Brevet FR2986878A1 — publié le 20130816

- 1 - DESCRIPTION L'invention concerne un procédé de génération de lumière d'une température de couleur ou coloration souhaitée au moyen d'au moins une diode électroluminescente (LED) émettant une lumière rouge, d'au moins une diode électroluminescente émettant une lumière verte, d'au moins une diode électroluminescente émettant une lumière bleue et d'au moins une diode électroluminescente émettant une lumière blanche. Selon l'état de la technique, on connaît du document US 6,552,495 B1 un procédé de génération de lumière d'une température de couleur souhaitée dans lequel on utilise comme sources de lumière des diodes électroluminescentes qui émettent une lumière rouge, verte et bleue. Pour régler la température de couleur souhaitée, on détermine un point chromatique correspondant à la température de couleur souhaitée dans le diagramme d'espace chromatique normalisé CIE. On détermine ensuite pour la LED r (rouge) l'autre point chromatique correspondant à celui-ci dans le diagramme d'espace chromatique normalisé CIE. Il résulte de l'inverse de la distance entre l'autre point chromatique de la LED r et le point chromatique une première valeur de pondération Wl r pour la LED r. On détermine de même d'autres premières valeurs de pondération W1 _g et Wl b pour la LED g (verte) et pour la LED b (bleue). Le procédé de détermination des premières valeurs de pondération au moyen d'une LED r, d'une LED g et d'une LED b est aussi appelé « algorithme RGB ». Dans le cas de l'utilisation de l'algorithme RGB, l'indice de rendu des couleurs ou valeur CRI dépend des caractéristiques des LED et de la solution de l'algorithme RGB. Pour un point chromatique donné, la valeur CRI n'est pas constante sur le spectre des températures de couleur. Par ailleurs, les valeurs maximales de la valeur CRI atteignent à peine plus de 90 %. Pour surmonter cet inconvénient, on connaît des documents DE 10 2008 016 756 Al et WO 2006/109237 Al un algorithme appelé « algorithme RGBW » dans lequel on utilise une diode électroluminescente LED w émettant une lumière blanche en plus de la LED r, de la LED g et de la LED b. Selon l'algorithme RGBW, on détermine, comme avec l'algorithme RGB, des valeurs de pondération entre les autres points chromatiques des LED respectives et le point chromatique correspondant à - 2 - la couleur souhaitée. L'utilisation de l'algorithme RGBW permet d'atteindre des valeurs CRI supérieures à 90 % sur de larges plages du spectre des températures de couleur. Mais les valeurs CRI tombent cependant à un minimum nettement inférieur à 90 % dans un intervalle de températures de couleur compris entre 3800 et 5000 K. Le but de l'invention est d'indiquer un procédé permettant de générer, au moyen de diodes électroluminescentes (LED), une lumière d'une température de couleur souhaitée ayant une valeur CRI élevée et en grande partie constante dans le spectre des températures de couleur. Ce but est atteint par l'invention, grâce à un procédé de génération de lumière d'une température de couleur souhaitée au moyen d'au moins une diode électroluminescente LED r émettant une lumière rouge, d'au moins une diode électroluminescente LED g émettant une lumière verte, d'au moins une diode électroluminescente LED b émettant 15 une lumière bleue et d'au moins une diode électroluminescente LED w émettant une lumière blanche, lequel procédé présente les étapes suivantes : détermination d'un point chromatique de la lumière dans le diagramme d'espace chromatique normalisé CIE ; détermination de premières valeurs de pondération Wl r, 20 W1 g, W1 _b par rapport à d'autres points chromatiques pour la LED r, la LED g et la LED b au moyen de l'algorithme RGB, une première valeur de pondération pour la LED w étant nulle ; détermination de deuxièmes valeurs de pondération W2 r, W2 g, W2 _b et W2 _w par rapport aux autres points chromatiques pour la 25 LED r, la LED g, la LED b et la LED w au moyen de l'algorithme RGBW ; calcul d'un facteur à partir de la deuxième valeur de pondération W2 r selon la formule suivante : K = A - W2 r, dans laquelle A est un nombre réel compris entre 0,3 et 0,5 ; et 30 calcul de facteurs de pondération totale WG r, WG g, WG _b et WG _w pour la LED r, la LED g, la LED b et la LED w selon la relation suivante : WG r=W1 r*K+W2 r WG_g = Wl g * K + W2 g 35 WG b=W1 b*K+ W2 b WG w=W1 w*K+W2 w. - 3 - On entend de façon générale par l'expression « diagramme d'espace chromatique normalisé CIE» un système d'espace chromatique normalisé dans lequel les valeurs chromatiques normalisées sont définies et indiquées dans un modèle chromatique additif présentant trois