WO2023062245A1 - Optimisation de l'alimentation par courant à modulation de largeur d'impulsion d'un système d'éclairage - Google Patents

Optimisation de l'alimentation par courant à modulation de largeur d'impulsion d'un système d'éclairage Download PDF

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WO2023062245A1
WO2023062245A1 PCT/EP2022/078866 EP2022078866W WO2023062245A1 WO 2023062245 A1 WO2023062245 A1 WO 2023062245A1 EP 2022078866 W EP2022078866 W EP 2022078866W WO 2023062245 A1 WO2023062245 A1 WO 2023062245A1
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WO
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lighting system
control module
combination
power required
efficiency
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/078866
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English (en)
Inventor
Rabih TALEB
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Valeo Vision
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Publication date
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]

Definitions

  • 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.
  • light sources with semi-conductor elements such as light-emitting diodes, LEDs
  • 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.
  • HB high beam
  • LB low beam
  • a power supply control device is necessary to power a set of LEDs performing a given light function.
  • 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.
  • a control module also called a driver
  • 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 in general function of the intensity of the current which crosses it. The intensity of the luminous flux emitted by an LED generally increases with the average intensity of the electric current passing through it.
  • Pulse width modulation a PWM pulse width modulation signal having a given duty cycle, frequency and peak intensity
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the frequency of a PWM signal is usually high, the light output 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.
  • the present invention improves the situation.
  • 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: - reception of a luminous instruction;
  • the combination of peak intensity and duty cycle selected must satisfy the following conditions:
  • the combination must make it possible to carry out the light instruction received
  • the lighting system requires reduced power compared to the power required when the control module is at maximum efficiency
  • the efficiency of the control module must remain greater than or equal to 75% of the maximum efficiency of this module.
  • the present invention thus makes it possible to minimize the power required for producing a light instruction for a light source.
  • the proposed method chooses an operating mode which certainly does not correspond to maximum efficiency of the control module, but which requires less energy for the overall system.
  • the overall system includes the control module, the piloting device and the light source.
  • the mode of operation with less energy consumption is favored to the detriment of the efficiency of the control module.
  • the method according to the invention thus proposes a compromise between the efficiency of the control module and the energy to be supplied to the overall system. This strategy is part of the general context of energy saving encountered by all sectors of industry, including the automotive sector.
  • the efficiency of the control module is not at its maximum, the light instruction is always respected.
  • the limit threshold of 25% prevents making a choice which corresponds to too low an efficiency of the control module which could harm the efficiency of the lighting system. Furthermore, this limit threshold of 25% is particularly suitable for a control module configured for automotive lighting and/or signaling applications. Indeed, some control modules can be used for two distinct signaling functions with two very different light intensities, for example the daytime running light function (or DRL function, abbreviated from “Daytime Running Lamp” in English terms) and the position light function (or PL function, abbreviated to “Position Lamp” in English terms).
  • DRL function abbreviated from "Daytime Running Lamp” in English terms
  • PL function abbreviated to “Position Lamp” in English terms
  • the selection step comprises the following sub-steps:
  • the method can propose two, even three or four combinations of peak intensity and duty cycle.
  • the required power is calculated for each of the combinations.
  • the selection is made among these combinations.
  • the choice is made on the combination for which the required power is the lowest. In this way, the lighting system operates according to the mode which consumes the least possible energy while respecting the lighting instruction and the efficiency of the system.
  • the selection step comprises, before said selection sub-step, the following sub-steps:
  • the combination for which the efficiency of the control module is the maximum appears among the determined combinations.
  • the combination of peak intensity and duty cycle for which the power required by the lighting system is lower than the power required by the lighting system when the control is operating at its maximum efficiency and for which the efficiency of the control module is at most 25% lower than the maximum efficiency of said module is predefined.
  • the predefined combination corresponds to an efficiency of the command module which is X% lower, X being constant and less than 25%.
  • This mode of operation can be adapted to additional light functions of the vehicle, for example for informational or decorative purposes.
  • the selection step thus consists of an execution of the predefined combination.
  • the light instruction can indicate a target light intensity of the light source and the combination or combinations can be determined from the target light intensity.
