Brevet FR2881316A1 — publié le 20060728

CONTRâLEUR DE LED ET MÉTHODE DE COMMANDE ASSOCIEE CONTEXTE DE L'INVENTION 1. DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les diodes électroluminescentes (LightEmitting Diodes en anglais ou LED) et plus particulièrement un contrôleur de LED et une méthode de commande associée. 2. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Depuis quelques années, la technologie des diodes électroluminescentes évolue rapidement et leurs performances s'améliorent tandis que leur coût de fabrication baisse. Ainsi, les domaines d'application des LED s'étendent eux aussi progressivement. Les LED peuvent cependant vieillir et leur intensité lumineuse baisse après une longue durée de fonctionnement. En outre, dans certaines applications telles que les projecteurs utilisant les LED comme source lumineuse, le vieillissement des LED entraîne une mauvaise saturation des couleurs. Par ailleurs, si l'on utilise un mélange de couleurs avec différentes couleurs de LED, par exemple des LED rouges, vertes et bleues, pour obtenir une lumière blanche, le résultat peut être déséquilibré et s'écarter du blanc attendu à cause du vieillissement des LED ou d'autres facteurs de variation. Si l'on pouvait alors déterminer le degré de variation selon le résultat effectif du mélange de couleurs et modifier la proportion de chaque couleur de LED dans le mélange, il serait possible d'obtenir un résultat de mélange de couleur idéal. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Compte tenu de ce qui précède, la présente invention a pour objet de proposer un contrôleur de LED et une méthode de commande associée permettant un réglage dynamique du courant d'une LED en fonction de son intensité lumineuse pour modifier l'intensité lumineuse subséquente de la LED. Un autre objet de la présente invention est de proposer un contrôleur de LED et une méthode de commande associée permettant de régler le rapport dans un mélange de différentes couleurs de LED en régulant de façon dynamique le courant passant par chaque couleur de LED pour obtenir un effet de mélange de couleurs souhaité. Un autre objet de la présente invention est de créer un dispositif d'activation de LED pouvant obtenir l'effet de régulation dynamique du courant des LED avec un circuit de conception simple. En conséquence, en vue d'atteindre les objets susmentionnés, le contrôleur de LED selon la présente invention comprend une unité de détection, une unité de commande et une unité d'activation. L'unité de détection peut capter l'intensité lumineuse d'une LED et émettre un signal de détection correspondant destiné à l'unité de commande. En fonction du signal de détection, l'unité de commande peut ensuite émettre un signal de commande destiné à l'unité d'activation. L'unité d'activation peut activer la LED selon le signal de commande. Selon un autre aspect, la méthode de commande des LED selon la présente invention comprend la génération d'un signal de commande pour activer une LED, la détection d'une valeur d'intensité lumineuse de la LED et la régulation sélective du signal de commande en fonction de la valeur d'intensité lumineuse. Selon un autre aspect, le dispositif d'activation des LED selon la présente invention comprend une unité de LED destinée à émettre une intensité lumineuse en fonction d'un signal d'activation correspondant et une première unité de réglage destinée à produire un signal de réglage destiné à l'unité de LED en fonction d'un signal en modulation d'amplitude et à régler l'intensité lumineuse en fonction du signal de réglage. DESCRIPTION RÉSUMÉE DES FIGURES La Figure 1 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation préféré du contrôleur de LED selon la présente 5 invention. La Figure 2 est un schéma fonctionnel représentant un mode de réalisation préféré de l'unité de commande de la Figure 1. La Figure 3 est un schéma fonctionnel représentant un mode de réalisation préféré de l'unité d'activation de la Figure 1. La Figure 4 est un schéma de circuits détaillé de l'unité d'activation de la Figure 3. La Figure 5 est un organigramme d'un mode de réalisation préféré de la méthode de commande des LED selon la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE La Figure 1 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation préféré du contrôleur de LED selon la