composantes. Il peut s'agir en particulier du système d'espace chromatique CIELUV de 1976, du système de valence normalisé CIE (CIE 1931), de l'espace chromatique CIELAB ou analogue. On utilise dans la présente invention de préférence le système d'espace chromatique CIELUV dans lequel les points chromatiques sont définis par des valeurs u' et y' dans le plan de chromaticité u'v'. Selon le procédé selon l'invention, il est proposé de combiner entre elles les premières valeurs de pondération déterminées de manière classique selon l'algorithme RGB et les deuxièmes valeurs de pondération déterminées de manière classique selon l'algorithme RGBW, les premières valeurs de pondération étant multipliées chacune par un facteur K, lequel résulte de la soustraction de la deuxième valeur de pondération pour la LED r d'un nombre A qui est choisi dans la plage comprise entre 0,3 et 0,5. Les facteurs de pondération totale qui en résultent pour les LED respectives aboutissent à une température de couleur dont la valeur CRI est en grande partie constante dans le spectre des températures de couleur et qui se situe au-dessus de 90 % sur de larges plages. La valeur CRI atteint même des valeurs allant jusqu'à 96 % en cas d'application du procédé selon l'invention. Il est ainsi possible, en utilisant des LED rouges, vertes, bleues et blanches, de générer de la lumière avec une qualité élevée de rendu des couleurs. Une telle lumière est ressentie par l'homme comme étant particulièrement agréable parce qu'elle correspond en grande partie à la lumière du soleil qui présente un CRI de 100 %. Selon un mode de réalisation avantageux, le nombre A est un nombre réel compris entre 0,35 et 0,45, de préférence on choisit pour le nombre A la valeur 0,4. Le facteur K qui en résulte produit des valeurs CRI particulièrement élevées et en grande partie constantes en ce qui concerne la température de couleur. De manière avantageuse, les valeurs de pondération sont obtenues à partir de l'inverse de la distance du point chromatique à l'autre 35 point chromatique de la LED respective. De manière avantageuse, des valeurs de modulation de courant ou de largeur d'impulsion pour la commande des LED respectives sont - 4 - générées à partir des valeurs de pondération totale correspondantes déterminées selon l'invention. Des dispositifs de commande correspondants, qui permettent de commander des LED au moyen des valeurs de modulation de courant ou de largeur d'impulsion, sont connus dans l'état de la technique et de l'homme du métier. Un exemple de réalisation de l'invention est expliqué ci-après plus en détail à l'aide des dessins. Sont montrés : fig. 1 un diagramme d'espace chromatique CIELUV, fig. 2 un détail agrandi du diagramme d'espace chromatique 10 CIELUV selon la fig. 1, fig. 3 la valeur CRI en fonction de la température de couleur selon l'algorithme RGBW et fig. 4 la valeur CRI en fonction de la température de couleur selon le procédé selon l'invention. 15 Le procédé selon l'invention est décrit à l'aide de valeurs de pondération utilisées pour déterminer le rapport de modulation de largeur d'impulsion pour une LED r, une LED g, une LED b et une LED w. Il est applicable de la même manière pour déterminer des valeurs de pondération pour le courant et analogue. 20 Dans une première étape, le point chromatique correspondant à la température de couleur souhaitée est avantageusement placé dans le diagramme d'espace chromatique CIELUV. Le point chromatique souhaité est désigné par la référence POI sur les fig. 1 et 2. Dans une deuxième étape, les autres points chromatiques 25 correspondant aux LED sont placés. La référence ne désigne l'autre point chromatique de la LED w, la référence oc l'autre point chromatique de la LED b, la référence ncc l'autre point chromatique de la LED r et la référence rc l'autre point chromatique de la LED g. Dans une troisième étape, selon l'algorithme RGBW, on 30 considère à présent le sous-triangle dans lequel se situe le point chromatique POI. Ce sous-triangle est représenté sur la fig. 2. Le sous-triangle contient dans tous les cas le point chromatique de la diode w, c'est-à-dire qu'un des autres points chromatiques des autres LED est négligé. Dans une quatrième étape, on détermine le rapport de 35 modulation de largeur d'impulsion avec normalisation à 1 pour les trois LED qui forment le sous-triangle. Dans l'exemple représenté sur la fig. 2, il s'agit de la LED w, de la LED b et de la LED r. Comme il est visible sur la - 5 - fig. 2, la distance entre le point chromatique POI et l'autre point chromatique de la LED w est la plus faible. Par conséquent, l'inverse de la distance est ici le plus