluralité de modules lumineux 101, 102, 103 à éléments semi-conducteurs électroluminescents participent ensemble à la réalisation d’une fonction lumineuse de signalisation, par exemple une fonction feu de jour. L’illustration des modules lumineux 101, 102, 103 est une coupe vue d’en haut. Elle rend l’orientation des surfaces émettrices de lumière apparente. Dans l’exemple montré, les angles d’émission de chaque module lumineux sont différents afin de participer ensemble à la réalisation du faisceau lumineux commun 20. Chaque module lumineux comprend au moins une source lumineuse de type diode électroluminescente, équivalente à la projection d’un pixel. Dans un mode de réalisation préféré, chaque module comprend une pluralité de sources lumineuses, par exemple arrangées le long d’une ligne ou sous forme d’une matrice. Chaque module lumineux est alimenté par une source d’électricité interne du véhicule automobile, par exemple une batterie. Le pilotage de l’alimentation se fait de manière bien connue en utilisant un dispositif de pilotage impliquant au moins un circuit convertisseur. L’alimentation est soit réalisée par un courant continu, soit par un signal à modulation de largeur d’impulsion de type PWM (« pulse width modulation ») caractérisé par une intensité de courant maximale (peak) et un rapport cyclique. Lors d’une période du signal le courant peak est appliqué pendant la phase « on » du cycle, alors qu’aucun courant n’est appliqué pendant la phase « off ». Alors que l’intensité du courant peak influe sur la couleur de la lumière émise, le rapport cyclique permet de moduler la moyenne de l’intensité du courant électrique qui alimente les diodes électroluminescentes, ce qui impacte l’intensité du flux lumineux qu’elles émettent.
Le dispositif d’éclairage comprend une unité de gestion 120 destinée à déterminer, à partir d’une consigne d’éclairage commune 10 et en utilisant des données de calibration C(101), C(102), C(103) relatives aux modules lumineux 101, 102, 103 enregistrées dans un élément de mémoire 130, des consignes d’éclairage adaptées 111, 112, 113. L’unité de gestion est de préférence réalisée par un processeur ou un élément microcontrôleur programmé pour réaliser la fonctionnalité décrite. L’élément de mémoire peut être intégré sur un circuit imprimé qui réalise l’unité de gestion, ou elle peut être réalisé par un circuit de mémoire dédié, relié à l’unité de gestion 120 par le biais d’un bus de données.
La consigne d’éclairage commune 10 est émise par une entité centrale du véhicule automobile et correspond par exemple à un signal « ON / OFF » pour allumer respectivement éteindre la fonction lumineuse réalisée par les modules lumineux 101, 102, 103. Alternativement, la consigne peut comprendre un signal de type PWM qui détermine un courant peak qui équivaut à une couleur à émettre échelonnée à titre non-limitatif de l’invention à une température ambiante de 25°C, ainsi qu’un rapport cyclique qui engendre une moyenne de courant électrique à fournir aux modules lumineux.
Les données de calibration reflètent des caractéristiques comportementales des modules lumineux 101, 102, 103 mesurées préalablement et préenregistrées dans l’élément de mémoire. A titre d’exemple non-limitatif, ces données peuvent être obtenues préalablement à l’installation du dispositif d’éclairage dans le véhicule automobile de la manière suivante :
- un dispositif de calibration comprenant un capteur de lumière et un processeur de données est positionné à une position prédéterminée par rapport au dispositif d’éclairage ;
– on illumine le dispositif de calibration par un des modules lumineux en changeant l’intensité maximale ou peak du courant électrique qui le traverse, jusqu’à ce qu’un faisceau d’une couleur prédéterminée soit mesuré par le dispositif de calibration ;
– la valeur de l’intensité du courant électrique ainsi déterminée est enregistrée comme donnée de calibration dans l’élément de mémoire. ;
– les étapes sont répétées pour tous les modules lumineux restants du dispositif d’éclairage, pour la même couleur prédéterminée.
