Brevet FR3041207A1 — publié le 20170317

Dispositif lumineux comportant un étage de conversion d'alimentation L'invention a trait au domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse, notamment pour véhicule automobile. Dans le domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse pour véhicules automobiles, il devient de plus en plus courant d'utiliser des sources lumineuses à composants semiconducteurs électroluminescents, par exemple des diodes électroluminescentes, LED. Un composant LED émet des rayons lumineux lorsqu'une tension d'une valeur au moins égale à une valeur seuil appelée tension directe est appliquée à ces bornes. La valeur de cette tension directe pour des LEDs utilisées dans le domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse est comprise entre 3 et 4 Volt. De manière connue, plusieurs LEDs d'un module lumineux d'un dispositif lumineux pour un véhicule automobile sont montées en série et alimentées par une source d'alimentation électrique du véhicule automobile. Une batterie de véhicule automobile délivre traditionnellement une alimentation d'une tension de 12 Volt. Toutefois, du fait de la multiplicité de besoins électriques des différents organes du véhicule, la stabilité de la tension délivrée au module lumineux n'est pas assurée et cette tension délivrée peut chuter à 6 Volt. Ainsi, afin de garantir que cette tension délivrée au module lumineux soit en tout temps supérieure à la somme des tensions directes des LEDs montées en série, et donc de garantir l'émission de lumière par le module lumineux, il est connu d'équiper le dispositif lumineux d'un convertisseur comprenant un étage de conversion de type élévateur de tension. En outre, le flux lumineux d'une LED étant dépendant du courant traversant la LED, il est également connu d'équiper le convertisseur d'un étage supplémentaire de régulation de courant, sous la forme d'un abaisseur de tension. Ce type d'architecture électrique présente toutefois l'inconvénient d'entrainer d'importantes pertes de puissance électrique, du fait des limites de rendement des différents étages de conversion. Il existe donc un besoin d'une architecture électrique présentant une efficacité supérieure à celle de l'architecture traditionnelle précédemment décrite. 3041207 2 En outre, ce type d'architecture électrique n'est plus adapté à des véhicules de type électriques ou hybrides, dont les sources d'alimentations délivrent des tensions de 48V afin de répondre aux besoins considérables de ces véhicules. 5 L'invention a donc pour objectif de proposer un dispositif lumineux dont l'architecture électrique présente un rendement supérieur à celui d'une architecture à deux étages élévateur et abaisseur et qui soit adaptée à des véhicules électriques ou hybrides. L'invention a pour objet un dispositif lumineux, notamment d'éclairage et/ou de 10 signalisation, pour un véhicule automobile, notamment de type électrique ou hybride, comprenant : - au moins un module lumineux apte à réaliser au moins une fonction lumineuse prédéterminée lorsque le module lumineux est alimenté électriquement, - au moins un dispositif de pilotage d'une alimentation électrique délivrée par une 15 source d'alimentation électrique, ce ou chaque dispositif de pilotage étant associé audit ou à l'un des modules lumineux et étant apte à recevoir et à convertir ladite alimentation électrique délivrée en une alimentation dédiée à la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée par le module lumineux associé, caractérisé en ce que le ou chaque dispositif de pilotage comprend un unique étage de 20 conversion d'alimentation. Dans la mesure où les véhicules électriques ou hybrides comportent une source d'alimentation électrique capable de délivrer une alimentation d'une tension bien supérieure à celle délivrée par les véhicules traditionnels, l'étage de conversion d'alimentation par 25 élévation de tension afin de garantir l'émission de lumière par le module lumineux devient donc obsolète. La suppression de cet étage permet donc d'augmenter l'efficacité du dispositif de pilotage, qui ne comporte en effet plus qu'un seul étage de conversion d'alimentation afin d'assurer la régulation en courant du module lumineux. 30 Il est clair que l'invention peut être adaptée à un dispositif lumineux comportant plusieurs modules lumineux, chacun étant apte à émettre sélectivement une ou plusieurs fonctions lumineuses prédéterminées. Dans ce cas, le dispositif lumineux comporte plusieurs dispositifs de pilotage, chaque dispositif de pilotage étant associé à l'un des modules lumineux afin d'assurer la régulation en courant de ce module lumineux. 