WO2022018042A1 - Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile et dispositif d'éclairage automobile - Google Patents

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

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    • B60Q2300/47—Direct command from other road users, i.e. the command for switching or changing the beam is sent by other vehicles or road devices

Definitions

  • This invention is related to the field of automobile lighting devices, and more particularly to the adaptation of the light pattern projected by these devices.
  • These digital lighting devices typically include solid state light sources, the operation of which is highly temperature dependent.
  • Flux control in these elements is a very sensitive aspect, and is usually done by derating, which means decreasing the value of the current feeding the light source so that the output flow and operating temperature decrease accordingly.
  • the performance of the light sources must therefore be greatly oversized to deal with these overheating problems, so that the operating values can be reduced while maintaining acceptable values.
  • the invention provides an alternative solution for saving energy in the light sources of an automotive lighting device by a method of operating an automotive lighting device according to the invention.
  • the invention provides a method for operating an automotive lighting device comprising a plurality of semiconductor light sources, the method comprising the following steps
  • solid state refers to light emitted by solid state electroluminescence, which uses semiconductors to convert electricity into light. Compared to incandescent lighting, solid state lighting creates visible light with reduced heat generation and less energy dissipation.
  • the generally low mass of a solid state electronic lighting device provides greater resistance to shock and vibration than brittle glass tubes/bulbs and long thin filament wires. They also eliminate filament evaporation, which can increase the life of the lighting device.
  • Some examples of these types of lighting include solid-state light-emitting diodes (LEDs), organic light-emitting diodes (OLEDs), or polymer light-emitting diodes (PLEDs) as lighting sources rather than electrical filaments, plasma or the gas.
  • the data received is not acquired by cameras or other sensors, but by a communication port. This data is sent directly to the control unit, without the need for image analysis.
  • the communication port is at least an infrared port, a wireless personal area network or a public switched telephone network.
  • This type of communication ports can be integrated into the structure of the motor vehicle, and it is therefore not necessary to add additional elements to the lighting device.
  • the data received comprises at least one of the data transmitter's FOTA data, the GPS positioning of the data transmitter.
  • the lighting device allows the lighting device to receive the light pattern provided by different lighting devices, such as the headlight of another vehicle or a street lamp. Moreover, thanks to the positioning of said lighting device, the lighting device is able to create a luminance map for a better adaptation of the modified light pattern.
  • the data received includes data for different time periods.
  • the data received may not be limited to real-time data, but may also provide historical data. This is useful for predicting how the luminance map will change over time, so the lighting device can have the luminance map in an area before it even reaches that area.
  • the step consisting in modifying the first light pattern according to the data received comprises the modification of at least one of the following elements: the maximum intensity, the light intensity of the pixel, the total flux or the time pattern of the first light pattern.
  • characteristics of the light pattern can be modified according to the data received.
  • a pixel-by-pixel fine adjustment can be made, or a general adjustment of maximum light intensity or total flux can be made.
  • the step consisting in modifying the first light pattern is carried out by a control unit which receives the data, and the method comprises the preceding steps of - train the control unit to generate a light pattern modified with a set of training data
  • This way of training the control unit is useful because it allows the control unit to provide the modified light pattern in an improved manner.
  • the step of training the control unit comprises the use of an automatic learning algorithm.
  • This machine learning algorithm uses the received data as training data to estimate lighting conditions. The resulting operating amperage coefficients are tested to verify that they meet the minimum requirements. Once the results are validated, the values from the control unit are used to calculate the modified light pattern.
  • the invention provides a data processing element comprising means for carrying out the steps of a method according to the first inventive aspect and a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a control unit, cause the control unit to perform the steps of a method according to the first inventive aspect.
  • the invention provides an automotive lighting device comprising:
  • control unit making it possible to execute the steps of the method according to the first inventive aspect.
  • This lighting device has the advantage of providing an optimal luminous flux for the lighting device, which saves energy and avoids excessively lit areas on the road.
  • the array comprises at least 2000 solid-state light sources.
  • a matrix arrangement is a typical example of this process. Lines can be grouped into projected distance intervals, and each column in each group represents an angle interval. This angle value depends on the resolution of the matrix, which is generally between 0.01 e per column and 0.5 e per column. Therefore, several light sources can be managed at the same time.
