TITRE : PROCEDE DE PILOTAGE D’UN DISPOSITIF LUMINEUX

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

[0001] Le domaine technique de l’invention est celui de l’éclairage et/ou de la signalisation, notamment pour véhicules automobiles.

[0002] La présente invention concerne en particulier un procédé de pilotage d’un dispositif lumineux et un éclairage utilisant le procédé.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

[0003] Aujourd’hui, les dispositifs d’éclairage automobile sont constitués de sources lumineuses pixélisée c’est-à-dire présentant une pluralité de sources de lumière élémentaires activables sélectivement et une optique de projection. Mais ces sources lumineuses sont sensibles à la température.

[0004] En effet, ces sources lumineuses sont des LED (« Light Emitting Diode » en anglais, pour diode électroluminescente) pixélisées qui sont des LED de puissance qui génèrent un échauffement important, notamment lorsque la température extérieure est elle-même élevée (en été par exemple). Pour éviter d'endommager les composants électroniques et la source lumineuse, il faut rester en dessous d'une température donnée (150° C par exemple).

[0005] Pour assurer cette protection, on effectue une dégradation (« derating » en anglais) qui est une baisse de la puissance électrique alimentant la LED, afin de limiter la puissance thermique dissipée. La conséquence est une baisse de la luminosité émise par les sources lumineuses.

[0006] Ces dispositifs d’éclairage comprennent souvent deux ou trois modules de projection, dont un module « haute définition » ou HD, qui permet la projection d’images ou de motifs sur la route en plus de l’éclairage classique qui, lui, a une fonction réglementaire. Ces images ou motifs comprennent au moins une image réglementaire (feux de croisement ou feux route par exemple) et une image pour une fonction non réglementaire (pictogramme par exemple) qui se superposent avec et augmentent d’autant la température du module haute définition. L’apparition de ces images ou motifs sont souvent brutaux, entraine une surcharge brutale sur le module et une augmentation de température. i [0007] Habituellement, pour baisser la température, on effectue une dégradation (derating) du dispositif lumineux, la puissance lumineuse diminue alors uniformément ce qui dégrade l’éclairage réglementaire de la route et pourrait poser des problèmes de sécurité.

[0008] Les véhicules automobiles sont équipés de deux dispositifs d’éclairage, ou projecteurs, placés de part et d’autre de l’avant desdits véhicules. Chacun de ces dispositifs peut projeter une image différente.

RESUME DE L’INVENTION

[0009] L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de garder un éclairage suffisant pour la sécurité.

[0010] Un aspect de l’invention concerne un procédé de pilotage d’un dispositif lumineux pour véhicule automobile, comprenant : une source lumineuse pixélisée présentant une pluralité de sources de lumière élémentaires activables sélectivement et disposée dans une boite, une unité de commande pilotant l’actionnement des sources de lumière élémentaire et permettant de projeter au moins deux images superposées, un capteur de température placé dans la boite, remarquable en ce qu’il comprend les étapes suivantes : mesure de la température, si la température est supérieure à une valeur seuil prédéfinie, la puissance lumineuse d’une des deux images est atténuée, l’autre restant à la même puissance lumineuse.

[0011] Chaque source de lumière élémentaire est également appelée « pixel ».

[0012] Les deux images superposées peuvent être obtenues en fusionnant les images puis en envoyant l’information fusionnée à l’unité de commande. Dans un mode de réalisation alternatif, l’unité de commande reçoit les images séparément et les superpose. Chacune des images est composées de points chacun associé à un pixel de la source lumineuse pixélisée. Autrement dit chaque pixel est adapté pour la projection d’un point commun de chaque image. Plus précisément, lesdits pixels sont ceux pour lesquels chacune des deux images présente une puissance non nulle. Ainsi, sur ces pixels, les deux puissances s’additionnent, donnant une puissance lumineuse totale strictement supérieure à chacune des puissances lumineuses de chacune des deux images.

[0013] Selon un mode de réalisation la source lumineuse pixélisée est une LED à haute définition, chaque source de lumière élémentaire comportant un élément électroluminescent à semi-conducteur.