grand. Cette valeur est normalisée à 1. Les autres valeurs pour les autres points chromatiques oc et ncc ressortent, en tenant compte de la normalisation, à 0,4 (oc) et 0,3 (ncc) pour la LED b et la LED r. Dans une cinquième étape, on détermine à présent selon l'algorithme RGB, de la même manière, de nouveau trois valeurs de modulation de largeur d'impulsion. Pour ce faire, les autres points chromatiques pour la LED r, la LED g et la LED b sont placés dans le diagramme d'espace chromatique. Le point chromatique POI souhaité est de nouveau placé dans le diagramme d'espace chromatique et des valeurs de pondération sont déterminées de manière analogue. Dans une sixième étape, des valeurs de pondération totale sont 15 déterminées en tenant compte du facteur K. Exemple : Algorithme RGB : W1 r= 0,853 ; W1 g = 1 ; W1 b = 0,168 ; W1 w = 0 Algorithme RGBW : 20 W2 r = 0,06 ; W2 _g = 0 ; W2 _b = 0,0526 ; W2 _w = 1 K = 0,4 - W2 r = 0,4 - 0,06 = 0,34 Calcul : WG r = 0,34 * 0,853 + 0,06 = 0,35 WG g = 0,34 * 1 + 0 = 0,34 25 WG b = 0,34 * 0,168 + 0,0526 = 0,11 WG w = 0,34 * 0 + 1 = 1 On obtient pour les facteurs de pondération déterminés selon l'algorithme RGB une valeur CRI de 81 % pour le point chromatique POI. On obtient pour les facteurs de pondération déterminés selon 30 l'algorithme RGBW une valeur CRI de 87 % pour le point chromatique POI. On obtient pour les facteurs de pondération totale calculés selon le procédé selon l'invention une valeur CRI de 94,6 % pour le point chromatique POI. 35 Les fig. 3 et 4 montrent chaque fois la valeur CRI en fonction de la température de couleur pour trois combinaisons différentes de LED classiques. La fig. 3 montre la dépendance de la température de couleur en - 6 - cas d'utilisation de l'algorithme RGBW. Les valeurs CRI présentent ici un minimum au voisinage de 4500 K. Les valeurs CRI y sont comprises entre 85 et 88 %. La fig. 4 montre également la valeur CRI en fonction de la 5 température de couleur pour différentes combinaisons de LED disponibles dans le commerce, le procédé selon l'invention ayant été utilisé ici. Comme il est ressort clairement de la fig. 4, les valeurs CRI ne présentent ici pas de minimum dans la plage de température de couleur voisine de 4500 K. Au-dessus d'une température de couleur de 3500 K, la valeur CRI est toujours 10 supérieure à 88 % et atteint des valeurs légèrement supérieures à 96 %. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour 15 autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de génération de lumière d'une température de couleur ou coloration souhaitée au moyen d'au moins une diode électroluminescente LED r émettant une lumière rouge, d'au moins une diode électroluminescente LED g émettant une lumière verte, d'au moins une diode électroluminescente LED b émettant une lumière bleue et d'au moins une diode électroluminescente LED w émettant une lumière blanche, procédé caractérisé en ce qu'il présente les étapes suivantes : détermination d'un point chromatique (POI) de la lumière dans le diagramme d'espace chromatique normalisé CIE ; détermination de premières valeurs de pondération W1 r, W1 g, WI _b par rapport à d'autres points chromatiques pour la LED r, la LED g et la LED b au moyen de l'algorithme RGB, une première valeur de pondération pour la LED w étant nulle ; détermination de deuxièmes valeurs de pondération W2 r, 15 W2 g, W2 _b et W2 w par rapport aux autres points chromatiques (oc, ncc, rc, nc) pour la LED r, la LED g, la LED b et la LED w au moyen de l'algorithme RGBW ; calcul d'un facteur K à partir de la deuxième valeur de pondération W2 r selon la formule suivante : 20 K = A - W2 r, dans laquelle A est un nombre réel compris entre 0,3 et 0,5 ; et calcul de facteurs de pondération totale WG r, WG g, WG b et WG w pour la LED r, la LED g, la LED b et la LED w selon la relation suivante : 25 WG r = W1 r * K + W2 r WG_g = W1 g * K + W2 g WG b = W1 b * K + W2 b WG w = W1 w * K + W2 w 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que A est 30 un nombre réel compris entre 0,35 et 0,45, de préférence égal à 0,4. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les valeurs de pondération (W1 r, W1 g, W1 b, W2 r, W2 g, W2 b, W2 w) sont obtenues à partir de l'inverse de la- 8 - distance du point chromatique (POI) à l'autre point chromatique (oc, nc, rc, ncc) de la LED respective (LED r, LED g, LED b, LED w). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des valeurs de modulation de courant ou de largeur d'impulsion pour la commande de la LED respective (LED r, LED g, LED b, LED w) sont générées à partir des valeurs de pondération totale (WG r, WG g, WG b, WG w) correspondantes.