  • FIG. 1 shows a general perspective view of an automotive lighting device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a general perspective view of an automotive lighting device according to the invention.
  • This lighting device 1 is installed in a motor vehicle 100 and comprises
  • control unit 3 to control the operation of the LEDs 2;
  • a communication port 4 intended to supply external data to the control unit.
  • This matrix configuration is a high resolution module, having a resolution greater than 2000 pixels. However, no restriction is attached to the technology used for the production of the projection modules.
  • the control unit before its installation in the lighting device of the motor vehicle, has undergone a training process.
  • This training process includes some machine learning steps, where the control unit is trained with training data including positioning data and FOTA data of different items, such as different vehicles and street furniture items.
  • This training data is used to generate a modified light pattern.
  • the algorithm receives the data and calculates a "luminance map" surrounding the vehicle, then matches the light pattern projected by the light sources to the calculated luminance map. Generally, this means turning off or reducing the light intensity of certain bright pixels.
  • the estimated values are tested with real optimal light patterns for each set of training data. Once the training is complete, the control unit is able to estimate the optimal light shape with the smallest possible error.
  • control unit is installed in a motor vehicle 100 of [fig 1], to perform the light control of the headlight 1.
  • FIG. 1 [fig 2] and [fig 3] show a first scenario where the method of the invention is used.
  • the operation of this lighting device would be as follows: a preliminary light pattern 10 is supplied by the lighting device, according to the lighting functionality chosen by the user of the vehicle.
  • the communication port 4 receives data which can come from another motor vehicle 5, which projects its own light 6 on the same road, or from a street lamp 7, which projects its own light 8 on the same road.
  • the GPS location of each of these transmitters, as well as the speed in the case of the vehicle, are received by the control unit 3, which produces the luminance map of the lighting conditions surrounding the vehicle.
  • control unit calculates a new light pattern by adapting the light pattern to the areas already lit in the luminance map.
  • FIG. 4 shows the adapted light pattern 9, which comprises a few light pixels which are extinguished or dimmed compared to the original light pattern.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

Cette invention fournit un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile (1) comprenant une pluralité de sources lumineuses à semi-conducteurs (2). Ce procédé comprend les étapes consistant à projeter un premier motif lumineux (10), à recevoir des données dans un port de communication (4) à partir d'au moins un émetteur de données (5, 7) et à modifier le premier motif lumineux en fonction des données reçues.

Description

Description
Titre : Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile et dispositif d'éclairage automobile
Cette invention est liée au domaine des dispositifs d'éclairage automobile, et plus particulièrement à l'adaptation du motif lumineux projeté par ces dispositifs.
Les constructeurs automobiles adoptent de plus en plus les dispositifs d'éclairage numériques pour les produits de moyenne et haute gamme.
Ces dispositifs d'éclairage numériques comprennent généralement des sources lumineuses à semi-conducteurs, dont le fonctionnement dépend fortement de la température.
Le contrôle du flux dans ces éléments est un aspect très sensible, et est généralement effectué par une dégradation (“derating” en anglais), ce qui signifie que l'on diminue la valeur du courant qui alimente la source de lumière de sorte que le flux de sortie et la température de fonctionnement diminuent en conséquence. Les performances des sources lumineuses doivent donc être fortement surdimensionnées pour faire face à ces problèmes de surchauffe, de sorte que les valeurs de fonctionnement puissent être diminuées tout en maintenant des valeurs acceptables.
Cette question est encore plus importante pour les nouveaux véhicules électriques, où les économies d'énergie sont cruciales, car elles ont un impact direct sur l'autonomie du véhicule.
Ce problème a été pris en charge jusqu'à présent, mais une solution est recherchée.
L'invention fournit une solution alternative pour économiser l'énergie dans les sources de lumière d'un dispositif d'éclairage automobile par un procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention.
Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans le présent document doivent être interprétés conformément aux usages de la profession. Il est également entendu que les termes d'usage courant doivent être interprétés comme étant usuels dans l'art concerné et non dans un sens idéalisé ou trop formel, à moins qu'ils ne soient expressément définis comme tels dans le présent document. Dans ce texte, le terme "comprend" et ses dérivés (tels que "comprenant", etc.) ne doivent pas être compris dans un sens excluant, c'est-à-dire que ces termes ne doivent pas être interprétés comme excluant la possibilité que ce qui est décrit et défini puisse inclure d'autres éléments, étapes, etc.