Alors que la couleur de lumière émise par les modules lumineux 101, 102, 103 perçue ne serait pas identique à intensité de courant moyen égal, par exemple à cause de l’orientation et/ou des systèmes optiques impliqués dans chacun des modules, les données de calibration C(101), C(102), C(103) permettent de fournir un courant adapté à chaque module, au lieu de la consigne commune 10. Les consignes d’éclairage adaptées 111, 112, 113 sont telles qu’elles permettent la réalisation d’un faisceau lumineux commun 20 à couleur homogène par les modules lumineux 101, 102, 103. Les données de calibration peuvent être stockées sous forme de valeurs absolues, ou comme différences par rapport à un module lumineux de référence. Ainsi, l’unité de gestion 120 adapte la consigne commune 10 en y ajoutant/retranchant la valeur différentielle C(101) stockée dans l’élément de mémoire 130 pour produire la consigne adaptée 111 destinée au module lumineux 101. Lorsque la consigne commune détermine un courant peak et un rapport cyclique d’un signal PWM, le courant peak qui impacte la couleur de lumière émise est de préférence adaptée en fonction des données de calibration. Ensuite, le rapport cyclique est préférentiellement adapté afin que la moyenne du signal PWM adapté 111 soit égale à la moyenne de la consigne d’origine 10.
Ce mode de réalisation permet de corriger une consigne commune 10 de manière à prendre en compte de manière implicite les caractéristiques intrinsèques d’émission de lumière de chacun des modules lumineux 101, 102, 103, qui sont reflétées par les données de calibration. Ceci est possible sans modifier le système en amont du dispositif 100, qui génère la consigne initiale 10. Ainsi le dispositif peut être branché sur des architectures existantes pour en améliorer les performances en termes d’homogénéité chromatique de la lumière émise.
La montre un dispositif d’éclairage 200 pour un véhicule automobile selon un deuxième mode de réalisation préférentiel. Une pluralité de modules lumineux 201, 202 à éléments semi-conducteurs électroluminescents participent ensemble à la réalisation d’une fonction lumineuse de signalisation, par exemple une fonction feu de jour. Chaque module lumineux comprend au moins une source lumineuse de type diode électroluminescente, équivalente à la projection d’un pixel. Dans un mode de réalisation préféré, chaque module comprend une pluralité de sources lumineuses, par exemple arrangées le long d’une ligne ou sous forme d’une matrice. L’alimentation est soit réalisée par un courant continu, soit par un signal à modulation de largeur d’impulsion de type PWM (« pulse width modulation ») caractérisé par une intensité de courant maximale (peak) et un rapport cyclique. Chaque module lumineux 201, 202 comprend notamment un capteur de température 221, 222 qui permet de mesurer une température ambiante. Il s’agit par exemple d’un élément de type thermistor NTC, dont la résistance dépend de sa température. Chaque module lumineux 201, 202 est fonctionnellement relié à l’unité de gestion 220 de manière à fournir les mesures de températures T(201), T(202) respectivement à une unité de gestion 220. Ces températures sont indicatives des températures de jonction des diodes électroluminescentes dans les modules lumineux respectif. La lecture de la température peut se faire soit par une liaison électrique analogique entre l’unité et chacun des modules permettant d’obtenir la valeur de la résistance du thermistor 221, 222 à chaque instant. Alternativement cette liaison est réalisée par un bus de données. Dans ce cas, le module lumineux est équipé d’un moyen de transmission de données sur le bus de données et encode la valeur de température mesurée dans un paquet de données à destination de l’unité de gestion.
L’unité de gestion 220 est destinée à déterminer, à partir d’une consigne d’éclairage commune 10 et en utilisant des données de calibration C(201), C(202) relatives aux modules lumineux 201, 102, enregistrées dans un élément de mémoire 230, des consignes d’éclairage adaptées 211, 212. L’unité de gestion est de préférence réalisée par un processeur ou un élément microcontrôleur programmé pour réaliser la fonctionnalité décrite. L’élément de mémoire peut être intégré sur un circuit imprimé qui réalise l’unité de gestion, ou elle peut être réalisé par un circuit de mémoire dédié, relié à l’unité de gestion 220 par le biais d’un bus de données.