  • 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.
  • the combinations can be further determined from a temperature of the light source.
  • the power required by the lighting system is determined from:
  • the selection step is repeated:
  • the sub-steps for determining the combinations are iterated upon receipt of a new lighting instruction; and/or on crossing of a temperature threshold value of the light source.
  • 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.
  • this embodiment makes it possible to optimize the energy consumption of a lighting system with a matrix source.
  • the step of determining these combinations is also iterated on receipt of a new light setpoint and/or on crossing of a temperature threshold value of the light source.
  • the method can be implemented for at least two light sources of a matrix of light sources of the lighting system; for each combination among the determined combinations, the control module can determine the total power required by summing the powers required by the two light sources for each combination; and the control module can select the combination for which the power required by the lighting system is lower than the power required by the lighting system when the control module is operating at its maximum efficiency and for which the efficiency of the control module is at most 25% lower than the maximum efficiency of said module; or if for each of the determined combinations, the power required by the lighting system is lower than the power required by the lighting system when the control module is operating at its maximum efficiency and the efficiency of the module is at most 25 % lower than maximum efficiency, selection of the combination for which the power required by the lighting system is the lowest.
  • 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.
  • This embodiment makes it possible to optimize the energy consumption in an overall manner for a lighting system with a matrix source.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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: an interface capable of receiving a luminous instruction; a processor configured for
  • the processor is also configured to
  • the power required by the lighting system is lower than the power required by the lighting system when the control module operates at its maximum efficiency and for which the efficiency of the control module is at most 25% lower than the maximum efficiency of said module, select the combination for which the power required by the lighting system is the lowest.
  • FIG 1 illustrates a lighting system according to one embodiment of the invention
  • FIG 2 illustrates two combinations of intensity-peak and duty cycle for the realization of the same luminous instruction by a light source
  • FIG 3 is an efficiency curve of a control module of a lighting system according to one embodiment of the invention.
  • FIG 4 is an intensity-voltage curve of a light source of a lighting system according to one embodiment of the invention.
  • FIG 5 is a diagram illustrating the steps of a method according to one embodiment of the invention.
  • FIG 6 represents curves illustrating the relationship between the luminous flux emitted by a light source and its temperature, for given average intensity values
  • FIG 7 illustrates a structure of a control module of a lighting system according to one embodiment of the invention.
  • an electric charging current is generally supplied by a device for controlling the electric 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 intensity crest that is supplied to the driver.
  • a control signal of the PWM pulse modulation type By using a control signal of the PWM pulse modulation type, a luminous instruction corresponding to a luminous flux value, itself corresponding to an average intensity value, can be produced.
  • 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.
  • Figure 1 shows a lighting system 100 according to one embodiment of the invention.
  • the lighting system may include an array 110 of light sources 104.
  • array 110 includes two rows of 16 light sources 104, or 32 light sources 104 in all.
  • no restriction is attached to the number of light sources 104 or to their distribution in the matrix 110.
  • the matrix 110 can in particular comprise any number of rows and any number of columns.
  • no restriction is attached to the shape of the matrix 110 which is not necessarily rectangular. For example, some columns, or rows, may include more light sources 104 than other columns, or rows.
  • the light sources 104 can be light sources with semiconductor elements, such as light-emitting diodes, LEDs.
  • the lighting system further comprises a control module 101 whose functions are described later.
  • 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.
  • 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.
  • the lighting system according to the invention may comprise a single piloting device, and the embodiment of FIG. 1 with two piloting devices is given by way of illustration only.
  • the matrix 110 comprises a single zone comprising at least one light source 104.
  • the lighting system can comprise any number of light sources, distributed in at least one zone.
  • 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.
  • the piloting devices 102.1 and 102.2 can deliver peak intensities of different values.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the luminous flux of a light source is proportional to the average intensity applied to it.
  • the control module 101 can determine a combination of peak intensity and duty cycle making it possible to achieve the luminous flux.
  • Figure 2 illustrates two combinations of intensity-peak and duty cycle for the realization of the same luminous instruction.
