JP7402324B2 - ピクセル化光源と電流センサとを備えた照明システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車の照明の分野に関する。より具体的には、本発明は、ピクセル化光源を組み込んだ自動車の照明システムに関する。

自動車の照明の分野において、ピクセル化された光の機能を果たし得るのに十分な個数の選択的に制御可能な要素光源を備える照明システムであって、例えば少なくとも５００個のピクセルを含み、各ピクセルは要素光源のうちの１つにより発光された要素光線から形成される照明システムが知られている。このタイプの照明システムにより、自動車は、例えば、ハイビームの一部のピクセルをオフにする、または暗くすることで、後続車や対向車等の眩惑を与えるべきでない対象物の周囲に暗領域を形成するというハイビーム防眩型の照明機能を実施することができる。

このタイプの照明システムを作製するために、各々が要素光源の１つを形成する複数の要素光エミッタを備える、ピクセル化された光を発光するモノリシックな発光ダイオード（モノリシックピクセル化光発光ダイオード）を採用することが知られている。要素エミッタの各々は、このエミッタ専用の制御された電流源（被制御電流源）により電力が供給される。被制御電流源は、ピクセルの発光を起動する、またはしないようにすることができる。被制御電流源のセットは、例えば要素エミッタの下方に配置される同一の集積回路に組み込まれる。被制御電流源を使用するため、このタイプのシステムにはいくつかの欠点がある。すなわち、集積回路にもたらされる大きな電力損失、ピクセル化光発光ダイオードの反応時間の延長、および集積回路に必要なシリコン面、ひいてはコストの増加が挙げられる。

この文脈において、これらの問題を克服することを可能にする別の解決策は、単一の専用スイッチにより要素光エミッタの各々を制御することからなる。所望の光機能を果たすために必要な電力を提供するように、ピクセル化光源は電圧制御電力コンバータにより電力を供給される。したがって、このタイプのシステムでは、電力コンバータによりピクセル化光源に提供される電流や、各要素エミッタ内を流れる電流の測定がない。被制御電流源に代えてスイッチを使用することにより、集積回路におけるシリコンの表面積を削減することができるとともに、ピクセル化光源の応答時間が長くなり、電力損失を制限することができる。

しかしながら、このタイプの照明システムは、開ループシステムを形成するため、不安定であり、結果として信頼性が低い。具体的には、モノリシックピクセル化光発光ダイオードの特性、例えば、要素エミッタの閾値電圧は、特に温度に応じて変化し得る。したがって、電力コンバータにより提供される電力が調節されなければ、ピクセル化光源の出力における光束損失や、さらには熱暴走が観察されるかもしれない。さらに、ピクセル化光源は、電力コンバータから距離を置いている場合には、非常に長いケーブルハーネスが必要となり得る。これにより、インピーダンス損失が発生するため、システムの安定性が損なわれる。

したがって、ピクセル化光源を備える照明システムであって、その要素光源がスイッチのみにより制御される照明システムを作製する需要が存在している。本発明は、この文脈に該当し、この需要に応えることを目的とする。

これらの目的のために、本発明の主題は、
ａ．選択的に起動され得る複数の要素光源を有するピクセル化光源であって、各要素光源の起動は、当該要素光源に専用のスイッチのみにより制御されるピクセル化光源と、
ｂ．電力を前記ピクセル化光源に提供するように構成された電力コンバータと、
ｃ．前記電力コンバータにより提供される電圧を制御するとともに、前記要素光源の起動を制御する前記スイッチを制御するように構成されたコントローラと、
を備える自動車用の照明システムである。

本発明は、前記照明システムが電流センサを備え、前記電流センサは、前記電力コンバータにより前記ピクセル化光源に提供される前記電流を測定するとともに、この測定された電流に関する情報を前記コントローラに送信するように構成されることを特徴とする。