[0014] Pour des LED, la valeur seuil prédéterminée est inférieure à 150°C, car au- dessus de cette température les LED peuvent se dégrader, voire être détruites. Cette température seuil est établie au niveau de la jonction p-n du semi-conducteur. Cette jonction n’étant pas accessible, la LED dispose d’un capteur intégré qui mesure une température en dehors de la jonction. Le différentiel est connu et permet de calibrer la température du capteur pour éviter de dépasser 150° sur la jonction.

[0015] Selon une mode de réalisation, la puissance lumineuse est atténuée de manière individualisée pour chaque source de lumière élémentaire.

[0016] Avantageusement, une des images correspond à une partie réglementaire, c’est-à-dire à au moins une partie d’un faisceau réglementaire, tel que par exemple un feu de croisement ou un feu route. Par faisceau réglementaire, on comprend un faisceau qui est conforme aux prescriptions réglementaires en vigueur, à la date de dépôt de la présente demande, dans au moins un pays, ou groupe de pays. Avantageusement, une autre des images correspond à une partie non réglementaire, telle que par exemple un pictogramme.

[0017] Avantageusement, l’image qui est atténuée correspond à une partie non réglementaire. Grâce au procédé, on peut garder l’image correspondant à la partie réglementaire à la puissance lumineuse normale et atténuer l’autre. La sécurité est ainsi préservée.

[0018] Selon un premier mode de réalisation, la puissance lumineuse est pilotée par un PWM (pour « Pulse Width Modulation » en anglais, pour modulation de largeur d'impulsions). Ce pilotage qui change le rapport cyclique, présente l’avantage de garder la couleur de la lumière émise par la source lumineuse, même si la puissance est atténuée, et de permettre un réglage précis de ladite puissance. Le rapport cyclique représente le rapport entre la durée de l’état haut et la période. [0019] Selon un deuxième mode de réalisation, la puissance lumineuse est pilotée par modulation de l’intensité du courant d’alimentation de la source lumineuse. Ce pilotage est simple à réaliser.

[0020] Avantageusement, la mesure de température est récurrente. Un capteur de température mesure de façon récurrente la température ce qui permet d’adapter la baisse de la puissance lumineuse fonction de la température mesurée.

[0021] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend plusieurs capteurs de température, et les sources de lumière élémentaires de la source lumineuse pixélisée sont réparties selon plusieurs groupes, chacun associé à un capteur. Ainsi, les étapes du procédé de pilotage peuvent être appliquées à chaque groupe de sources de lumière élémentaires. Il est ainsi possible de piloter les sources de lumière élémentaires avec une meilleure précision car la mesure de la température s’effectue à un endroit plus proche de chacune d’entre elles, par rapport à l’utilisation d’un seul capteur de température, global pour toute la source lumineuse pixélisée. La mesure de température est avantageusement récurrente pour chaque capteur.

[0022] Avantageusement, les images sont rafraîchies selon une période comprise entre 1 ms et 1000ms, et préférentiellement entre 1 ms et 255ms. Si le système n'est pas assez réactif, c’est-à-dire que la période de rafraîchissement est trop longue, la température de la LED risque de dépasser sa température limite de 150°C. S’il est trop réactif, c’est-à-dire que la période de rafraîchissement est trop courte, il risque d’y avoir un phénomène de « rebond » ou « respiration » qui n'est pas souhaitable. Un phénomène de rebond correspond à une hausse de la puissance lumineuse de la source, consécutive à une baisse trop marquée, c’est-à-dire plus importante que la valeur nécessaire pour maintenir la température en-dessous de la température limite. Un phénomène de respiration correspond à une alternance de baisses et de hausses successives de la puissance lumineuse de la source, chaque hausse venant compenser une baisse trop marquée, et chaque baisse venant compenser une hausse trop marquée, c’est-à-dire faisant repasser la température au-dessus de la limite. Ces deux phénomènes se traduisent par une variation de l’intensité lumineuse de l’image projetée gênante pour l’utilisateur.