  • Figure 2 can be seen as a time diagram representing the peak intensity delivered by a driver device to a light source 104 over a period corresponding to 100% duty cycle.
  • 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%.
  • the integrals under these two diagrams 201 and 202 correspond to their respective average intensities, which are equal in this case. 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. It should be noted that other combinations can produce 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.
  • FIG. 3 is an efficiency curve 300 of a control module 101 of a lighting system 100 according to one embodiment of the invention.
  • control module 101 depends on the peak intensity value that it delivers to a control device 102.1 or 102.2.
  • 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.
  • the efficiency curve 300 is not linear and includes a maximum.
  • a nominal peak current corresponds to the maximum efficiency of the control module 101. The more the peak current deviates from this nominal value, the more the effectiveness of the control module 101 decreases.
  • the nominal peak current corresponds to a delivered peak current value of 700 mA, which corresponds to the first combination 201 illustrated in FIG. 2.
  • the nominal peak current here corresponds to an efficiency maximum of 78%.
  • the point 301 represents the intersection between the nominal peak current and the maximum efficiency.
  • the peak current of 350 mA corresponding to the second combination 202 illustrated in FIG. 2 corresponds to an efficiency of 75% (see point 302 on the efficiency curve 300).
  • 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.
  • FIG. 4 is an intensity-voltage curve 400 of a light source 104 of a lighting system according to one embodiment of the invention.
  • the curve 400 is specific to the light source 104 and can be predefined and stored in a memory of the control module 101.
  • each peak intensity value received corresponds to a voltage across the terminals of the light source 104.
  • Each intensity-voltage pair thus defines a power consumed by the light source 104.
  • 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;
  • 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.
  • Figure 5 is a diagram illustrating the steps of a method according to one embodiment of the invention.
  • 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.
  • 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 a zone of the matrix 110 or of the whole of the matrix 110.
  • the control module 101 selects a combination of peak intensity and duty cycle for which the power required by the lighting system is lower than the power required by the lighting system when the control module operates at its maximum efficiency and for which the efficiency of the control module is at most 25% lower than the maximum efficiency of said module.
  • the selected combination is used to carry out the light setpoint received.
  • the selection step 505 comprises the following sub-steps:
  • the control module 101 determines at least two combinations of peak intensity and duty cycle corresponding to an average intensity making it possible to achieve the luminous flux indicated in the luminous instruction for the light source 104. For example, the control module 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.
  • 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.
  • the power required by the lighting system 100 can be determined from:
  • a power consumed by the light source 104 for the peak intensity of the combination 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 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.
  • control module 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.
  • the power consumed by the light source 104 corresponds to the product of the voltage, the peak intensity and the duty cycle, i.e.:
  • 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.
  • the control module 101 selects the peak intensity-duty ratio combination for which the power required by the lighting system is lower. In the example described above, the control module 101 then selects the second combination, whose required power Pin, 2 is less than the power Pj n ,i required for the first combination. Moreover, as a reminder, the power Pj n ,i is obtained when the control module is at its maximum efficiency of 78% while the power P in, 2 corresponds to an efficiency of 75% of the control module, i.e. approximately 4 % lower than maximum efficiency.
  • 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.
  • the method can be iterated upon receipt of a new light instruction at a step 500.
  • Certain embodiments of the invention also provide for the temperature of the light source to be taken into account.
  • FIG. 6 represents curves illustrating the relationship between the luminous flux, on the ordinate, emitted by a light source 104 and its temperature on the abscissa, for given average intensity values.
  • the control module 101 can access, according to the invention, such a temperature value.
  • temperature can be measured by at least one sensor located near light source 104.
  • temperature can be estimated from external conditions. No restriction is attached to the manner of obtaining the temperature of the light source 104.
  • 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 combinations peak intensity - duty cycle.
  • the light instruction received at step 500 indicates a target light intensity, or target light flux, for the light source 104.
  • the average intensity can thus be increased each time a temperature threshold TS1, TS2 or TS3 is passed as indicated in figure 6.
  • the method can also take into account as input the temperature of the light source 104 at a step 505, in the determination of the combinations making it possible to produce the luminous flux of the setpoint.