3041207 3 De manière non exhaustive, la ou les fonctions lumineuses prédéterminées peuvent être choisies parmi les fonctions suivantes : - éclairage de route, 5 - éclairage de croisement, - feu diurne, - feu de position. L'étage de conversion d'alimentation régule l'alimentation délivrée au module lumineux, 10 c'est-à-dire que cette alimentation est convertie en une alimentation de tension constante, par exemple fournie par un réseau d'alimentation du véhicule, en un courant constant adapté et dédié à la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée par le module lumineux associé. Eventuellement, le convertisseur peut comporter des moyens de découpage du courant fourni par l'étage de conversion d'alimentation. Ces moyens de découplage sont 15 aptes à moduler ce courant constant par une modulation à largeur d'impulsion, ou PWM de l'anglais Pulse Width Modulation. L'établissement d'un rapport cyclique prédéterminé de la modulation permet de maitriser le flux lumineux émis par la source lumineuse de sorte à atteindre le flux lumineux nécessaire à la réalisation de la fonction lumineuse prédéterminée. 20 Avantageusement, l'unique étage de conversion d'alimentation est un convertisseur de type abaisseur de tension. Le cas échéant, l'unique étage de conversion d'alimentation peut être un convertisseur de type Buck. Avantageusement, le ou chaque dispositif de pilotage est dépourvu d'étage de conversion 25 d'alimentation de type élévateur de tension, et en particulier de type Boost. Dans un mode de réalisation de l'invention, le module lumineux comporte au moins une source lumineuse pour la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée, notamment une puce à semi-conducteur émettrice de lumière, notamment une diode électroluminescente 30 LED, voire une diode laser. De préférence, le module lumineux comporte une pluralité de sources lumineuses montées en séries pour la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée. Par exemple, le nombre de sources lumineuses montées en série peut être compris entre 3 et 12, ces sources étant des LEDs présentant une tension directe comprise entre 3 et 4V. 3041207 4 L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant : - une source d'alimentation électrique apte à délivrer une alimentation électrique d'une tension donnée, 5 - et un dispositif lumineux selon l'une l'invention. Avantageusement, le ou chaque dispositif de pilotage du dispositif lumineux est apte à recevoir et à convertir ladite alimentation électrique délivrée par ladite source d'alimentation électrique en une alimentation dédiée à la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée par le module lumineux associé. 10 De préférence, le véhicule comporte un réseau électrique apte à acheminer ladite alimentation électrique délivrée par ladite source d'alimentation électrique au dispositif lumineux et dans lequel le ou chaque dispositif de pilotage du dispositif lumineux est relié directement au réseau électrique. Dans ce cas, le réseau peut être avantageusement dépourvu 15 de convertisseur sur le trajet de l'alimentation électrique entre la source d'alimentation électrique et le dispositif lumineux, et en particulier de convertisseur de type élévateur de tension. Dans un mode de réalisation de l'invention, la source d'alimentation électrique est apte à 20 délivrer une alimentation électrique d'une tension donnée, notamment de 48 Volt. Le cas échéant, l'unique étage de conversion du ou de chaque dispositif de pilotage du dispositif lumineux reçoit directement cette alimentation électrique de tension donnée. Si on le souhaite, la source d'alimentation électrique peut comporter une batterie électrique 25 apte à délivrer directement ladite alimentation électrique de tension donnée. En variante, la source d'alimentation électrique peut comporter une batterie électrique apte à délivrer une alimentation électrique de tension supérieure à la tension donnée et un convertisseur de type abaisseur de tension apte à convertir l'alimentation électrique délivrée par la batterie en ladite alimentation électrique de tension donnée. 30 Avantageusement, le véhicule est de type électrique ou de type hybride. 3041207 5 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et l'unique figure qui est une représentation schématique d'une architecture électrique d'un véhicule selon un mode de réalisation de la présente invention. 