Brevet FR2929742A1 — publié le 20091009

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé d'affichage lumineux avec des diodes LED, pour afficher sur une surface d'affichage, une affiche composée d'un ensemble d'images lumineuses (texte, gra- phisme). Etat de la technique Il existe de nombreux systèmes d'affichage lumineux et, en particulier, des systèmes d'affichage à diodes lumineuses (diodes LED). Ces systèmes d'affichage sont intéressants par les possibilités qu'ils offrent et la faible consommation d'électricité mais ces systèmes à diodes ont l'inconvénient d'être complexes à cause du très grand nombre de diodes à installer et à commander, chaque point lumineux étant constitué par au moins une diode ou un triplet de diodes émettant des lumières des couleurs fondamentales pour la synthèse additive des couleurs. 15 Ces systèmes compliqués sont coûteux tant pour la fabrica- tion que pour leur entretien. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un système d'affichage à diodes lumineuses (diodes LED) qui soit plus simple à réali- 20 ser et moins coûteux que les systèmes d'affichage à diodes pour des panneaux de grandes dimensions existants actuellement. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'affichage lumineux avec des diodes LED caractérisé en ce qu' 25 - on décompose chaque image en bandes élémentaires. continues ou dis- continues, - on génère une bande élémentaire formant une traînée lumineuse par une succession de diodes LED, * que l'on fait défiler dans la bande à l'état allumé et 30 * l'intervalle entre deux diodes LED successives dans la bande étant égal ou inférieur à la distance parcourue par une diode pendant le temps de persistance rétinienne. Le procédé selon l'invention permet de former une affiche éclairée avec des diodes LED, utilisant un nombre beaucoup plus faible de 35 diodes que le nécessite un écran d'affichage statique, dont les points lu- mineux ou pixels seraient constitués par des diodes LED et, en particulier, des triplets de diodes pour afficher des images en couleurs. La simplicité du procédé et de sa mise en oeuvre permettent d'envisager la réalisation de surfaces d'affichage de très grandes dimensions à un coût relativement réduit. L'invention concerne également une installation d'affichage lumineux à diodes LED, mettant en oeuvre ce procédé. Cette installation 5 est caractérisée en ce qu'elle comprend A- une surface d'affichage pour afficher des images lumineuses (texte, graphisme), B- des moyens d'affichage comprenant - des éléments lumineux mobiles formés d'un ou plusieurs points 10 lumineux commandés, à une ou plusieurs couleurs, notamment les couleurs fondamentales pour une synthèse additive des couleurs, - des moyens de déplacement des éléments lumineux le long de lignes de balayage décrivant la surface d'affichage, - des moyens de commande de l'activation des éléments lumineux 15 suivant leur position sur la surface d'affichage pour décrire des bandes d'image, C- des moyens de gestion contenant l'enregistrement des paramètres des images, en mémoire, - les coordonnées des images (les limites du contour des images), 20 - les couleurs des images, - et générant les signaux de commande d'activation des éléments lumineux et de leurs mouvements, D- des moyens d'analyse pour analyser les modèles d'images à afficher et les décomposer en bandes d'image à recomposer sur la surface. 25 Suivant une caractéristique avantageuse du procédé, les diodes LED sont réparties en lignes transversales à leur direction de défilement pour parcourir la surface d'affichage. Les lignes selon lesquelles sont réparties les diodes et qui constituent des barres de diodes sont transversales à la direction de défi- 30 lement, c'est-à-dire qu'elles font un angle par rapport à cette direction. La direction de défilement est généralement la direction horizontale ou la di-rection verticale ou une direction inclinée. La forme linéaire et rectiligne de la direction de défilement permet d'assurer le mouvement de défilement des diodes par des moyens 35 mécaniques très simples. Les diodes peuvent également être entraînées par un mouvement continu en boucle ou un mouvement discontinu de va et vient. A l'état allumé, les diodes peuvent être allumées de façon continue ou de façon intermittente à une fréquence donnée. A l'état allumé, les diodes peuvent être allumées de façon continue ou de façon intermittente à une fréquence donnée. Enfin, suivant une caractéristique avantageuse pour éviter que les bandes d'affichage puissent dans certains cas