  • 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.
  • Figure 7 shows the structure of a control module 101 of a lighting system 100, according to one embodiment of the invention.
  • 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.).
  • memory 702 includes several memories of the aforementioned types.
  • 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.
  • memory 702 is capable of temporarily storing curves 300 and 400 as well as curves 601.1 to 601.4 presented previously.
  • the processor 701 is capable of executing instructions, stored in the memory 702, for the implementation of the steps of the method according to the invention, described with reference to FIG. 5.
  • the processor 702 can be replaced by a microcontroller designed and configured to perform the steps of the method according to the invention, described with reference to Figure 5.
  • 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.
  • 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.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above by way of examples; it extends to other variants. Indeed, in order to facilitate understanding, the method described as an example offers a selection between two combinations of peak intensity and duty cycle. However, the number of combinations may be greater than two and the selection is made according to the conditions announced in the general description of the invention.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

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 sélectionne (505) une combinaison d'intensité crête et de rapport cyclique pour laquelle par le système d'éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d'éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l'efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l'efficacité maximale dudit module. Le module de commande contrôle (504) le dispositif de pilotage de la source lumineuse en fonction de la combinaison sélectionnée.

Description

Description
Optimisation de l’alimentation par courant à modulation de largeur d’impulsion d’un système d’éclairage
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.
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 pixélisée, 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.
De manière connue, un dispositif de pilotage de l’alimentation électrique est nécessaire pour alimenter un ensemble de LEDs réalisant une fonction lumineuse donnée.
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.
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.
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’œil 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.
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.
La présente invention vient améliorer la 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 : - réception d’une consigne lumineuse ;
- sélection d’une combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module, ladite combinaison sélectionnée étant déterminée à partir de la consigne lumineuse;
- contrôle du dispositif de pilotage de la source lumineuse par le module de commande en fonction de la combinaison sélectionnée.
Dans le procédé proposé, la combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique sélectionnée doit satisfaire les conditions suivantes :
- premièrement, la combinaison doit permettre de réaliser la consigne lumineuse reçue ;
- deuxièmement, avec la combinaison sélectionnée, le système d’éclairage nécessite une puissance réduite par rapport à la puissance requise lorsque le module de commande est en efficacité maximale ; et
- dernièrement, avec la combinaison sélectionnée, l’efficacité du module de commande doit rester supérieure ou égale à 75% de l’efficacité maximale de ce module.
La présente invention permet ainsi de minimiser la puissance requise pour la réalisation d’une consigne lumineuse pour une source lumineuse. En effet, le procédé proposé choisit un mode de fonctionnement qui certes ne correspond pas à une efficacité maximale du module de commande, mais qui requiert moins d’énergie pour le système global. Ici, le système global comprend le module de commande, le dispositif de pilotage et la source lumineuse. En d’autres termes, le mode de fonctionnement avec une consommation d’énergie moindre est privilégié au détriment de l’efficacité du module de commande. Le procédé selon l’invention propose ainsi un compromis entre l’efficacité du module de commande et l’énergie à fournir au système global. Cette stratégie s’inscrit dans le contexte général d’économie d’énergie que rencontre tous les secteurs de l’industrie, y compris le secteur automobile. Par ailleurs, à noter que quand bien même l’efficacité du module de commande n’est à son maximum, la consigne lumineuse est toujours respectée. De plus, le seuil limite de 25% empêche de faire un choix qui correspond à une efficacité trop faible du module de commande qui pourrait nuire à l’efficacité du système d’éclairage. En outre, ce seuil limite de 25% convient particulièrement à un module de commande configuré pour des applications d’éclairage et/ou de signalisation automobile. En effet, certains modules de commande peuvent être utilisés pour deux fonctions de signalisations distinctes avec deux intensités lumineuses très différentes, par exemple la fonction de feu diurne (ou fonction DRL, abrégé de « Daytime Running Lamp » en termes anglo-saxons) et la fonction de feu de position (ou fonction PL, abrégé de « Position Lamp » en termes anglo-saxons).