La consigne d’éclairage commune a été décrite dans le contexte du mode de réalisation précédent. Les données de calibration reflètent des caractéristiques comportementales des modules lumineux 201, 202 dépendantes de leur température de fonctionnement et mesurées préalablement et préenregistrées dans l’élément de mémoire. A titre d’exemple non-limitatif, ces données peuvent être obtenues préalablement à l’installation du dispositif d’éclairage dans le véhicule automobile de la manière suivante :
- un dispositif de calibration comprenant un capteur de lumière et un processeur de données est positionné à une position prédéterminée P par rapport au dispositif d’éclairage ;
– à une température donnée, correspondant à une température ambiante du projecteur, on illumine le dispositif de calibration par un des modules lumineux en changeant l’intensité maximale / peak du courant électrique qui le traverse, jusqu’à ce qu’un faisceau d’une couleur prédéterminée soit mesuré par le dispositif de calibration ;
– la valeur de l’intensité du courant électrique ainsi déterminée est enregistrée comme donnée de calibration dans l’élément de mémoire, ensemble avec la température utilisée ;
– les étapes sont répétées pour tous les modules lumineux restants du dispositif d’éclairage, pour la même couleur prédéterminée et pour plusieurs plages de températures.
Ainsi, si la couleur de lumière émise par les modules lumineux 201, 202 perçue n’est pas identique à courant égal, par exemple à cause de l’orientation et/ou des systèmes optiques impliqués dans chacun des modules, ou à cause des différences de températures de jonction dans les différents modules lumineux, les données de calibration C(201), C(202) permettent de fournir un courant adapté à chaque module, au lieu de la consigne commune 10. Les consignes d’éclairage adaptées 211, 212 sont telles qu’elles permettent la réalisation d’un faisceau lumineux commun 20 à couleur homogène par les modules lumineux 201, 202. Les données de calibration peuvent être stockées sous forme de valeurs absolues, ou comme différences par rapport à un module lumineux de référence. Ainsi, l’unité de gestion 220 adapte la consigne commune 10 en y ajoutant/retranchant la valeur différentielle C(201) stockée dans l’élément de mémoire 230 pour produire la consigne adaptée 211 destinée au module lumineux 201.
Dans l’exemple donnée à titre d’illustration non-limitative de l’invention sur la , l’élément de mémoire 230 comprend des données structurées. Ainsi les données de calibration C(201) relatives au module lumineux 201 regroupent des données applicables pour différentes températures ou plages de températures T(201). Par exemple, lorsque la température T(201) relayée par le capteur de température 221 a une valeur de A degrés Celsius, la consigne (absolue ou différentielle) adaptée doit être de B degrés. Pour une température différente relayée A’, la consigne change également vers une valeur différente B’. Les données de calibration C(202) relatives au module lumineux 202 regroupent des données applicables pour différentes températures ou plages de températures T(202). Par exemple, lorsque la température T(202) relayée par le capteur de température 222 a une valeur de C degrés Celsius, la consigne (à changer de manière absolue ou à incrémenter de manière différentielle) adaptée doit être de D degrés. Pour une température différente relayée C’, la consigne change également vers une valeur différente B’.
Ce mode de réalisation permet de corriger une consigne commune 10 de manière à prendre en compte de manière implicite les caractéristiques intrinsèques d’émission de lumière de chacun des modules lumineux 201, 202 qui fonctionnent à températures différentes. Les températures peuvent évaluer de manière dynamique et en conséquence les consignes sont adaptées de manière dynamique. Ceci est possible sans modifier le système en amont du dispositif 100, qui génère la consigne initiale 10.
Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne limitent pas l’étendue de la protection de l’invention. En faisant recours à la description qui vient d’être donnée, d’autres modes de réalisation sont envisageables sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
L’étendue de la protection est déterminée par les revendications.
