Brevet FR3019268A1 — publié le 20151002

La présente invention concerne un dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance d'un système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage. L'utilisation de systèmes d'éclairage pour la transmission de données permet la transmission d'informations. Ces informations peuvent être transmises dans les bâtiments, dans des véhicules tels que par exemple des transports en commun ou par des dispositifs d'éclairage public. On pourrait peut-être étendre: automobiles, avions, trains, éclairage public. Le Li-Fi ou LiFi est une technologie de communication sans fil basée sur l'utilisation de la lumière visible comprise entre la couleur bleue (450nm) et la couleur rouge (760nm). Le principe du LiFi repose sur l'envoi de données par la modulation des sources de lumière selon un protocole standardisé. L'association d'une technologie telle que le LIFI à une source lumineuse dont l'intensité est variable n'est pas simple à implémenter en ce sens que les fréquences utilisées pour la modulation des données et celles utilisées pour faire varier l'intensité lumineuse délivrée par la source lumineuse sont proches sinon se superposent. Il devient alors difficile pour un récepteur de faire la distinction entre les données transmises et modulées et les variations de l'intensité lumineuse délivrée. La présente invention a pour but de proposer un dispositif qui permet à la fois la transmission de données avec un système d'éclairage dont l'intensité lumineuse d'ambiance peut être définie par un utilisateur. A cette fin, selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance d'un système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage, caractérisé en ce que le dispositif comporte : - des moyens pour faire varier le courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage, - des moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation de l'intensité lumineuse du système 30 d'éclairage. Ainsi, il est possible de proposer un dispositif qui permet à la fois la transmission de données avec un système d'éclairage dont l'intensité lumineuse d'ambiance peut être définie par un utilisateur. Selon un mode particulier de l'invention, le dispositif de commande comporte un amplificateur et les moyens pour faire varier le courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage sont placés en entrée de l'amplificateur et les moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation du courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage sont placés en sortie de l'amplificateur. Ainsi, les contraintes sur l'amplificateur opérationnel sont limitées par rapport à une solution dans laquelle les données modulées seraient placés en entrée de l'amplificateur. Le coût du dispositif est ainsi réduit. Selon un mode particulier de l'invention, les moyens pour faire varier le courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage comportent : - un commutateur commandé avec un signal modulé selon une modulation en largeur d'impulsion ; - un condensateur pour filtrer un signal délivré par le commutateur pour obtenir un signal continu. Selon un mode particulier de l'invention, les moyens pour faire varier le courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage comportent au moins un convertisseur numérique analogique. Selon un mode particulier de l'invention, les moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage comportent : - un commutateur commandé avec un signal modulé selon une modulation en largeur d'impulsion ; - deux résistances pour fixer les variations d'amplitude du courant continu modulé délivré au système d'éclairage. Selon un mode particulier de l'invention, les moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage comportent un transformateur. L'invention concerne aussi un système d'éclairage caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 représente un exemple d'un système d'éclairage d'intensité lumineuse variable et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage ; la Fig. 2 représente un dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage; la Fig. 3 représente un exemple d'un module de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage. La Fig. 1 représente un exemple d'un système d'éclairage d'intensité lumineuse variable et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse. Le système d'éclairage 10 est par exemple constitué d'une pluralité de rampes 15a à 15d constituées de diodes électroluminescentes LED formant une dalle lumineuse. Le contrôle de l'intensité lumineuse fournie par la dalle lumineuse est commandé par un dispositif 20 de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse. Dans la Fig. 1, le dispositif 20 de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse est inclus dans le système d'éclairage et est par exemple, monté sur le circuit imprimé sur lequel sont montées les diodes électroluminescentes. La Fig. 2 représente un dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse. Le dispositif 20 de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse comprend : - un processeur, micro-processeur, microcontrôleur 200 ; - une mémoire volatile 203 ; - une mémoire non volatile 202; - éventuellement, un lecteur 204 de medium de stockage, tel qu'un lecteur de carte SD (Secure Digital Card en anglais ou Carte Numérique Sécurisée en français) ou un disque dur pour mémoriser les données à transmettre par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse ; - une interface 205 avec un réseau de communication, comme par exemple un réseau Wi-Fi (marque déposée) ou un réseau filaire permettant de recevoir les données à transférer par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse; - une interface 206 permettant à un utilisateur de régler l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage ; - un module de commande 207 de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage en fonction d'une commande de l'utilisateur et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse ; - un bus de communication reliant le processeur 200 à la mémoire ROM 203, à 20 la mémoire RAM 203, au lecteur de médium de stockage 204, à l'interface 205 avec le réseau de communication, à l'interface 206 et au module de commande 207. Le processeur 200 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la mémoire volatile 203 à partir de la mémoire non volatile 202, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'une carte SD ou autre, ou d'un 25 réseau de communication. Lorsque le dispositif 20 de commande de l'intensité lumineuse du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse est mis sous tension, le processeur 200 est capable de lire de la mémoire volatile 203 des instructions et de les exécuter de manière à fournir les données au module de commande 207 pour une transmission de 30 celle-ci et de fournir les signaux de commande correspondant à l'intensité lumineuse d'ambiance souhaitée. Le dispositif 20 de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse peut être implémenté sous forme d'un DSP (Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un microcontrôleur ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gate Array en anglais ou Matrice de Portes Programmable sur le Terrain en français) ou un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français). La Fig. 3 représente un exemple d'un module de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse. Le module 20 de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse comporte un amplificateur opérationnel Ampl dont les signaux à son entrée sont uniquement représentatifs d'une commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et dont les signaux de sortie sont modulés pour le transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse. La commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage est analogique, c'est-à-dire que l'intensité du courant continu délivré aux diodes électroluminescentes varie de manière à suivre une commande donnée par un utilisateur. Dans l'exemple de la Fig. 3, les signaux représentatifs d'une commande de l'intensité lumineuse du système d'éclairage sont un signal modulé en largeur d'impulsions (en anglais : Pulse Width Modulation) qui est filtré par un condensateur Cl de manière à délivrer sur l'entrée positive de l'amplificateur Ampl une tension continue. Il est à remarquer ici que d'éventuelles fluctuations de la tension après un filtrage par le condensateur Cl peuvent exister. Ces fluctuations, ayant une moyenne nulle n'ont aucun effet sur l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage. Le signal modulé en largeur d'impulsion PWM1 commande un interrupteur Ti tel qu'un transistor. Une première terminaison de l'interrupteur Ti est reliée à l'alimentation du système d'éclairage. Une seconde terminaison de l'interrupteur Ti est reliée à une première terminaison d'une résistance R1. La seconde terminaison de la résistance R1 est reliée à une première terminaison d'une résistance R2, à une première terminaison d'un condensateur Cl et à l'entrée positive de l'amplificateur Ampl. La seconde terminaison de la résistance R2 ainsi que la seconde terminaison du condensateur Cl sont à la masse de l'alimentation du système d'éclairage. Le rapport entre les résistances R1 et R2 permet de calibrer le courant maximal délivré aux diodes électroluminescentes. Les valeurs du condensateur des résistances R1 et R2 C2 sont déterminées de manière à fournir à l'entrée positive de l'amplificateur Ampl une tension continue. Il est à remarquer ici qu'en variante le commutateur Ti et le condensateur Cl peuvent être remplacés par un convertisseur numérique analogique. La sortie de l'amplificateur Ampl est reliée à un transistor T2. La sortie de l'amplificateur Ampl est reliée à un transistor T3. Une première terminaison du transistor T2 est reliée à l'entrée négative de l'amplificateur Ampl et à une première terminaison d'une résistance R3. Une seconde terminaison du transistor T2 est reliée à une cathode d'au moins une diode électroluminescente Dl . Dans la Fig. 3, seulement deux diodes électroluminescentes Dl et D2 sont représentées. Bien entendu, la source lumineuse comporte un nombre plus important de diodes branchées en série et/ou en parallèle. L'anode de la diode Dl est reliée à la cathode de la diode D2 et l'anode de la diode D2 est reliée à l'alimentation du système d'éclairage. Une première terminaison du transistor T3 est reliée à la cathode de la diode Dl. Une seconde terminaison du transistor T3 est reliée à une première terminaison d'une résistance R4. Une seconde terminaison de la résistance R4 est reliée à une première terminaison d'un interrupteur T4, tel qu'un transistor. Une seconde terminaison de l'interrupteur T4, une seconde terminaison de la résistance R3 sont reliées à la masse de l'alimentation du système d'éclairage. Le rapport des valeurs de résistances R3 et R4 permet de déterminer l'amplitude des variations d'amplitude des signaux représentatifs des données transmises par modulation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse. La commande PWM2 de l'interrupteur T4 est un signal modulé en largeur d'impulsion. Il est à remarquer ici qu'en variante, l'interrupteur T4 peut être remplacé par un transformateur ou l'interrupteur T4 et les résistances R3 et R4 peuvent être remplacées par un miroir de courant. Il est à remarquer ici que dans d'autres modes d'implémentation, on peut appliquer d'autres types de modulation telle que par exemple une modulation OFDM (en anglais Orthogonal frequency-division multiplexing) qui est un procédé de codage de signaux numériques par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier et particulièrement la combinaison de différents modes de réalisation de la présente invention. REVENDICATIONS1) Dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance d'un système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage, caractérisé en ce que le dispositif comporte : - des moyens pour faire varier le courant continu, délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage, - des moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation de l'intensité lumineuse du système d' éclairage. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte un amplificateur et en ce que les moyens pour faire varier le courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage sont placés en entrée de l'amplificateur et les moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage sont placés en sortie de l'amplificateur. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier le courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage comportent : - un commutateur commandé avec un signal modulé selon une modulation en largeur d'impulsion ; - un condensateur pour filtrer un signal délivré par le commutateur pour obtenir un signal continu. 4) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier le courant continu délivré au système d'éclairage pour faire varier l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage comportent au moins un convertisseur numérique analogique. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage comportent : - un commutateur commandé avec un signal modulé selon une modulation en largeur d'impulsion ; - deux résistances pour fixer les variations d'amplitude du courant continu modulé délivré au système d'éclairage. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage comportent au moins un transformateur ou un miroir de courant. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour moduler le courant continu délivré au système d'éclairage pour transférer les données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage sont commandés avec un signal modulé selon une modulation OFDM. 8) Système d'éclairage caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande de l'intensité lumineuse d'ambiance du système d'éclairage et de transfert de données par modulation de l'intensité lumineuse du système d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.