本発明により、コントローラは、電力コンバータによりピクセル化光源に提供される電流の強度に関する情報を自由に利用できることを理解されたい。したがって、この情報は、コンバータの出力における電力を調節するように、コントローラにより利用され得る。この目的は、ピクセル化光源の（当該光源の周囲温度が大きく変動した場合を含む）需要に対してこの電力を安定させること、または、電力コンバータと光源との間のケーブルハーネスにおけるインピーダンス損失を補償することである。

本発明によれば、ピクセル化光源が意味するものは、複数の要素光源を備える任意の光源である。各要素光源は、場合により電気光学素子と関連付けられて、光度が制御可能な要素光線を発光するように選択的に起動され得るとともに制御され得る。有利には、ピクセル化光源は、複数の要素光エミッタを備える、ピクセル化された光を発光するモノリシックな発光ダイオード（モノリシックピクセル化光発光ダイオード）を備え得る。モノリシックピクセル化光発光ダイオードの要素エミッタの各々は、要素光源のうちの１つを形成する。例えば、複数の要素光エミッタは、前記スイッチが組み込まれた集積回路上に積層され得る。必要に応じて、要素光源は、各要素光線がピクセルを形成するように、かつ、ピクセルのセットが、例えば、複数の行および列、例えば２０行および２５列に亘って分散配置された５００個の０．０５°～０．３°の寸法を有するピクセルを備えるピクセル化光線を形成するように、配置され得る。

有利には、照明システムは、要素光源の各々に関連付けられた被制御電流源を有しない。さらに有利には、電流センサは、電力コンバータとピクセル化光源との間に接続される。

本発明の一実施形態において、前記電流センサは、ホール効果センサを備える。代替的または追加的に、電流センサは、（Ｔｕｎｎｅｌ ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔｏｒの略称としてＴＭＲセンサとも称される）トンネル効果マグネトレジスタ（ｔｕｎｎｅｌ ｅｆｆｅｃｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｏｒ）等の磁気レジスタ（ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｏｒ）を備える。これらのタイプのセンサは、シャントタイプのレジスタと比較して、想定されるタイプのピクセル化光源について、測定ニーズを適切に満たす特性を有している。これに対して、シャントタイプのレジスタは、このニーズ、すなわち、電流強度を低い値で、かつ高い測定精度で測定するというニーズに対して、サイズ決めが複雑であり過ぎるため適さない。

有利には、前記コントローラは、測定された前記電流に関する前記情報であって前記電流センサにより送信された前記情報に応じて、前記電力コンバータにより提供される前記電圧の値を変更するように構成される。例えば、測定された電流が所定の閾値よりも低い強度を有する場合、コントローラは、例えば一定の強度を有するピクセル化光源により発光される光束を保証するように、電力コンバータの出力において提供される電圧の増加を要求するように構成され得る。別の例において、測定された電流が所定の閾値よりも高い強度を有する場合、コントローラは、例えばピクセル化光源の熱暴走を防止するように、電力コンバータの出力において提供される電圧の低減を要求するように構成され得る。

本発明の一実施形態において、前記照明システムは、前記ピクセル化光源近傍の前記周囲温度を測定するように構成された温度センサと、前記ピクセル化光源の前記発光特性、特に要素光源の各々の閾値電圧が格納されたメモリと、を備え得る。必要に応じて、前記コントローラは、測定された前記電流に関する前記情報であって前記電流センサにより送信された前記情報、前記温度センサにより測定された前記周囲温度、および前記メモリに格納された前記ピクセル化光源の前記発光特性に応じて、前記電力コンバータにより提供される前記電圧の前記値を変更するように構成される。