Dans un premier aspect inventif, l'invention fournit un procédé pour faire fonctionner un dispositif d'éclairage automobile comprenant une pluralité de sources de lumière à semi- conducteurs, le procédé comprenant les étapes suivantes
- la projection d'un premier motif lumineux
- la réception de données dans un port de communication provenant d'au moins un émetteur de données, comme par exemple un véhicule automobile ou un objet de mobilier urbain
- modifier le premier motif lumineux en fonction des données reçues.
Le terme "état solide" fait référence à la lumière émise par l'électroluminescence à l'état solide, qui utilise des semi-conducteurs pour convertir l'électricité en lumière. Par rapport à l'éclairage à incandescence, l'éclairage à l'état solide crée de la lumière visible avec une production de chaleur réduite et une dissipation d'énergie moindre. La masse généralement faible d'un dispositif d'éclairage électronique à l'état solide offre une plus grande résistance aux chocs et aux vibrations que les tubes/ampoules en verre cassant et les longs fils à filaments fins. Ils éliminent également l'évaporation des filaments, ce qui peut augmenter la durée de vie du dispositif d'éclairage. Certains exemples de ces types d'éclairage comprennent les diodes électroluminescentes (LED) à semi-conducteurs, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) ou les diodes électroluminescentes à polymère (PLED) comme sources d'éclairage plutôt que les filaments électriques, le plasma ou le gaz.
Les données reçues ne sont pas acquises par des caméras ou d'autres capteurs, mais par un port de communication. Ces données sont directement envoyées à l'unité de contrôle, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une analyse des images.
Ce procédé permet d'adapter le motif lumineux aux conditions d'éclairage environnantes sans coût de calcul supplémentaire. Dans certaines versions, le port de communication est au moins un port infrarouge, un réseau personnel sans fil ou un réseau téléphonique public commuté.
Ce type de ports de communication peut être intégré dans la structure du véhicule automobile, et il n'est donc pas nécessaire d'ajouter des éléments supplémentaires au dispositif d'éclairage.
Dans certains modes de réalisations particuliers, les données reçues comprennent au moins une des données FOTA de l'émetteur des données, le positionnement GPS de l'émetteur des données.
Cela permet à dispositif d’éclairage de recevoir le motif lumineux fourni par différents dispositif d’éclairage, comme le phare d'un autre véhicule ou un lampadaire. De plus, grâce au positionnement dudit dispositif d’éclairage, le dispositif d'éclairage est capable de créer une carte de luminance pour une meilleure adaptation du motif lumineux modifié.
Dans certains modes de réalisations particuliers, les données reçues comprennent des données pour des périodes différentes.
Les données reçues peuvent ne pas se limiter aux données en temps réel, mais peuvent également fournir des données historiques. Cela est utile pour prévoir l'évolution de la carte de luminance avec le temps, de sorte que le dispositif d'éclairage peut avoir la carte de luminance dans une zone avant même d'atteindre cette zone.
Dans certains modes de réalisations particuliers, l'étape consistant à modifier le premier motif lumineux en fonction des données reçues comprend la modification d'au moins un des éléments suivants : l'intensité maximale, l'intensité lumineuse du pixel, le flux total ou le schéma temporel du premier motif lumineux.
Ces caractéristiques du motif lumineux peuvent être modifiées en fonction des données reçues. En fonction du temps disponible pour adapter le motif lumineux, un réglage fin pixel par pixel peut être effectué, ou un réglage général de l'intensité lumineuse maximale ou du flux total peut être réalisé.
Dans certains modes de réalisations particuliers, l'étape consistant à modifier le premier motif lumineux est effectuée par une unité de contrôle qui reçoit les données, et le procédé comprend les étapes précédentes de - former l'unité de contrôle à générer un motif lumineux modifié avec un ensemble de données d’entrainement
- tester l'unité de contrôle avec une solution optimale pour l'ensemble des données d'entraînement.
Cette façon de former l'unité de contrôle est utile car elle permet à l'unité de contrôle de fournir le motif lumineux modifié de manière améliorée.
Dans certains modes de réalisations particuliers, l'étape d'entraînement de l'unité de contrôle comprend l'utilisation d'un algorithme d'apprentissage automatique.