Selon un mode de réalisation, l’étape de sélection comprend les sous-étapes suivantes :
- détermination d’au moins deux combinaisons d’intensité crête et de rapport cyclique à partir de la consigne lumineuse ;
- détermination de la puissance requise par le système d’éclairage pour chaque combinaison déterminée précédemment ; et
- sélection de la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module ; ou si pour chacune des combinaisons déterminées, la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et l’efficacité du module est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale, sélection de la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est la plus faible.
Ainsi, le procédé peut proposer deux, voire trois ou quatre combinaisons d’intensité crête et de rapport cyclique. La puissance requise est calculée pour chacune des combinaisons. La sélection est effectuée parmi ces combinaisons. Dans le cas où toutes les combinaisons satisfassent les trois conditions listées précédemment, le choix est porté sur la combinaison pour laquelle la puissance requise est la plus faible. De cette manière, le système d’éclairage fonctionne selon le mode qui consomme le moins d’énergie possible tout en respectant la consigne lumineuse et l’efficacité du système.
A titre d’exemple, l’étape de sélection comprend, avant ladite sous-étape de sélection, les sous-étapes suivantes :
- détermination d’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 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.
Selon un exemple de réalisation, la combinaison pour laquelle l’efficacité du module de commande est la maximale figure parmi les combinaisons déterminées.
Selon un mode de réalisation alternatif, pour chaque consigne lumineuse, la combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module est prédéfinie. La combinaison prédéfinie correspond à une efficacité du module de commande qui est de X% plus faible, X étant constant et inférieur à 25%. Ce mode de fonctionnement peut être adapté à des fonctions lumineuses annexes du véhicule, par exemple pour but d’information ou décoratif. L’étape de sélection consiste ainsi en une exécution de la combinaison prédéfinie. Selon un mode de réalisation, la consigne lumineuse peut indiquer une intensité lumineuse cible de la source lumineuse et la ou les combinaisons peuvent être déterminées à partir de l’intensité lumineuse cible.
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.
En complément, les combinaisons peuvent être déterminées en outre à partir d’une température de la source lumineuse.
La précision associée à la réalisation de la consigne lumineuse est ainsi améliorée.
Selon un mode de réalisation, pour chaque combinaison, la puissance requise par le système d’éclairage est déterminée à partir :
- d’une puissance consommée par la source lumineuse pour l’intensité crête de la combinaison ; et
- d’une efficacité du module de commande pour l’intensité crête de la combinaison.
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.
Selon un mode de réalisation, l’étape de sélection est réitérée:
- sur réception d’une nouvelle consigne lumineuse ; et/ou
- sur franchissement d’une valeur seuil de température de la source lumineuse.
A titre d’exemple, dans le cas où la sélection est faite parmi plusieurs combinaisons, les sous- étapes de détermination des combinaisons sont itérées sur réception d’une nouvelle consigne lumineuse ; et/ou sur franchissement d’une valeur seuil de température de la source lumineuse.
L’optimisation de la consommation énergétique est ainsi optimisée de manière continue. 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.
Ainsi, ce mode de réalisation permet d’optimiser la consommation énergétique d’un système d’éclairage avec une source matricielle.
Dans l’exemple où deux combinaisons sont déterminées, à savoir d’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, l’étape de détermination de ces combinaisons est également itérée sur réception d’une nouvelle consigne lumineuse et/ ou sur franchissement d’une valeur seuil de température de la source lumineuse.
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 les combinaisons déterminées, le module de commande peut déterminer la puissance totale requise en sommant les puissances requises par les deux sources lumineuses pour chaque combinaison ; et le module de commande peut sélectionner la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module ; ou si pour chacune des combinaisons déterminées, la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et l’efficacité du module est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale, sélection de la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est la plus faible. A titre d’exemple, 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. Ce mode de réalisation permet d’optimiser la consommation énergétique de manière globale pour un système d’éclairage à source matricielle.
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.
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.
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.