présente invention. Comme le montre la Figure 1, le contrôleur de LED 10 comprend une unité de détection 11, une unité de commande 12 et une unité d'activation 13. L'unité de détection 11 peut détecter l'intensité lumineuse d'une LED (à l'intérieur de l'unité d'activation 13 et non représentée sur la Figure 1) et émettre un signal de détection correspondant. Dans un mode de réalisation, l'unité de détection 11 utilise une photodiode (non représentée) pour détecter l'intensité lumineuse. L'unité de commande 12 couplée à l'unité de détection 11 peut déterminer si 1' intensité lumineuse de la LED atteint une valeur prédéterminée en fonction du signal de détection. L'unité de commande 12 émet ensuite un signal de commande vers l'unité d'activation 13. Lorsque l'intensité atteint la valeur prédéterminée, l'unité de commande 12 continue à émettre le signal de commande d'origine afin que l'unité d'activation 13 puisse maintenir l'intensité lumineuse à la valeur prédéterminée. En revanche, lorsque l'intensité s'écarte de la valeur prédéterminée, l'unité de commande 12 règle le signal de commande de telle sorte que l'unité d'activation 13 puisse modifier l'intensité lumineuse (voir plus loin). Dans un mode de réalisation, la couleur de la LED est rouge, verte ou bleue et la LED est utilisée pour obtenir de la lumière blanche par mélange. Dans la colorimétrie préconisée par la Commission Internationale de l'Éclairage (CIE), le blanc peut être représenté comme une combinaison linéaire de rouge, de vert et de bleu. La valeur prédéterminée peut ainsi être produite selon la colorimétrie CIE. Par exemple, si la couleur de la LED est bleue, la proportion de bleu dans la combinaison linéaire cidessus peut être utilisée comme valeur prédéterminée. Une fois l'intensité lumineuse réglée à la valeur prédéterminée, l'unité de commande 12 peut aussi déterminer si la LED vieillit en comparant le signal de commande et le signal de détection subséquent. Autrement dit, l'unité de commande 12 peut enregistrer les valeurs du signal de commande et les valeurs idéales correspondantes du signal de détection dans une table. Lorsque la valeur actuelle du signal de détection est inférieure d'une certaine différence à la valeur idéale, cela signifie que l'intensité de la LED n'atteint pas la valeur attendue, et on peut alors considérer que la LED vieillit. Si la LED vieillit, son intensité peut s'écarter de la valeur prédéterminée. Dans ce cas, l'unité de commande 12 ordonnerait à l'unité de détection 11 de recommencer la détection après un délai plus court. En revanche, si la LED ne vieillit pas, son intensité ne s'écarte pas de la valeur prédéterminée. L'unité de commande 12 ordonne alors à l'unité de détection 11 de recommencer la détection après un délai plus long. La Figure 2 est un schéma fonctionnel représentant un mode de réalisation préféré de l'unité de commande de la Figure 1. Sur la Figure 2, l'unité de commande 12 comprend un convertisseur analogique-numérique (CAN) 121, un microprocesseur 122 et une mémoire 123. Le convertisseur analogique-numérique 121 peut convertir le signal de détection analogique en valeur numérique d'intensité lumineuse de réponse. La mémoire 123 peut enregistrer la correspondance entre les valeurs du signal de commande et la valeur de réponse idéale et cette correspondance peut être utilisée pour juger si la LED vieillit. Le microprocesseur 122, associé au convertisseur analogique-numérique 121 et à la mémoire 123, peut exécuter les opérations associées pour déterminer si l'intensité de la LED approche de la valeur prédéterminée en fonction de la valeur de réponse réelle fournie par le convertisseur analogique-numérique 122. En outre, le microprocesseur 122 accède à la mémoire 123 et calcule la différence entre les valeurs de réponse effective et idéale et estime ainsi si la LED vieillit. L'unité d'activation 13 est couplée à l'unité de commande 12 et active la LED selon un signal de commande fourni par l'unité de commande 12. La Figure 3 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation préféré de l'unité d'activation 13 de la Figure 1. Sur la Figure 3, l'unité d'activation 13 comprend une unité de LED 131, une première unité de réglage 132 et une seconde unité de réglage 133. Dans ce mode de réalisation, le signal de commande comprend un signal d'activation, un