Cet algorithme d'apprentissage automatique utilise les données reçues comme données d'entraînement pour estimer les conditions d'éclairage. Les coefficients d'intensité de fonctionnement qui en résultent sont testés pour vérifier qu'ils remplissent les exigences minimales. Une fois les résultats validés, les valeurs de l'unité de contrôle sont utilisées pour calculer le motif lumineux modifié.
Dans un autre aspect inventif, l'invention fournit un élément de traitement de données comprenant des moyens pour exécuter les étapes d'un procédé selon le premier aspect inventif et un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par une unité de contrôle, font en sorte que l'unité de contrôle exécute les étapes d'un procédé selon le premier aspect inventif.
Dans un autre aspect inventif, l'invention fournit un dispositif d'éclairage automobile comprenant :
- un arrangement matriciel de sources lumineuses à l'état solide ;
- un port de communication configuré pour recevoir des données externes
- une unité de contrôle permettant d'exécuter les étapes du procédé selon le premier aspect inventif.
Ce dispositif d'éclairage présente l'avantage de fournir un flux lumineux optimal pour le dispositif d'éclairage, ce qui permet d'économiser de l'énergie et d'éviter les zones trop éclairées sur la route.
Dans certains modes de réalisations particuliers, la matrice comprend au moins 2000 sources lumineuses à l'état solide. Un arrangement matriciel est un exemple typique de ce procédé. Les lignes peuvent être regroupées en intervalles de distance projetés et chaque colonne de chaque groupe représente un intervalle d'angle. Cette valeur d'angle dépend de la résolution de la matrice, qui est généralement comprise entre 0,01 e par colonne et 0,5e par colonne. Par conséquent, plusieurs sources de lumière peuvent être gérées en même temps.
Pour compléter la description et pour permettre une meilleure compréhension de l'invention, un ensemble de dessins est fourni. Ces dessins font partie intégrante de la description et illustrent un mode de réalisation de l'invention, qui ne doit pas être interprétée comme limitant la portée de l'invention, mais simplement comme un exemple de la manière dont l'invention peut être réalisée. Les dessins comprenent les figures suivantes :
[fig 1 ] montre une vue en perspective générale d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention.
[fig 2] et [fig 3] montrent un premier scénario où le procédé de l'invention est utilisée.
[fig 4] montre le motif lumineux adapté, comme étape finale d'un procédé selon l'invention. Dans ces chiffres, les numéros de référence suivants ont été utilisés :
1 Dispositif d’éclairage
2 LED
3 Unité de contrôle
4 Port de communication
5 Véhicule
6. Lumière du véhicule
7 Lampe
8 Motif lumineux du réverbère
9 Adaptation du motif lumineux
10 Motif lumineux initial
100 Véhicule automobile Les exemples de modes de réalisations sont décrits de manière suffisamment détaillée pour permettre à ceux qui ont des compétences ordinaires dans cet art de comprendre et de mettre en oeuvre les systèmes et les processus décrits ici. Il est important de comprendre que ces exemples peuvent être fournis sous de nombreuses formes différentes et ne doivent pas être considérés comme se limitant aux exemples présentés ici.
En conséquence, bien que le mode de réalisation puisse être modifié de diverses manières et prendre diverses formes alternatives, des modes de réalisations spécifiques de celle-ci sont montrées dans les figures et décrites en détail ci-dessous à titre d'exemple. Il n'y a aucune intention de se limiter aux formes particulières divulguées. Au contraire, toutes les modifications, équivalents et alternatives entrant dans le champ d'application des revendications annexées doivent être inclus.
[fig 1 ] 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
- un arrangement matriciel de LEDs 2, destiné à fournir un motif lumineux ;
- une unité de contrôle 3 pour contrôler le fonctionnement des LED 2 ; et
- un port de communication 4 destiné à fournir des données externes à l'unité de contrôle.
Cette configuration matricielle est un module à haute résolution, ayant une résolution supérieure à 2000 pixels. Cependant, aucune restriction n'est attachée à la technologie utilisée pour la production des modules de projection.
L'unité de contrôle, avant son installation dans le dispositif d’éclairage du véhicule automobile, a fait l'objet d'un processus d'entraînement.