[0023] Selon le cas, un rafraichissement entre 1 et 24 images par seconde est suffisant pour des images fixes. Cependant, pour la projection d'images dynamiques (vidéo), il y aura une impression de saccade quand le taux de rafraîchissement est de 24 images par seconde ou moins. Pour des images dynamiques, il faut aller au-dessus de 24 images par seconde, et à partir de 60 images par seconde, il y a une bonne fluidité. Le taux de rafraîchissement est aussi défini en fonction du besoin de réactivité du système, pour des questions sécuritaires: afficher rapidement un pictogramme ou pour assurer un système de protection de la LED (derating) suffisamment réactif et sécurisant.

[0024] Avantageusement, l’image correspondant à la partie d’un faisceau réglementaire d’éclairage peut être obtenue par superposition de plusieurs faisceaux issus de différents modules lumineux. A titre d’exemple non limitatif, les modules peuvent comprendre un module « feux de croisement » plat (« low beam flat » ou « LB flat » en anglais) ou « codes », un module « feux de route >> ou « phares >> (« high beam >> en anglais), et un module haute définition (HD). La lumière émise par ces trois modules peut se superposer au moins partiellement. Le module haute définition éclaire la partie centrale du champ de vision éclairée.

[0025] Avantageusement, les deux images sont projetées par le module haute définition. Ce module est celui qui comprend la plus grande densité de pixels et qui peut projeter les images les plus précises.

[0026] Un autre aspect de l’invention concerne un dispositif lumineux comprenant : une source lumineuse pixélisée présentant une pluralité de sources de lumière élémentaires activables sélectivement et disposée dans une boite, une unité de commande pilotant l’actionnement des sources de lumière élémentaire et permettant de projeter au moins deux images superposées, un capteur de température placé dans la boite, remarquable en ce que l’unité de commande met en oeuvre le procédé de pilotage avec au moins une des caractéristiques précédentes.

[0027] Un autre aspect de l’invention concerne un feu et/ou un projecteur pour véhicule automobile comprenant un dispositif lumineux selon l’invention.

[0028] Avantageusement, le feu et/ou le projecteur comprend un boîtier présentant une ouverture, et une glace de fermeture pour fermer l’ouverture du boîtier. La source lumineuse pixélisée et le capteur de température sont disposés à l’intérieur du volume formé par le boîtier et la glace de fermeture.

[0029] Selon une première disposition, l’unité de commande est placée dans le volume formé par le boîtier et la glace de fermeture. Cela permet une bonne compacité du dispositif lumineux. Avantageusement, la source lumineuse et l’unité de commande sont disposées sur une même support. Cela facilite l’intégration et réduit le coût.

[0030] Selon une deuxième disposition, l’unité de commande est placée à l’extérieur du boîtier. Cela permet un gain de place et une diminution des contraintes thermiques : la source lumineuse chauffe moins et l’unité de commande est elle-même moins chauffées par les autres composants.

[0031] Un autre aspect de l’invention concerne un ensemble de deux feux et/ou projecteurs, chacun selon l’invention, les unités de commande de chacun des dispositifs lumineux étant une unique unité de commande commune auxdits dispositifs lumineux.

[0032] Avantageusement les deux feux et/ou projecteurs sont adaptés pour être chacun monté d’un côté respectif (droit ou gauche) du véhicule.

[0033] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0034] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.

[0035] [Fig. 1 ] est une vue éclatée d’un dispositif lumineux selon l’invention,

[0036] [Fig. 2] est une vue en perspective d’un véhicule avec un dispositif lumineux selon l’invention projetant deux images sur la route,

[0037] [Fig. 3] montre une projection sur un écran de l’image émise par un dispositif lumineux selon l’invention,

[0038] [Fig. 4] est une variation du PWM selon l’invention,

[0039] [Fig. 5] montre une projection du faisceau de croisement sur un écran. DESCRIPTION DETAILLEE

[0040] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.