apparaître, on dé-place les diodes suivant la direction principale de mouvement ou de balayage en appliquant une modulation transversale pour décrire ainsi des bandes de largeur supérieure à la trace que laisserait une diode se dépla- çant seulement dans la direction principale de balayage. Ainsi, selon l'installation, les éléments lumineux sont regroupés sous la forme d'ensembles constituant des barres entrainées par des moyens de déplacement, les éléments lumineux d'une même ligne de balayage sur les barres successives étant distants d'un intervalle corres- pondant au plus à la distance parcourue par une diode sur la ligne de balayage pendant le temps de persistance rétinienne. De façon avantageuse pour réaliser un affichage en cou-leurs, les éléments lumineux se composent de trois points lumineux correspondant aux trois couleurs fondamentales pour la synthèse additive des couleurs. Comme déjà précisé ci-dessus, les diodes ou les barres qui les portent peut être entrainées par un moyen d'entraînement suivant un mouvement continu en boucle ou suivant un mouvement alternatif. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un procédé d'affichage lumineux à diodes et d'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'ensemble simplifié de l'installation d'affichage à diodes lumineuses, - la figure 2 est un schéma de détails présentant le procédé d'affichage de l'installation, - la figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un panneau d'affichage de l'installation selon l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention concerne un procédé et une installation d'affichage lumineux. L'installation qui met en oeuvre le pro-cédé, se compose d'une surface d'affichage SA constituant un écran 100, notamment de grandes dimensions, formant par exemple un panneau d'affichage publicitaire, d'informations urbaines ou autre. Cette surface d'affichage présente les images d'affichage représentées schématiquement par des surfaces A, B, C définies ici à titre d'exemple par des contours géométriques simples. Les images A, B, C sont en fait les zones d'une image plus complexe et qui correspondent chacune à une surface éclairée, entourée par une limite continue avec des parties concaves et/ou convexes. Dans le cas par exemple de la lettre � i �, le corps de la lettre correspondra à une image et le point, à une autre image bien que concernant la même lettre. Chaque image est ainsi et selon la définition ci-dessus, une surface entourée d'un contour continu. Les mêmes analyses et présentation se font pour les images en plusieurs couleurs, chaque zone de couleurs différentes constituant 15 une image entourée par un trait continu. Cette convention sera appliquée dans toute la description. L'affichage lumineux est assuré par des diodes électroluminescentes (diodes LED), appelées de manière simplifiée ci-après diodes, assurant un affichage monochrome ou en couleur. L'affichage est géré par 20 un circuit de gestion 110 recevant les informations affichées contenues dans une mémoire 120 et générant des signaux pour le moyen de commander 130 de l'éclairage des diodes et le moyen de commande de leur mouvement 140 en fonction des images à composer. La création des images sur la surface d'affichage sera dé-25 crite selon la figure 2. Pour la description de l'installation et du procédé d'affichage mis en oeuvre, la surface d'affichage SA a été présentée sous la forme d'une surface rectangulaire dans un système de coordonnées XY et l'objet affiché est schématiquement formée par des surfaces A, B, C consti- 30 tuant par définition des images. Chaque image est supposée formée par une surface éclairée par une lumière, par hypothèse monochrome. Selon le procédé de l'invention, on analyse chaque image A, B, C... de la surface d'affichage en la décomposant en bandes d'image AIi, BIi, CIi, tracées le long d'une ligne de balayage Li. La ligne de 35 balayage Li est par exemple orientée suivant la direction horizontale (x). L'image A est analysée pour être décomposée en un empilage de bandes d'image AIi, de largeur (e) empilées dans la surface d'image. Chaque bande AI; de l'image A est définie par les coordonnées de début et de fin de bande dans la direction de la ligne de balayage et par les coordonnées de la ligne de balayage. Comme pour simplifier la présentation, on a supposé que les lignes de balayage étaient horizontales, l'ordonnée de la ligne de ba-5 layage Li associée à la bande d'image AIi est yi. Ainsi, la bande d'image AI; a pour ordonnée yi, pour début, la coordonnée