例えば、前記コントローラは、前記ピクセル化光源により発光されるべき所望のピクセル化光線についての命令を受信するとともに、発光されるべき前記所望のピクセル化光線のために、前記電力コンバータにより前記ピクセル化光源に提供されなければならない必要電力設定点を決定するように構成される。必要に応じて、前記コントローラは、前記電力コンバータにより提供される前記電力が決定された前記必要電力設定点と実質的に同一になるように、測定された前記電流に関する前記情報であって前記電流センサにより送信された前記情報に応じて、前記電力コンバータにより提供される前記電圧の前記値を変更するように構成され得る。例えば、コントローラは、発光されるべき所望のピクセル化光線についての命令を、前記所望のピクセル化光線の投影を表すデジタル画像の形態で受信するように構成され得る。デジタル画像内の各ポイントは、特に、スペース内のポイントにおけるピクセル化光線の光度を表している。本例において、コントローラは、例えば、ピクセル化光線の光度、特にピクセルの各々の光度がデジタル画像の光度に対応するように、電力コンバータによりピクセル化光源に提供されなければならない必要電力設定点を決定するように構成される。さらに、コントローラは、ピクセル化光源を、各光源がデジタル画像内の単数または複数のポイントに対応するピクセルを発光するように、制御するように構成され得る。

本発明の一実施形態において、前記コントローラおよび前記電力コンバータは、第１印刷回路基板に配置され、前記ピクセル化光源および前記電流センサは、第２印刷回路基板に配置される。必要に応じて、前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板とは、ケーブルハーネスにより互いに接続される。

有利には、前記コントローラは、測定された前記電流に関する前記情報であって前記電流センサにより送信された前記情報に基づいて、前記ケーブルハーネスにおけるインピーダンス損失を判定するように構成される。さらに有利には、前記コントローラは、前記コントローラにより判定された前記ケーブルハーネスにおける前記インピーダンス損失を補償するように、前記電力コンバータにより提供される前記電圧の前記値を変更するように構成される。

次に、本発明を、単なる例示であって本発明の範囲を一切限定しない実施例を使用して、添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による照明システムを示す。

図１に、本発明の一実施形態による自動車の照明システム１を示す。

この照明システム１は、ピクセル化された光線（ピクセル化光線）を発光可能なピクセル化光源２を備えている。記載例において、ピクセル化光源２は、複数のスイッチ２２が組み込まれた集積回路上に積層された複数の要素光エミッタ２１を備える、ピクセル化された光を発光するモノリシックな発光ダイオード（モノリシックピクセル化光発光ダイオード）である。各スイッチ２２は、要素光エミッタ２１のうちの１つの起動または作動停止を制御し、その１つに専用となっている。発光素子２１の各々は、光度が制御可能な要素光線を発光するようスイッチ２２のみにより選択的に起動され得るとともに制御され得る要素光源を形成している。したがって、要素光源は、ピクセル化された光線のピクセルを形成する。照明システム１、特に光源２は、要素光エミッタ２１の各々に組み合わされた被制御電流源を有していないことに留意されたい。

ピクセル化光源２は、照明システムの光モジュールの一部を形成し得るため、その内部で、要素光線を成形可能な光学素子に組み合わせられ得る。例えば、光源２は、複数の行および列、例えば２０行および２５列に亘って分散配置された５００個の要素光エミッタ２１を備えている。各エミッタは、図示しない光学装置と組み合わされて、０．０５°～０．２°の寸法を有するピクセルを発光することができる。照明システム２は、ピクセル化された、またはピクセル化されていない他の光モジュールまたは光源をさらに備え得る。

ピクセル化光線を発光し得るように、照明システム１は、例えばＤＣ／ＤＣタイプの電力コンバータ３を備えている。電力コンバータ３は、バッテリ等の自動車のエネルギー源から受けた電力Ｐｅに基づいて、電力Ｐｓをピクセル化光源２に提供するように構成されている。さらに、ピクセル化光線の強度および分布を制御するために、照明システム１は、一方でピクセル化光源２、より具体的にはスイッチ２２の各々を制御し、他方で電力コンバータ３を制御するように構成されたコントローラ４をさらに備えている。より具体的には、コントローラ４は、電力コンバータ３により提供される電圧Ｖｓの値を制御および／または変更するように構成されている。

