Brevet FR3046512A1 — publié le 20170707

Récepteur photovoltaïque optimisé pour la communication par lumière codée Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte aux dispositifs de communication par lumière codée de 5 type VLC (acronyme pour « Visible Light Communication ») aussi connue sous le nom de LiFi (acronyme de « Light-Fidelity » en terminologie anglo-saxonne) et plus particulièrement en rapport avec les performances du récepteur optique qui participe entre autre au débit de la communication. Etat de la technique 10 Les dispositifs de communication par la lumière codée (VLC ou LiFi) utilisent la lumière pour transmettre une information entre deux points distants. Un système de communication par la lumière codée est composé en général d'une source de lumière comprenant au moins une diode électroluminescente (communément désignée par son acronyme anglais « LED ») et un récepteur de lumière de type photorécepteur. La ou les LEDs peuvent posséder une double fonction, à la fois 15 d'éclairage et de communication d'informations codées. Les LEDs peuvent être : - des LEDs émettant une lumière blanche composées d'une puce bleue et associées à un luminophore, - des LEDs émettant une couleur spécifique composée d'une ou de plusieurs puces de couleurs, 20 - des LEDs émettant dans l'infra-rouge ou l'ultra-violet de façon imperceptible à Les LEDs émettent un flux lumineux avec un spectre d'émission caractéristique, différent du spectre de la lumière naturelle. Les flux lumineux sont mesurés en Lux, mais pour faire la distinction avec la lumière naturelle, les flux lumineux des LEDs dont la lumière est codée sont dénommés Lux LiFi. Le Lux LiFi est donc l'unité de mesure du flux lumineux mesuré à partir d'un 25 luxmètre lorsque la lumière utilisée est modulée et générée par des LEDs. Les niveaux d'éclairement qui sont utilisés pour les communications LiFi sont en général de trois types : Le « faible flux LiFi » qui est un flux lumineux inférieur à 400 Lux LiFi. Le « flux LiFi moyen » qui est un flux lumineux compris entre 400 et 10 000 Lux LiFi. Le « fort flux LiFi » qui est un flux lumineux supérieur à 10 000 Lux LiFi. 30 Les LEDs fournissent un signal lumineux dans les gammes de longueur d'onde du visible (LiFi), de l'infrarouge (IR) et de l'ultraviolet (UV), dont l'intensité est modulée en fonction de l'information à transmettre. L'émission des LEDs dans le spectre visible (LiFi) a l'avantage de permettre une double fonction à la fois d'éclairage et de transmission des données, et les caractéristiques physiques des LEDs permettent d'envisager des débits de l'ordre de quelques 35 centaines de mégabits par seconde pour des systèmes dédiés. La plupart des photo-détecteurs existants associés à un système de traitement de l'information permet d'analyser la variation de l'amplitude du signal lumineux reçu et d'en déduire l'information transmise. La plupart des surfaces photovoltaïques sont aussi des photorécepteurs qui 3046512 2 restituent les variations du signal optique reçu en variations du signal électrique généré. D'une manière générale, les systèmes de réception LiFi reçoivent les lumières issues de toutes les directions de l'espace sans distinction, qu'il s'agisse de la lumière ambiante ou de la lumière modulée émise par les LEDs d'un émetteur LiFi. Mais un problème technique se pose alors car la plupart des photorécepteurs connus sont très sensibles à la lumière ambiante et saturent rapidement en présence d'un fort flux lumineux ambiant. De ce fait, ils ne permettent plus de retranscrire la variation de l'intensité lumineuse du signal LiFi lorsque la saturation s'installe. Ces photorécepteurs restent de très bons récepteurs tant que le flux LiFi n'est pas trop élevé ( REVENDICATIONS1- Dispositif de communication par lumière codée dont la communication présente un rapport signal sur bruit initial noté SNR1, ce dispositif comprenant au moins : - un récepteur de lumière de type photorécepteur (2) comportant une anode (18 ou 22) et une cathode (19 ou 24) et présentant une résistance de shunt initiale de valeur Rsh1, - une source de lumière (1) codée porteuse d'un signal, - une source de lumière non codée (3), ledit dispositif étant caractérisé en ce que lesdites anode (18 ou 22) et cathode (19 ou 24) sont court-circuitées par au moins une résistance de court-circuit (Rp, 20 ou 26) de valeur Rsh2, choisie de manière que la nouvelle valeur de la résistance de shunt dudit photorécepteur (2,C1,C2) notée Rsh3 et résultant de la connexion de la résistance de shunt initiale Rsh1 et de la résistance de court-circuit (Rp, 20 ou 26) est inférieure à la valeur initiale Rsh1, et en ce que le nouveau rapport signal sur bruit résultant SNR2 dudit dispositif de communication pourvu de la résistance de court-circuit (Rp; 20,26) reste sensiblement égal au rapport signal sur bruit initial SNR1, même lors de l'augmentation de l'intensité de ladite lumière non codée (3). 2 - Dispositif de communication par lumière codée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source de lumière (1) codée est codée soit en amplitude ou en phase dans le cas d'une source cohérente, soit par la variation de son intensité lumineuse dans le cas d'une source incohérente. 3 - Dispositif de communication par lumière codée selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit photorécepteur (2) est une cellule photovoltaïque (C1 ou C2) qui peut être de tous types, par exemple de type silicium cristallin, ou silicium amorphe ou un empilement de couches minces photosensibles. 4 - Dispositif de communication par lumière codée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit photorécepteur (2) est semi-transparent (C2) et est composé d'un réseau de cellules photovoltaïques (S1,S2,S3) espacées par des zones de transparence (21a,21b). 5 - Dispositif de communication par lumière codée selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite résistance de court-circuit (Rp,26) n'est positionnée que sur une proportion de P% des cellules photovoltaïques (S1,S2) dudit réseau de cellules, de sorte que la résistance de shunt globale du photodétecteur (C2) est en rapport avec cette dite proportion P%. 6 - Dispositif de communication par lumière codée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance de court-circuit (Rp) est une jonction de type filaire ou une surface 3046512 10 imprimée, ladite jonction étant composée de tous types de matériaux conducteurs ou semiconducteùrs. .7 - Dispositif de communication par lumière codée selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que la lumière non codée (3) est la lumière naturelle du soleil ou une lumière artificielle issue de tous types de lampe comme par exemple des LED (Light Emissive Diode), des tubes Fluorescents, des lampes à incandescence, ou à vapeur de Sodium. 8 - Dispositif de communication par lumière codée selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que ledit photorécepteur (2) comprend en outre au moins une lentille optique ou un élément optique diffractif ou non, apte à concentrer un rayonnement lumineux sur ou entre des surfaces actives dudit photorécepteur (2) 9 - Appareils mobiles, caractérisés en ce qu'ils intègrent un dispositif de communication par lumière 15 codée selon l'une quelconque des revendications précédentes, comme par exemple les téléphones portables ou les GPS. 10 - Surfaces semi-transparentes, caractérisées en ce qu'elles intègrent un dispositif de communication selon la revendication 4, comme par exemple les vitres de tous les types de 20 bâtiments, les vitres de tous les types de véhicules de transport et tous les types d'écrans à affichage électronique. 25 30 35