xAii et pour extrémité la coordonnée xAi2. L'affichage de l'image A se fait à l'aide d'un élément lumineux PLij qui décrit la ligne de balayage Li. Cet élément lumineux est 10 composé d'un point lumineux d'une couleur, celle par hypothèse de l'image A. Le point lumineux PLij est déplacé le long de la ligne de balayage Li à la vitesse v ; dès qu'il arrive au point xAil il s'éclaire pour rester éclairé jusqu'au point xAi2, extrémité de la bande d'image AIi. Cette corn- 15 mande d'éclairage peut être continue ou intermittente à une fréquence donnée. Du fait de la persistance rétinienne, le point lumineux PLij apparaît comme une trace lumineuse de largeur (e) et de longueur (LP). Cette longueur LP est égale à la distance parcourue par l'élément PLij 20 pendant la durée At de la persistance rétinienne LP = V.At. Selon l'invention, l'élément lumineux PLij est suivi par un autre élément lumineux PLij+ 1, distant de l'élément PLij d'une distance inférieure ou égale à la distance LP définie ci-dessus. Le point PLij+ 1 est commandé le long de la ligne de balayage comme l'élément lumineux PLij. 25 Dès que le point PLij+1 arrive au point de coordonnée xAil sur la ligne de balayage Li, il est activé, c'est-à-dire qu'il s'éclaire et le restera jusqu'à ce qu'il atteigne le point de coordonnée xAi2. Une succession d'éléments lumineux PLi,j ; PLi,j+1 ; PLi,j+z sur la ligne de balayage maintiendra ainsi la bande d'image AI;, éclairée et 30 cette bande d'image apparaîtra comme si elle était constituée par des points lumineux juxtaposés. L'image A est ainsi composée par une superposition de bandes d'image AIi+1, AIi+2..., ayant chacune des coordonnées de début et de fin dans la direction de la ligne de balayage (Li +1, Li + 2, ...) c'est-à- 35 dire la direction horizontale dans cet exemple. Pour les besoins de la description, on a supposé que l'image A était une image d'une seule couleur. Si cette image A est une image en plusieurs couleurs, il suffit de décomposer l'image A en trois images des couleurs élémentaires de la synthèse additive pour obtenir trois surfaces ou trois ensembles de sur-faces élémentaires comme la surface de l'image A décrite ci-dessus. Cha- que surface ou surface élémentaire de chaque sous image monochrome sera décomposée en bandes d'image balayées par des éléments lumineux de la couleur correspondante comme cela vient d'être décrit ci-dessus pour l'image monochrome A. En fait, pour une image en couleur, les éléments lumineux seront par exemple composés de trois points lumineux des trois couleurs fondamentales. Ces points lumineux seront commandés séparément pour être activés ou non le long de la ligne de balayage Li mais par des commandes séparées. Le point lumineux de la première couleur sera par exemple commandé en xAil et xAi2 comme cela a été décrit. Le second point sera commandé à des instants différents et le cas échéant plusieurs fois. Il en est de même du troisième point lumineux de la troisième cou-leur fondamentale. Selon un exemple de réalisation schématisé également à la figure 2, les éléments lumineux Pli, j sont composés par une succession de points lumineux ou de groupes de points lumineux PLi, l ; PLi,2 ; ..., PLij.. Dans la direction transversale, c'est-à-dire ici dans la direction de l'axe y, les poins lumineux qui décrivent les différentes lignes de balayage sont disposés en colonne ou selon une barre Bj occupant toute la hauteur de la surface d'affichage SA. Cette barre sera déplacée transversalement dans la direction horizontale à la vitesse v et les éléments lumineux ou points lumineux composant les éléments lumineux seront commandés sur chaque ligne de balayage (LI) en fonction des bandes d'image AIi à créer. La commande des éléments lumineux est schématisée par le chronogramme en créneau représenté sous la surface d'affichage et indiquant le niveau d'activation (1) des points lumineux PLi,j puis les bandes dans les images A, B, C suivant la ligne de balayage Li. L'analyse des images et les lignes de balayage ont été décrite ci-dessus comme dirigées dans la direction horizontale. Toute autre direction de balayage pourrait également être envisagée telle qu'un ba- layage par des lignes verticales ou des lignes inclinées par rapport à la di-rection horizontale. Enfin, suivant une autre variante, bien qu'en principe le balayage se fasse suivant une ligne et, dans le cas le plus simple, suivant une ligne droite, il peut également se faire avec un mouvement modulé transversalement par rapport à la ligne principale de balayage, de façon à générer