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 : une interface apte à recevoir une consigne lumineuse ; un processeur configuré pour
- sélectionner une combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module, ladite combinaison sélectionnée étant déterminée à partir de la consigne lumineuse; ladite combinaison sélectionnée étant déterminée à partir de la consigne lumineuse ;
- contrôler le dispositif de pilotage de la source lumineuse en fonction de la combinaison sélectionnée. Dans un exemple de réalisation, le processeur est également 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 ; et
- si pour chacune des combinaisons déterminées, la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module, sélectionner la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est la plus faible.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1] illustre un système d’éclairage selon un mode de réalisation de l’invention;
[Fig 2] illustre deux combinaisons d’intensité-crête et de rapport cyclique pour la réalisation d’une même consigne lumineuse par une source lumineuse ;
[Fig 3] est une courbe d’efficacité d’un module de commande d’un système d’éclairage selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 4] est une courbe intensité-tension d’une source lumineuse d’un système d’éclairage selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 5] est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 6] représente des courbes illustrant la relation entre le flux lumineux émis par une source lumineuse et sa température, pour des valeurs d’intensité moyenne données ;
[Fig 7] illustre une structure d’un module de commande d’un système d’éclairage selon un mode de réalisation de l’invention.
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 pixélisée monolithique, en formant les éléments semi-conducteurs électroluminescents lors d’un procédé de dépôt de couches commun.
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 pixélisée 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.
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.
La Figure 1 représente un système d’éclairage 100 selon un mode de réalisation de l’invention.
Le système d’éclairage peut comprendre une matrice 110 de sources lumineuses 104. Sur la figure 1, la matrice 110 comprend deux rangées de 16 sources lumineuses 104, soit 32 sources lumineuses 104 en tout. Toutefois, aucune restriction n’est attachée au nombre de sources lumineuses 104 ni à leur répartition dans la matrice 110. La matrice 110 peut notamment comprendre n’importe quel nombre de rangées et n’importe quel nombre de colonnes. De plus aucune restriction n’est attachée à la forme de la matrice 110 qui n’est pas nécessairement rectangulaire. Par exemple, certaines colonnes, ou rangées, peuvent comprendre plus de sources lumineuses 104 que d’autres colonnes, ou rangées.
Préférentiellement, les sources lumineuses 104 peuvent être des sources lumineuses à éléments semi-conducteurs, telles que des diodes électroluminescentes, LEDs. Le système d’éclairage comprend en outre un module de commande 101 dont les fonctionnalités sont décrites ultérieurement.
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.
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.
Le système d’éclairage selon l’invention peut comprendre un unique dispositif de pilotage, et le mode de réalisation de la figure 1 avec deux dispositifs de pilotage est donné à titre illustratif uniquement. Dans le mode de réalisation avec un unique dispositif de pilotage, la matrice 110 comprend une unique zone comprenant au moins une source lumineuse 104.
On comprendra ainsi que le système d’éclairage peut comprendre n’importe quel nombre de sources lumineuses, réparties en au moins une 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.
Ainsi, les dispositifs de pilotage 102.1 et 102.2 peuvent délivrer des intensités crêtes de valeurs différentes.
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.
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. 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.
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.
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.
La figure 2 illustre deux combinaisons d’intensité-crête et de rapport cyclique pour la réalisation d’une même consigne lumineuse.
Les valeurs d’intensité crête et de rapport cyclique de la figure 2 sont données à titre illustratif uniquement et ne sauraient restreindre l’invention à ces seules valeurs.
La figure 2 peut être vue comme un diagramme temporel représentant l’intensité crête délivrée par un dispositif de pilotage à une source lumineuse 104 sur une période correspondant à 100 % de rapport cyclique.
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 %.
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. 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.
La figure 3 est une courbe d’efficacité 300 d’un module de commande 101 d’un système d’éclairage 100 selon un mode de réalisation de l’invention.
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.
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.
Comme il est apparent sur la figure 3, la courbe d’efficacité 300 n’est pas linéaire et comprend un maximum. Une intensité crête nominale correspond au maximum d’efficacité du module de commande 101. Plus l’intensité crête s’éloigne de cette valeur nominale, plus l’efficacité du module de commande 101 diminue.