電力コンバータ３によりピクセル化光源２に提供される電力Ｐｓを安定した態様で調節可能とするために、照明システム１は、コンバータ３によりピクセル化光源２に提供される電流Ｉｓを測定し、この測定された電流Ｉｓに関する情報をコントローラ４に送信するように構成された電流センサ５を備えている。この電流センサ５は、電力コンバータ３とピクセル化光源２との間に接続されたホール効果センサを備えている。

記載例において、コントローラ４および電力コンバータ３は、第１印刷基板上に配置され、ピクセル化光源２および電流センサ５は、第２印刷基板上に配置されている。第１印刷基板と第２印刷基板とは、コンバータ３により提供される電力Ｐｓが流れるケーブルハーネス６により互いに接続されている。

次に、センサ５によりコントローラ４に送信される、電流Ｉｓに関する情報を利用するいくつかの方法について説明する。

記載例において、コントローラ４は、ピクセル化光源２により発光されるべき所望のピクセル化光線についての命令Ｉｍを、前記所望のピクセル化光線の投影を表すデジタル画像の形態で受信するように構成されている。デジタル画像内の各ポイントは、特に、スペース内のポイントにおけるピクセル化光線の光度を表している。したがって、コントローラ４は、例えば、ピクセル化光線の光度、特にピクセルの各々の光度がデジタル画像Ｉｍの光度に対応するように、発光されるべき前記所望のピクセル化光線のために、電力コンバータ３によりピクセル化光源２に提供されなければならない必要電力設定点を決定する。さらに、コントローラ４は、要素光エミッタ２１の各々の起動または作動停止を指令することを目的として、デジタル画像Ｉｍに基づいて、起動命令をピクセル化光源２のスイッチ２２に送信する。これにより、これらの要素エミッタ２１により発光されたピクセルのセットが、デジタル画像Ｉｍに対応するピクセル化光線を形成する。

コントローラ４は、特にコンバータ３により提供される電力Ｐｓをコントローラ４により決定された電力設定点に従って調節するように、測定された電流Ｉｓに関する前記情報であって電流センサ５により送信された情報に応じて、電力コンバータ３により提供される電圧Ｖｓの値を変更するように構成されている。一例において、測定された電流Ｉｓが所定の閾値よりも低い強度を有する場合、コントローラ４は、一定の強度を有するピクセル化光源２により発光される光束を保証するように、電力コンバータ３の出力において提供される電圧Ｖｓの増加を要求する。別の例において、測定された電流Ｉｓが所定の閾値よりも高い強度を有する場合、コントローラ４は、例えばピクセル化光源２の熱暴走を防止するように、電力コンバータ３の出力において提供される電圧Ｖｓの低減を要求する。

また、コントローラ４は、測定された電流Ｉｓに関する情報に基づいて、ケーブルハーネス６におけるインピーダンス損失を判定することができるため、ケーブルハーネス６におけるインピーダンス損失を補償するように、電力コンバータ３により提供される電圧Ｖｓの値を変更することができる。

上記記載は、特に、被制御電流源ではなくスイッチのみにより制御されるピクセル化光源に対して電力コンバータが提供する電流を測定する電流センサを組み込んだ照明システムを提案することにより、本発明が自ら設定した目的を如何に達成し得るかを明確に説明するものである。したがって、ピクセル化光源に提供される電力を調節するように、測定された電流に関する情報であってセンサにより提供される情報が、電力コンバータのコントローラにより利用され得ることが理解されるであろう。

いずれにしても、本発明は、本文書に具体的に記載された実施形態に限定されるとみなされるべきではなく、特に任意の等価な手段およびこれらの手段の技術的に動作可能な組み合わせに及ぶものである。特に、測定された電流に関する情報であって電流センサにより送信される情報を利用する他の方法が、例えば、コントローラにピクセル化光源の特性マップを含むメモリ、およびピクセル化光源近傍の温度センサを組み込むことにより、提供され得る。また、他のタイプの電流センサ、特に、トンネル効果磁気レジスタ等の磁気レジスタを備えるセンサが提供され得る。