[0041] Le dispositif lumineux 1 illustré à la figure 1 comprend une source lumineuse 10, une optique de projection 1 1 , comprenant par exemple des lentilles, un conduit de ventilateur 12 avec un ventilateur 120, un dissipateur thermique 13 et un capteur de température (non représenté sur la figure) intégré à la LED.

[0042] Un dispositif lumineux 1 est placé à l’avant d’un véhicule 2 de chaque côté dans chacun des projecteurs 20. Chaque dispositif lumineux 1 projette une image qui peut être différente. Dans l’exemple de la figure 2, ce sont les images du projecteur de gauche qui sont illustrées. Le dispositif lumineux 1 projette deux faisceaux lumineux superposés : un premier faisceau 30 qui projette une image réglementaire 300 qui consiste à éclairer la route 4 et un deuxième faisceau 31 qui projette une image de confort 310 (ici, une indication de limitation de vitesse) ou de communication (risque de verglas par exemple).

[0043] Ces faisceaux sont projetés selon un axe optique orienté vers l’avant. Ainsi, dans la description le terme « avant » correspond à la direction générale de projection des faisceaux par le dispositif lumineux, le terme « arrière » correspondant à la direction opposée. Lorsque le dispositif est monté dans un projecteur en position normale sur un véhicule, le terme « avant » correspond également à l’avant du véhicule dans le sens habituel de la marche de celui-ci, et le terme « arrière » à l’arrière du véhicule.

[0044] On peut voir à la figure 3, une projection sur un écran perpendiculaire à l’axe optique placé à une distance fixe du dispositif lumineux 1 dans la direction globale d’émission du faisceau lumineux, par exemple à une distance de 25m, un exemple de décomposition du faisceau lumineux en trois modules : un module feu de route 34 (ou high beam HB), un module haute définition 33 (ou HD) et un module feu de croisement 32 (ou low beam LB).

[0045] Comme illustré sur la figure 5, le faisceau de croisement 32 peut se décomposer en deux modules, une partie plate 320 ou « Fiat », correspondant à la majorité du faisceau avec une bordure supérieure plate et une partie 321 avec une coupure 322 ou « Kink » qui réalise un « V » de coupure. Dans ce cas, le module haute définition 33 réalise la partie du faisceau avec coupure, et la partie plate est assurée par un autre module.

[0046] Le faisceau de croisement 32 comprend une ligne de coupure pour éviter l’éblouissement des autres automobilistes venant en face. Au-dessus de la ligne de coupure, peu ou pas de lumière peut être émise. En dessous de la ligne de coupure, la lumière est émise afin d’éclairer la chaussée. Cette ligne de coupure présente un coude, avec d’un côté du coude une ligne horizontale, et de l’autre côté du coude une ligne inclinée vers le haut, d’une valeur généralement égale à 15°. Le faisceau situé sous la ligne à 15° sert aussi à éclairer les objets situés en hauteur sur le bas-côté de la route, par exemple un panneau de signalisation routière.

[0047] Certains pixels de la source pixélisée du module haute définition sont donc allumés à la fois avec les informations de l’image réglementaire et celles de l’image de confort, c’est-à-dire que l’intensité lumineuse de l’image de confort est ajoutée à l’intensité lumineuse de l’image réglementaire.

[0048] Nous allons maintenant décrire le procédé de pilotage du dispositif lumineux lorsque la température du dispositif augmente.

[0049] Un capteur de température disposé en relation avec la source lumineuse pixélisée 10 mesure la température. Une valeur seuil a été déterminée au-dessus de laquelle la source lumineuse du dispositif lumineux risque de se dégrader. Cette valeur seuil peut être différente suivant la position du capteur de température. Dès que la température seuil est atteinte, l’unité de commande baisse la puissance lumineuse d’une seule des deux images, c’est-à-dire l’image de confort 310. La puissance lumineuse permet d’obtenir une intensité lumineuse projetée comprise entre le minimum et le maximum réglementaire.