signal PWM (pulse-width modulated signal en anglais ou signal modulé en largeur d'impulsion) et un signal de commutation. L'unité de LED 131 comprend la LED et le circuit de commande associé et commute entre un état allumé et un état éteint en fonction du signal de commutation. L'unité de LED 131 peut également recevoir le signal d' activation et activer la LED pour qu'elle émette une intensité lumineuse correspondante. La première unité de réglage 132 reçoit le signal PWM et produit un signal de réglage correspondant destiné à l'unité de LED 131, ce qui règle l'intensité lumineuse des LED. En modifiant la largeur d'impulsion du signal PWM, il est possible de produire différents signaux de réglage permettant de régler l'intensité à différents niveaux. La seconde unité de réglage 133 émet un signal de rétroaction vers l'unité de commande 12, et l'unité de commande 12 produit ensuite le signal d'activation correspondant en fonction du signal de rétroaction. Ainsi, l'ajustement du signal de rétroaction permet de modifier le signal d'activation et de régler l'intensité des LED. En outre, la seconde unité de réglage 133 peut accélérer la décharge de la LED lorsque l'unité de LED 131 passe de l'état allumé à l'état éteint, ce qui permet une commutation plus rapide et plus précise. La Figure 4 est un schéma de circuits détaillé de l'unité d'activation 13 de la Figure 3. Sur la Figure 4, l'unité de LED 131 comprend une LED qui reçoit le signal d'activation, un semi-conducteur à oxyde métallique à canal N (NMOS) Q1 couplé à la LED et servant de commutateur, et une résistance R1 dont une extrémité est mise à la masse et dont l'autre extrémité est connectée au drain de Q1. La première unité de réglage 132 comprend un amplificateur opérationnel OP1 avec une entrée non inverseuse, une entrée inverseuse et une sortie, l'entrée inverseuse recevant le signal en modulation d'amplitude et l'entrée non inverseuse étant mise à la masse; une résistance Rd montée entre l'entrée non inverseuse et la sortie, et une résistance Rs montée entre la sortie et l'unité de LED 131. L'unité de réglage 133 comprend une source de courant Vcc, une résistance R2 couplée à Vcc, un PMOS Q2 servant de commutateur, une résistance variable R3 couplée entre Vcc et la source de Q2, et une résistance R4 couplée entre la source de Q1 et la source de Q2. Comme le montre la Figure 4, le signal de commutation est appliqué aux grilles de Q1 et Q2 de telle manière que Q1 et Q2 ne soient pas connectés simultanément. Lorsque Q1 est connecté, Q2 est déconnecté. À ce moment-là, un courant est produit par la tension d'activation VI (c'est-à-dire le signal d'activation) et circule à travers la LED, et la LED est allumée. La première unité de réglage 132 utilise l'amplificateur OP1 pour convertir le signal PWM fourni par l'unité de commande 12 en un courant correspondant et envoie celui-ci à l'unité de LED 131, ce qui réalise un réglage fin de l'intensité circulant dans la LED. En outre, la seconde unité de réglage 133 renvoie une valeur de tension Vf (c'est-à-dire le signal de rétroaction) à l'unité de commande 12 de façon à produire la tension d'activation correspondante V1. Par rapport à la première unité de réglage 132, la seconde unité de réglage 133 réalise un ajustement approximatif du courant de la LED. D'autre part, lorsque Q2 est connecté, Q1 est déconnecté. Le Q2 connecté produit alors une voie de décharge qui accélère la décharge de la LED et rend possible l'effet de commutation rapide susmentionné. La Figure 5 est un organigramme d'un mode de réalisation préféré de la méthode de commande de LED selon la présente invention. Comme le représente la Figure 5, le processus comprend les étapes de: 51 émission d'un signal de commande pour activer une LED; 52 détection d'une valeur d'intensité lumineuse de la 20 LED; 53 détermination du fait que la valeur d'intensité lumineuse atteint ou non une valeur prédéterminée, et si oui passage à l'étape 55, si non à l'étape 54; 54 réglage du signal de commande et passage à l'étape 52; 55 détermination du fait que la LED vieillit, si non passage à l'étape 57, si oui passage à l'étape 56; 56 attente d'une première durée et passage à l'étape 52; et 57 attente d'une deuxième durée et passage à l'étape 52. Si l'étape 53 montre que l'intensité lumineuse n'atteint pas la valeur prédéterminée, les