Claims (8)

1. ａ．選択的に起動され得る複数の要素光源（２１）を有するピクセル化光源（２）であって、各要素光源の起動は、当該要素光源に専用のスイッチ（２２）のみにより制御されるピクセル化光源（２）と、
   ｂ．電力（Ｐｓ）を前記ピクセル化光源に提供するように構成された電力コンバータ（３）と、
   ｃ．前記電力コンバータにより提供される電圧（Ｖｓ）を制御するとともに、前記要素光源の起動を制御する前記スイッチを制御するように構成されたコントローラ（４）と、
   を備える自動車用の照明システム（１）において、前記照明システムは電流センサ（５）を備え、前記電流センサ（５）は、前記電力コンバータにより前記ピクセル化光源に提供される電流（Ｉｓ）を測定するとともに、この測定された電流に関する情報を前記コントローラに送信するように構成され、
   前記コントローラ（４）は、測定された前記電流（Ｉｓ）に関する前記情報であって前記電流センサ（５）により送信された前記情報に応じて、前記電力コンバータ（３）により提供される前記電圧（Ｖｓ）の値を変更するように構成され、
   前記照明システムは、前記ピクセル化光源（２）近傍の周囲温度を測定するように構成された温度センサと、前記ピクセル化光源の発光特性が格納されたメモリと、を備え、
   前記コントローラ（４）は、測定された前記電流（Ｉｓ）に関する前記情報であって前記電流センサ（５）により送信された前記情報、前記温度センサにより測定された前記周囲温度、および前記メモリに格納された前記ピクセル化光源の前記発光特性に応じて、前記電力コンバータ（３）により提供される前記電圧（Ｖｓ）の前記値を変更するように構成される、照明システム（１）。
2. 前記電流センサ（５）は、ホール効果センサを備える、
   請求項１に記載の照明システム（１）。
3. 前記電流センサ（５）は、マグネトレジスタを備える、
   請求項１および２のいずれか一項に記載の照明システム（１）。
4. 前記コントローラ（４）は、前記ピクセル化光源（２）により発光されるべき所望のピクセル化光線についての命令（Ｉｍ）を受信するとともに、発光されるべき前記所望のピクセル化光線のために、前記電力コンバータ（３）により前記ピクセル化光源に提供されなければならない必要電力設定点を決定するように構成され、
   前記コントローラは、前記電力コンバータにより提供される前記電力（Ｐｓ）が決定された前記必要電力設定点と同一になるように、測定された前記電流（Ｉｓ）に関する前記情報であって前記電流センサにより送信された前記情報に応じて、前記電力コンバータ（３）により提供される前記電圧（Ｖｓ）の前記値を変更するように構成される、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の照明システム（１）。
5. 前記コントローラ（４）および前記電力コンバータ（３）は、第１印刷回路基板に配置され、
   前記ピクセル化光源（２）および前記電流センサ（５）は、第２印刷回路基板に配置され、
   前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板とは、ケーブルハーネス（６）により互いに接続される、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の照明システム（１）。
6. 前記コントローラ（４）は、測定された前記電流（Ｉｓ）に関する前記情報であって前記電流センサ（５）により送信された前記情報に基づいて、前記ケーブルハーネス（６）におけるインピーダンス損失を判定するように構成される、
   請求項５に記載の照明システム（１）。
7. 前記コントローラ（４）は、前記コントローラにより判定された前記ケーブルハーネス（６）における前記インピーダンス損失を補償するように、前記電力コンバータ（３）により提供される前記電圧（Ｖｓ）の値を変更するように構成される、
   請求項６に記載の照明システム（１）。
8. 前記ピクセル化光源（２）は、複数の要素光エミッタ（２１）を備えるモノリシックピクセル化光発光ダイオードを備え、
   前記モノリシックピクセル化光発光ダイオードの前記要素光エミッタの各々は、前記要素光源のうちの１つを形成する、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の照明システム（１）。

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