Ce processus d'entraînement comprend quelques étapes d'apprentissage automatique, où l'unité de contrôle est formée avec des données d'entraînement comprenant des données de positionnement et des données FOTA de différents éléments, tels que différents véhicules et éléments de mobilier urbain. Ces données d’entrainement sont utilisées pour générer un motif lumineux modifié. L'algorithme reçoit les données et calcule une "carte de luminance" entourant le véhicule, puis adapte le motif lumineux projeté par les sources lumineuses à la carte de luminance calculée. Généralement, cela signifie qu'il faut éteindre ou réduire l'intensité lumineuse de certains pixels lumineux.
Les valeurs estimées sont testées avec de véritables motifs lumineux optimales pour chaque ensemble de données d'entraînement. Une fois l'entraînement terminé, l'unité de contrôle est capable d'estimer la forme de lumière optimale avec la plus petite erreur possible.
Une fois ce processus de d’entrainement terminé, l'unité de contrôle est installée dans un véhicule automobile 100 de [fig 1], pour effectuer le contrôle lumineux du phare 1 .
[fig 2] et [fig 3] montrent un premier scénario où le procédé de l'invention est utilisée. Le fonctionnement de ce dispositif d'éclairage serait le suivant : un motif lumineux préliminaire 10 est fourni par le dispositif d'éclairage, selon la fonctionnalité d'éclairage choisie par l'utilisateur du véhicule.
Le port de communication 4 reçoit des données qui peuvent provenir d'un autre véhicule automobile 5, qui projette sa propre lumière 6 sur la même route, ou d'un lampadaire 7, qui projette sa propre lumière 8 sur la même route. La localisation GPS de chacun de ces émetteurs, ainsi que la vitesse dans le cas du véhicule, sont reçues par l'unité de contrôle 3, qui élabore la carte de luminance des conditions d'éclairage entourant le véhicule.
Après avoir créé cette carte de luminance, l'unité de contrôle calcule un nouveau motif lumineux en adaptant le motif lumineux aux zones déjà éclairées dans la carte de luminance.
La figure 4 montre le motif lumineux adapté 9, qui comporte quelques pixels lumineux qui sont éteints ou atténués par rapport au motif lumineux original. Ce motif lumineux adapté

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1 ] Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'éclairage automobile (1 ) comprenant une pluralité de sources lumineuses à semi-conducteurs (2), le procédé comprenant les étapes suivantes:
- projection d’un premier motif lumineux (10) ;
- réception de données dans un port de communication (4) d'au moins un émetteur de données (5, 7), comme par exemple un véhicule automobile ou un mobilier urbain
- modification du premier motif lumineux en fonction des données reçues.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le port de communication est au moins l'un d'un port infrarouge, d'un réseau personnel sans fil ou d'un réseau téléphonique public commuté.
[Revendication 3] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les données reçues comprennent au moins une des données FOTA de l'émetteur de données, le positionnement GPS de l'émetteur de données.
[Revendication 4] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les données reçues comprennent des données pour des périodes différentes.
[Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de modification du premier motif lumineux selon les données de réception comprend la modification d'au moins l'un des éléments suivants : l'intensité maximale, l'intensité lumineuse des pixels, le flux total ou le schéma temporel du premier motif lumineux.
[Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'étape de modification du premier motif lumineux est effectuée par une unité de contrôle qui reçoit les données, et le procédé comprend les étapes suivantes :
- d'entraînement de l'unité de contrôle (3) à générer un motif lumineux modifié avec un ensemble de données d'entraînement
- de test de l'unité de contrôle (3) avec une solution optimale pour l'ensemble des données d'entraînement.
[Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, dans laquelle l'étape d'entraînement de l'unité de contrôle comprend l'utilisation d'un algorithme d'apprentissage automatique.
[Revendication 8] Élément de traitement de données comprenant des moyens pour exécuter les étapes d'un procédé selon l'une des revendications précédentes.
[Revendication 9] Programme informatique comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par une unité de contrôle, font en sorte que l'unité de contrôle exécute les étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 7.
[Revendication 10] Dispositif d'éclairage automobile comprenant :
- un arrangement matriciel de sources lumineuses à l'état solide (2) ;
- un port de communication (4) configuré pour recevoir des données externes
- une unité de contrôle (3) pour l'exécution des étapes du procédé selon les revendications 1 à 7.
[Revendication 11 ] Dispositif d'éclairage automobile (1 ) selon la revendication 10, dans lequel l'agencement matriciel comprend au moins 2000 sources lumineuses à semi-conducteurs (2).
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