Sur l’exemple de la figure 3, l’intensité crête nominale correspond à une valeur d’intensité crête délivrée de 700 mA, qui correspond à la première combinaison 201 illustrée sur la figure 2. L’intensité crête nominale correspond ici à une efficacité maximale de 78 %. Sur la courbe d’efficacité 300, le point 301 représente l’intersection entre l’intensité crête nominale et l’efficacité maximale. L’intensité crête de 350 mA correspondant à la deuxième combinaison 202 illustrée sur la figure 2, correspond à une efficacité de 75 % (voir le point 302 sur la courbe d’efficacité 300).
De telles valeurs sont données à titre illustratif uniquement et ne sauraient restreindre l’invention à ces exemples particuliers.
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. La figure 4 est une courbe intensité-tension 400 d’une source lumineuse 104 d’un système d’éclairage selon un mode de réalisation de l’invention.
La courbe 400 est propre à la source lumineuse 104 et peut être prédéfinie et stockée dans une mémoire du module de commande 101.
Comme il apparaît sur la figure 4, la courbe 400 est croissante mais n’est généralement pas linéaire pour une source lumineuse 104. Ainsi, à chaque valeur d’intensité crête reçue correspond une tension aux bornes de la source lumineuse 104.
Chaque couple intensité-tension définit ainsi une puissance consommée par la source lumineuse 104.
Par exemple, pour reprendre les valeurs d’intensité crête des première et deuxièmes combinaisons 201 et 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
- 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.
La figure 5 est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention.
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. A une étape 505, le module de commande 101 sélectionne une combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module. La combinaison sélectionnée permet réaliser la consigne lumineuse reçue.
Dans l’exemple illustré, l’étape de sélection 505 comprend les sous-étapes suivantes :
A une sous-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.
A une sous-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.
La puissance requise par le système d’éclairage 100 peut être déterminée à partir :
- 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 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.
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.
Un exemple de détermination des première et deuxième puissance requise est décrit ci-après, à titre illustratif, à partir des valeurs numériques données précédemment.
La puissance consommée par la source lumineuse 104 correspond au produit de la tension, de l’intensité crête et du rapport cyclique, soit :
- pour la première combinaison : Pout,i est obtenue par 3,2V * 700 mA * 40 %= 0,90 W;
- pour la deuxième combinaison : Pout,2 est obtenue par 3V * 350 mA * 80 % = 0,84 W.
On remarque donc que Pout,i >Pout,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.
Ainsi :
- pour la première combinaison : Pjn,i = 0,90 W / 0,78 = 1 ,15 W ;
- pour la deuxième combinaison : Pin, 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.
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.
En se référant à nouveau à la figure 5, à une sous-étape 503, le module de commande 101 sélectionne la combinaison intensité crête - rapport cyclique pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est moindre. Dans l’exemple décrit précédemment, le module de commande 101 sélectionne alors la deuxième combinaison, dont la puissance requise Pin, 2 est inférieure à la puissance Pjn,i requise pour la première combinaison. De plus, pour rappel, la puissance Pjn,i est obtenue lorsque le module de commande est à son efficacité maximale de 78% alors que la puissance P in, 2 correspond à une efficacité de 75% du module de commande, soit environ 4% plus faible que l’efficacité maximale.
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.
Le procédé peut être itéré sur réception d’une nouvelle consigne lumineuse à une étape 500.
Certains modes de réalisation de l’invention prévoient en outre la prise en compte de la température de la source lumineuse.
La figure 6 représente des courbes illustrant la relation entre le flux lumineux, en ordonnée, émis par une source lumineuse 104 et sa température en abscisse, pour des valeurs d’intensité moyenne données.
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.
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.
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.
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.
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 figure 6.
En se référant à nouveau à la figure 5, le procédé peut en outre prendre en compte en entrée la température de la source lumineuse 104 à une étape 505, dans la détermination des combinaisons permettant de réaliser le flux lumineux de la consigne.
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.
La figure 7 présente la structure d’un module de commande 101 d’un système d’éclairage 100, selon un mode de réalisation de l’invention.
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. 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.
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 figure 5. De manière alternative, le processeur 702 peut être remplacé par un microcontrôleur conçu et configuré pour réaliser les étapes du procédé selon l’invention, décrites en référence à la figure 5.