Claims (10)
- Dispositif d’éclairage (100, 200) pour un véhicule automobile, dans lequel au moins deux modules lumineux (101,102,103 ; 201, 202) à éléments semi-conducteurs électroluminescents participent ensemble à la réalisation d’une fonction lumineuse, caractérisé en ce qu’il comprend une unité de gestion (120, 220) destinée à déterminer, à partir d’une consigne d’éclairage commune (10) et en utilisant des données de calibration relatives aux modules lumineux enregistrées dans un élément de mémoire (130, 230), des consignes d’éclairage adaptées (111,112,113 ; 211,212) destinées respectivement à chacun des modules lumineux, les consignes d’éclairage adaptées étant telles qu’elles permettent la réalisation d’un faisceau lumineux commun (20) à couleur homogène par lesdits modules lumineux.
- Dispositif d’éclairage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les données de calibration comprennent des valeurs d’intensité de courant électrique prédéterminées permettant à chacun des modules lumineux (101, 102, 103) de fournir, à température égale, un faisceau lumineux ayant la même couleur, et en ce que l’unité de gestion (120) est configurée pour adapter une consigne d’éclairage commune (10) comprenant une valeur d’intensité de courant électrique commune en fonction desdites données de calibration.
- Dispositif d’éclairage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque module lumineux (201, 202) comprend un capteur de température (221, 222) destiné à fournir une indication de la température du module lumineux à l’unité de gestion (220).
- Dispositif d’éclairage selon la revendication précédente, caractérisé les données de calibration pour chaque module lumineux (201, 202) comprennent pour une pluralité de plages de températures T(201), T(202), une valeur d’intensité de courant électrique respective prédéterminée, qui permet audit module lumineux (201, 202) de fournir un faisceau lumineux ayant une même couleur prédéterminée, et en ce que l’unité de gestion (220) est configurée pour adapter une consigne d’éclairage commune (10) comprenant une valeur d’intensité de courant électrique commune en fonction des données de calibration de la plage de température déterminée par les indications de température fournies respectivement par chacun desdits modules lumineux.
- Dispositif d’éclairage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modules lumineux (101,102,103 ; 201,202) présentent des caractéristiques hétérogènes parmi eux, en rapport avec une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : leurs emplacements, leurs degrés d’utilisation, leurs éléments optiques, leurs angles d’émission de lumière et leurs capacités de dissipation thermiques hétérogènes.
- Dispositif d’éclairage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couleur d’un faisceau lumineux émis (20) est une couleur blanche d’une température prédéterminée.
- Dispositif d’éclairage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couleur d’un faisceau lumineux émis (20) est une couleur perçue par un dispositif de calibration disposé à une position prédéterminée par rapport aux modules lumineux.
- Dispositif d’éclairage selon unes des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne d’éclairage commune (10) comprend un signal à modulation de largeur d’impulsion caractérisé par une valeur d’intensité de courant électrique maximale et une valeur moyenne, et en ce que les consignes d’éclairage adaptées (111,112,113 ; 211,212) comprennent chacune un signal à modulation de largeur d’impulsion ayant une valeur d’intensité de courant électrique maximale adaptée et présentant une moyenne identique.
- Procédé pour obtenir des données de calibration de plusieurs modules lumineux d’un dispositif d’éclairage (100, 200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes :
- mise à disposition d’un dispositif de calibration comprenant un capteur de lumière, à une position prédéterminée (P) par rapport au dispositif d’éclairage ;
- illumination du dispositif de calibration par un des modules lumineux en changeant l’intensité du courant électrique maximal qui le traverse, jusqu’à ce qu’un faisceau d’une couleur prédéterminée soit mesuré par le dispositif de calibration ;
- enregistrement de la valeur de l’intensité du courant électrique ainsi déterminée dans les données de calibration ;
- répéter les deux étapes précédentes pour tous les modules lumineux restants du dispositif d’éclairage, pour la même couleur prédéterminée.
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les données de calibration pour chaque module lumineux sont déterminées pour plusieurs plages de températures d’opération.
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