[0050] Cette baisse de puissance lumineuse peut être faite soit par modulation de l’intensité du courant d’alimentation des sources de lumière élémentaires, en adaptant cette puissance pour faire baisser la température. Cette adaptation peut être effectuée en modulant la largeur des impulsions du PWM dans les sources de lumière élémentaires comme on peut le voir sur la figure 4. Le PWM a une période T qui ne varie pas.

[0051] La combinaison des deux images peut être faite de différentes façons, si la première image est l’image réglementaire et la deuxième image l’image de confort. [0052] Selon une première alternative, pour chaque pixel, le rapport cyclique de PWM obtenu par la combinaison des première et deuxième images est égal au rapport cyclique de PWM le plus élevé des deux images. Ainsi si rapport cyclique de PWM de la deuxième image est supérieur au rapport cyclique de PWM de la première image alors le rapport cyclique de PWM de la combinaison des première et deuxième images sera égal au rapport cyclique de PWM de la deuxième image, sinon le rapport cyclique de PWM obtenu par la combinaison des première et deuxième images est égal au rapport cyclique de PWM de la première image. Si les deux rapports cycliques de PWM sont égaux, alors on prend en considération indifféremment celui de la première ou de la deuxième image. Dans ce mode de réalisation, la deuxième image risque d’être peu visible et complètement noyée dans la première image, ce qui n’est pas favorable.

[0053] Selon une deuxième alternative, pour chaque pixel, si le rapport cyclique de PWM de la première image additionné au rapport cyclique de PWM de la deuxième image est inférieur à 1 (100%), alors le rapport cyclique de PWM de la combinaison des première et deuxième images sera égal à la somme des deux rapports cyclique de PWM (première image + deuxième image), sinon le rapport cyclique de PWM de la combinaison des première et deuxième images sera limitée à 1 . Cette solution est plus favorable pour optimiser le contraste, mais charge du PWM globale est plus importante. Cela peut également impacter l'image si un flou est nécessaire à cause de l'effet de seuil à 100% du rapport cyclique.

[0054] Lorsque que le dispositif lumineux 1 est à une température au-dessous de la température seuil, le PWM est en mode normal 5, la durée to du signal rectangulaire du PWM est égale à la durée entre deux signaux rectangulaires, le rapport cyclique est alors par exemple de 50%, cette valeur correspondant à la combinaison des deux images au niveau du pixel considéré. Dès que la température passe au-dessus cette température seuil, le PWM est en mode dégradé 6 (derating), la durée ti du signal rectangulaire diminue tandis que la fréquence T ne change pas. Le dispositif lumineux est ainsi allumé moins longtemps sur une période donnée permettant une baisse de température. La durée ti est par exemple réduit de 25%, soit une baisse de puissance de 25%. Ainsi le rapport cyclique après la baisse est de 37,5%. Cette valeur permet de conserver l’intensité minimale requise pour la partie réglementaire. En cas de très forte température, il est possible d’aller jusqu’à l’extinction complète de l’image de confort. Bien sûr, les valeurs mentionnées ci-dessus sont de simples exemples. La valeur du rapport cyclique normal dépend de l’intensité des images que l’on souhaite projeter, et la valeur de la réduction dépend des conditions de températures dans une configuration donnée, à un instant particulier. [0055] Différentes stratégies de mode dégradés sont possibles pour optimiser la lisibilité. Par exemple, on peut de décider de baisser seulement certaines parties de l’image de confort, par exemple les plus lumineuses, puis, si besoin, de baisser progressivement l’intensité d’un nombre croissant de pixels.

[0056] Une autre option est de baisser d’abord, en plus grand nombre, les pixels les moins lumineux, pour garder une image ayant toujours la même forme, mais affinée.

[0057] L’unité de commande adaptera la durée ti en fonction de la température, plus elle sera haute plus la durée ti sera petite. Le réglage de l’atténuation peut être ainsi très précis, en jouant sur cette durée ti. [0058] L’intensité du courant dans les sources de lumière élémentaires, lorsque la source est allumée, c’est-à-dire pendant la durée ti du signal rectangulaire, reste le même quelle que soit la durée ti. Cela permet un maintien de la couleur.