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.
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.
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. En effet, afin de faciliter la compréhension, le procédé décrit en exemple propose une sélection entre deux combinaisons d’intensité crête et de rapport cyclique. Toutefois, le nombre de combinaisons peuvent être supérieures à deux et la sélection est effectuée selon les conditions annoncées dans la description générale de l’invention.

Claims

Revendications
1. Procédé de contrôle de l’alimentation d’au moins une source lumineuse (104) d’un système d’éclairage (100) comprenant en outre un module de commande (101) et un dispositif de pilotage (102.1 ; 102.2) en charge de l’alimentation de ladite source lumineuse, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- réception (500) d’une consigne lumineuse ;
- sélection (505) d’une combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module, ladite combinaison sélectionnée étant déterminée à partir de la consigne lumineuse ;
- contrôle (504) du dispositif de pilotage de la source lumineuse par le module de commande en fonction de la combinaison sélectionnée.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de sélection (505) comprend les sous-étapes suivantes : détermination (501) d’au moins deux combinaisons d’une intensité crête et d’un rapport cyclique à partir de la consigne lumineuse ; détermination (502) de la puissance requise par le système d’éclairage pour chaque combinaison déterminée précédemment; et sélection (503) de la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module ; ou si pour chacune des combinaisons déterminées, la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et l’efficacité du module est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale, sélection de la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est la plus faible.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la combinaison pour laquelle l’efficacité du module d’éclairage est la maximale figure parmi lesdites combinaisons déterminées.
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la consigne lumineuse indique une intensité lumineuse cible de la source lumineuse (104) et dans lequel la ou les combinaisons sont déterminées à partir de l’intensité lumineuse cible.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les combinaisons sont déterminées en outre à partir d’une température de la source lumineuse (104).
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape de sélection (505) est itérée: sur réception (500) d’une nouvelle consigne lumineuse ; sur franchissement (506) d’une valeur seuil de température de la source lumineuse.
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque combinaison, la puissance requise par le système d’éclairage (100) est déterminée à partir :
- 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.
8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système d’éclairage comprend une matrice (110) de sources lumineuses (104) et dans lequel le procédé est mis en œuvre pour au moins deux sources lumineuses de la matrice.
9. Procédé selon la revendication 8 en combinaison avec l’une des revendications 2 à 7, dans lequel le procédé est mis en œuvre pour au moins deux sources lumineuses d’une matrice (110) de sources lumineuses (104) du système d’éclairage (100) ; dans lequel, pour chaque combinaison parmi les combinaisons déterminées, le module de commande détermine la puissance totale requise en sommant les puissances requises par les deux sources lumineuses ; et dans lequel le module de commande sélectionne la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module ; ou si pour chacune des combinaisons déterminées, la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et l’efficacité du module est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale, sélection de la combinaison pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est la plus faible.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le système d’éclairage (100) comprend au moins deux dispositifs de pilotage (102.1 ; 102.2) en charge de l’alimentation de zones distinctes de la matrice, et dans lequel les deux sources lumineuses pour lesquelles le procédé est mis en œuvre appartiennent à une même zone de la matrice (110) et sont alimentées par l’un des dispositifs de pilotage.
11. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur (701).
12. Système d’éclairage (100) comprenant au moins une source lumineuse (104), un dispositif de pilotage (102.1 ; 102.2) en charge d’alimenter la source lumineuse et un module de commande (101), le module de commande comprenant : une interface (703) apte à recevoir une consigne lumineuse ; un processeur (701) configuré pour
- sélectionner une combinaison d’intensité crête et de rapport cyclique pour laquelle la puissance requise par le système d’éclairage est plus faible que la puissance requise par le système d’éclairage lorsque le module de commande fonctionne à son efficacité maximale et pour laquelle l’efficacité du module de commande est au plus 25% plus faible que l’efficacité maximale dudit module, ladite combinaison sélectionnée étant déterminée à partir de la consigne lumineuse;
- contrôler le dispositif de pilotage de la source lumineuse en fonction de la combinaison sélectionnée.
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