5 La figure montre partiellement une architecture électrique d'un véhicule 1 de type électrique selon un mode de réalisation de l'invention. Il est clair que le mode de réalisation qui va être décrit pourrait être également appliqué à une architecture d'un réseau électrique d'un véhicule de type hybride. 10 Le véhicule électrique 1 comporte une source d'alimentation électrique 2 apte à délivrer une alimentation électrique d'une tension de 48V. Cette source d'alimentation électrique 2 comporte une batterie électrique 20 apte à délivrer une alimentation électrique d'une tension de 150V, voire d'une tension de 650V, et un convertisseur de type abaisseur de tension 21 apte à convertir l'alimentation électrique délivrée par la batterie 20 en ladite alimentation 15 électrique de tension de 48V. Le véhicule électrique 1 comporte également des organes de service et de fonctionnement 3 qui, à titre non exhaustif, peuvent être un châssis électrique, un moteur électrique d'assistance au pilotage, des organes électriques de refroidissement du moteur, une source 20 de chauffage électrique, etc. Le véhicule 1 comporte un réseau électrique 4 apte à acheminer l'alimentation électrique de 48V délivrée par ladite source d'alimentation 2 aux différents organes de service et de fonctionnement 3 du véhicule. 25 Le véhicule 1 comporte en outre un dispositif lumineux 5 relié au réseau électrique 4. Dans l'exemple décrit, le dispositif lumineux 4 est un projecteur avant droit du véhicule, mais il est clair que l'invention pourrait également être appliquée à un projecteur avant gauche, à un feu arrière ou à un dispositif d'éclairage de l'habitacle du véhicule. 30 Le dispositif lumineux 5 comporte deux modules lumineux 50 et 51. Le module lumineux 50 est apte à réaliser sélectivement une fonction d'éclairage de type route et une fonction d'éclairage de type croisement et le module lumineux 51 est apte à réaliser une fonction de type feu diurne, également appelée DRL de l'anglais Daytime Running Light. 3041207 6 Dans l'exemple non limitatif qui est décrit, chaque module lumineux comporte trois diodes électroluminescentes LED montées en séries ces LEDs présentant une tension directe de 4V. Le dispositif lumineux 5 comporte par ailleurs deux dispositifs de pilotage 52 et 53 5 respectivement associé aux modules lumineux 50 et 51. Chaque dispositif de pilotage 52, 53 est apte à recevoir et à convertir ladite alimentation électrique délivrée de 48V en une alimentation dédiée à la réalisation de l'une des fonctions lumineuses précitées par le module lumineux associé. A cet effet, chaque dispositif de pilotage 52, 53 comporte un étage de conversion 10 d'alimentation 521, 531, sous la forme d'un convertisseur de type Buck, qui régule l'alimentation délivrée via le réseau électrique 4 au module lumineux associé 50, 51. L'alimentation délivrée est ainsi convertie en une alimentation de tension constante et modulée en courant par une modulation à largeur d'impulsion, ou PWM de l'anglais Pulse Width Modulation. L'établissement d'un rapport cyclique prédéterminé de la modulation 15 permet de maitriser le flux lumineux émis par les LEDs des modules lumineux 50 et 51 de sorte à atteindre le flux lumineux nécessaire à la réalisation de l'une fonction lumineuse précitée. On constate que la tension nécessaire pour que chaque module 50 et 51 puisse émettre de la 20 lumière est de 9V. Dans les réseaux électriques des véhicules traditionnels, l'alimentation qui circule sur le réseau électrique 4 présente une tension de 12V. Cette alimentation peut toutefois chuter à 6V, en fonction du besoin exprimé par les différents organes de service et de fonctionnement 3. Par conséquent, il est nécessaire dans ces réseaux électriques de rajouter un étage de conversion de type élévateur de tension pour garantir l'émission de 25 lumière par les modules 50 et 51, quelque soit la charge imposée par les organes 3. En revanche, dans l'exemple qui est décrit, l'alimentation qui circule sur le réseau électrique 4 présente une tension de 48V, afin de répondre aux importants besoins des organes 3. Il apparait ainsi que, quelque soit la variation de charge de ces organes 3, elle ne peut 30 engendrer une variation de l'alimentation circulant sur ce réseau électrique 4 telle que l'émission de lumière par les modules 50 et 51 ne soit plus garantie. Par conséquent, l'étage de conversion de type élévateur de tension n'est pas nécessaire. Chaque dispositif de pilotage 52, 53 comprend ainsi un unique étage de conversion 3041207 7 d'alimentation qui est le convertisseur Buck 521, 531. Ces convertisseurs 521, 531 sont reliés directement au réseau électrique 4. En outre, le réseau électrique 4 est dépourvu de convertisseur de type élévateur de tension sur le trajet de l'alimentation électrique entre la source d'alimentation électrique 2 et le dispositif lumineux 5. Chaque convertisseur 521, 5 531 reçoit donc directement l'alimentation électrique de tension de 48V. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été explicitement décrit, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif lumineux (5), notamment d'éclairage et/ou de signalisation, pour un véhicule automobile (1) comprenant : au moins un module lumineux (50, 51) apte à réaliser au moins une fonction lumineuse prédéterminée lorsque le module lumineux est alimenté électriquement, au moins un dispositif de pilotage (52, 53) d'une alimentation électrique délivrée par une source d'alimentation électrique (2), ce ou chaque dispositif de pilotage étant associé audit ou à l'un des modules lumineux et étant apte à recevoir et à convertir ladite alimentation électrique délivrée en une alimentation dédiée à la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée par le module lumineux associé, caractérisé en ce que le ou chaque dispositif de pilotage comprend un unique étage de conversion d'alimentation (521, 531). 2. Dispositif lumineux (5) selon la revendication 1, dans lequel l'unique étage de conversion d'alimentation (521, 531) est un convertisseur de type abaisseur de tension. 3. Dispositif lumineux (5) selon la revendication 2, dans lequel l'unique étage de conversion d'alimentation (521, 531) est un convertisseur de type Buck. 4. Dispositif lumineux (5) selon l'une des revendications 2 à 3, dans lequel le ou chaque dispositif de pilotage (52, 53) est dépourvu d'étage de conversion d'alimentation de type élévateur de tension. 5. Dispositif lumineux (5) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le module lumineux (50, 51) comporte au moins une source lumineuse pour la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée, notamment une puce à semi-conducteur émettrice de 30 lumière, notamment une diode électroluminescente LED. 6. Dispositif lumineux (5) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le module lumineux (50, 51) comporte une pluralité de sources lumineuses montées en séries pour la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée. 35 3041207 9 7. Véhicule automobile (1) comprenant : une source d'alimentation électrique (2) apte à délivrer une alimentation électrique d'une tension donnée, un dispositif lumineux (5) selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que le ou chaque dispositif de pilotage (52, 53) du dispositif lumineux est apte à recevoir et à convertir ladite alimentation électrique délivrée par ladite source d'alimentation électrique en une alimentation dédiée à la réalisation de ladite fonction lumineuse prédéterminée par le module lumineux associé (50, 51). 10 8. Véhicule automobile (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau électrique (4) apte à acheminer ladite alimentation électrique délivrée par ladite source d'alimentation électrique (2) au dispositif lumineux (5) et dans lequel le ou chaque dispositif de pilotage (52, 53) du dispositif lumineux est relié directement au réseau électrique. 15 9. Véhicule automobile (1) selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel la source d'alimentation électrique (2) est apte à délivrer une alimentation électrique d'une tension donnée, notamment de 48 Volt, l'unique étage de conversion (521, 531) du ou de chaque dispositif de pilotage (52, 53) du dispositif lumineux (5) recevant directement cette 20 alimentation électrique de tension donnée. 10. Véhicule automobile (1) selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel la source d'alimentation électrique (2) comporte une batterie apte à délivrer directement ladite alimentation électrique de tension donnée. 25 11. Véhicule automobile (1) selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel la source d'alimentation électrique (2) comporte une batterie (20) apte à délivrer une alimentation électrique de tension supérieure à la tension donnée et un convertisseur de type abaisseur de tension (21) apte à convertir l'alimentation électrique délivrée par la batterie en ladite alimentation électrique de tension donnée. 12. Véhicule automobile (1) selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il est agencé en véhicule de type électrique ou en véhicule de type hybride.