dans le cadre de la persistance rétinienne, une bande d'image plus large que la seule trace de l'élément lumineux, par exemple pour évi- ter des effets de moiré. La figure 3 montre schématiquement un mode de réalisation pratique de la surface d'affichage d'une installation selon l'invention. La surface d'affichage est balayée par des barres portant des éléments lumineux. Ces barres sont montées sur un support, par exemple une bande sans fin, entrainé autour de deux systèmes de cylindres, pour faire défiler les barres et les éléments lumineux à la vitesse V balayant la surface d'affichage. Les éléments lumineux sont commandés en fonction de la trace qu'ils doivent laisser sur la surface d'affichage. A côté de ce mouvement de défilement continu, on peut éga- lement envisager un mouvement alternatif. 30 35 REVENDICATIONS1 °) Procédé d'affichage lumineux avec des diodes LED, pour afficher sur une surface d'affichage (SA), une affiche composée d'un ensemble d'images lumineuses (texte, graphisme), procédé caractérisé en ce qu' - on décompose chaque image (A, B, C) en bandes élémentaires (ATi, BTi, CTi) correspondant à des lignes de balayage (Li), - on génère une bande élémentaire par une succession de diodes LED (PLi,j) , * que l'on fait défiler dans la bande (AIi, BIi, CIi) à l'état allumé suivant les lignes de balayage (Li) et * l'intervalle (LP) entre deux diodes LED successives dans la bande étant égal ou inférieur à la distance (VAt) parcourue par une diode (PLi,j) pendant le temps de persistance rétinienne (At). 2°) Procédé d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les diodes LED (PLi,j) sont commandés à l'état allumé à une fréquence donnée. 3°) Procédé d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les diodes LED (PLi,j) sont réparties en lignes transversales à leur direction de défilement pour parcourir la surface d'affichage (SA). 25 4°) Procédé d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fait défiler les diodes LED dans la direction horizontale ou dans la di-rection verticale suivant un trajet rectiligne. 5°) Procédé d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on entraîne les diodes LED suivant un mouvement continu en boucle ou un mouvement discontinu en va et vient. 6°) Procédé d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on déplace les diodes suivant une direction principale de mouvement (Li) avec modulation transversale pour décrire des bandes de largeur supérieure à la trace d'une diode suivant sa direction principale. 7°) Installation d'affichage lumineux à diodes LED, caractérisée en ce qu' elle comprend A- une surface d'affichage (SA) pour afficher des images lumineuses (A, B, C) (texte, graphisme), B- des moyens d'affichage comprenant - des éléments lumineux mobiles (PLi,j) commandés, à une ou plu-sieurs couleurs, notamment les couleurs fondamentales pour une synthèse additive des couleurs, - des moyens de déplacement des éléments lumineux le long de lignes 15 de balayage (Li) décrivant la surface d'affichage (SA), - des moyens de commande de l'activation des éléments lumineux suivant leur position sur la surface d'affichage pour décrire des bandes d'image, C- des moyens de gestion (110) contenant en mémoire (120), 20 l'enregistrement des paramètres (A, B, C), - les coordonnées des images (les limites du contour des images), - les couleurs des images, - et générant les signaux de commande envoyés à des moyens de commande (130) pour activer des éléments lumineux et de leurs 25 mouvements, D- des moyens d'analyse pour analyser les modèles d'images à afficher et les décomposer en bandes d'image (AIi, BIi, CIi) à recomposer sur la surface d'affichage par le défilement des éléments lumineux. 30 8°) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les éléments lumineux sont regroupés sous la forme d'ensembles constituant des barres entraînées par des moyens de déplacement, les éléments lumineux d'une même ligne de balayage sur les barres successives étant 35 distants d'un intervalle correspondant au plus à la distance parcourue par une diode sur la ligne de balayage pendant le temps de persistance rétinienne. 2929742 io 9°) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les éléments lumineux se composent de trois points lumineux correspondant aux trois couleurs fondamentales pour la synthèse additive des cou-5 leurs. 10°) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les barres sont entraînées par le moyen d'entraînement suivant un mouvement continu en boucle ou suivant un mouvement alternatif.