étapes 52 à 54 sont exécutées plusieurs fois jusqu'à ce que l'intensité atteigne la valeur prédéterminée. Dans un mode de réalisation, la couleur de la LED est rouge, verte ou bleue, et dans l'étape 53, la valeur prédéterminée est produite selon la colorimétrie CIE. En outre, si l'intensité lumineuse atteint la valeur prédéterminée, l'étape 55 est exécutée pour déterminer si la LED vieillit. Cette détermination est exécutée en comparant le signal de commande et la valeur d'intensité lumineuse subséquente. Si la LED vieillit, une première attente courte est réalisée (étape 56), puis l'étape 52 est répétée pour exécuter la détection. Si la LED ne vieillit pas, une seconde attente plus longue est réalisée avant la répétition de l'étape 52 (étape 57). Bien que la présente invention ait été représentée et décrite en référence à ses modes de réalisation préférés et selon les schémas illustratifs, elle n'est pas limitée par ceux-ci. Les spécialistes comprendront facilement que de nombreuses modifications peuvent être apportées en ce qui concerne la forme et le contenu de tout mode de réalisation, sans s'écarter du champ ni de l'esprit de la présente invention. 2881316 9 REVENDICATIONS 1. Contrôleur de diodes électroluminescentes (LED) comprenant: É une unité de détection (11) destinée à capter l'intensité lumineuse d'une LED et émettre un signal de détection correspondant; É une unité de commande (12) couplée à l'unité de détection et destinée à émettre un signal de commande en fonction du signal de détection; et É une unité d'activation {13) couplée à l'unité de commande et destinée à activer la LED en fonction du signal de commande. 2. Contrôleur de LED selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande (12) détermine si l'intensité lumineuse atteint une valeur prédéterminée en fonction du signal de détection. 3. Contrôleur de LED selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couleur de la LED est rouge, verte ou bleue, et la valeur prédéterminée est produite selon une colorimétrie CIE. 4. Contrôleur de LED selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande (12) détermine si la LED vieillit en comparant le signal de commande émis en sortie et le signal de détection qui suit. 5. Contrôleur de LED selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande comprend un signal modulé en largeur d'impulsion et en ce que l'unité d'activation règle l'intensité lumineuse en fonction du signal modulé en largeur d'impulsion. 6. Contrôleur de LED selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande comprend un signal d'activation pour l'activation de la LED, en ce que l'unité d'activation (13) produit un signal de rétroaction, et en ce que l'unité de commande (12) émet le signal d'activation en fonction du signal de rétroaction. 7. Procédé de commande de diodes électroluminescentes comprenant: É la production d'un signal de commande pour activer une LED; É la détection d'une valeur d'intensité lumineuse de la LED; et É le réglage sélectif du signal de commande en fonction de la valeur d'intensité lumineuse. 8. Procédé de commande de LED selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de réglage comprend encore: É la détermination du fait que la valeur d'intensité lumineuse atteint ou non une valeur prédéterminée; É la détermination du fait que la LED vieillit ou non lorsque la valeur d'intensité lumineuse atteint la valeur prédéterminée; É l'exécution répétée de l'étape de détection et de l'étape de réglage après une première durée si la LED vieillit; et É l'exécution répétée de l'étape de détection et de l'étape de réglage après une seconde durée si la LED ne vieillit pas; É la première durée étant plus courte que la deuxième durée. 9. Dispositif d'activation de diodes électroluminescentes (LED) comprenant: É une unité de LED destinée à émettre une intensité lumineuse en fonction d'un signal d'activation correspondant; et É un premier signal de réglage pour la production d'un signal de réglage destiné à l'unité de LED selon un signal de modulation d'amplitude et le réglage de l'intensité lumineuse en fonction du signal de réglage. 10. Dispositif d'activation de LED selon la revendication 9, comprenant en outre: É une seconde unité de réglage destinée à émettre en sortie un signal de rétroaction servant à déterminer le signal d'activation.