Brevet FR3061401A1 — publié le 20180629

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale la gestion de l'intensité d'éclairage émise par un réseau de diodes électroluminescentes. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de pilotage d'au moins deux unités d'éclairage équipées chacune d'au moins une diode électroluminescente, lequel dispositif comporte : - un premier étage de régulation de tension adapté à réguler une tension d'alimentation de chaque unité d'éclairage, et - pour chaque unité d'éclairage, un second étage de régulation de courant qui comporte, d'une part, un transistor de commande adapté à commander l'intensité d'éclairage de chaque diode électroluminescente de cette unité d'éclairage, et, d'autre part, un régulateur linéaire de courant adapté à commander le transistor de commande. Elle concerne également un procédé de pilotage d'au moins deux unités d'éclairage comportant chacune au moins une diode électroluminescente, lequel procédé comporte : - une étape de régulation d'une tension d'alimentation de chaque unité d'éclairage, et - une étape de régulation linéaire de l'intensité du courant traversant chaque unité d'éclairage, qui consiste à piloter un transistor de commande des diodes électroluminescentes de cette unité d'éclairage. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la 25 commande des diodes électroluminescentes de phares de véhicules automobiles. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les diodes électroluminescentes ont des applications multiples, notamment dans le domaine de la domotique, dans le domaine des éclairages publics, et dans le domaine de l'automobile. 30 A titre d'exemple, dans le domaine de l'automobile, il est connu d'équiper un véhicule automobile de multiples diodes électroluminescentes, certaines ayant une fonction de feux de croisement, d'autres une fonction de feux de route... Pour alimenter ces diodes électroluminescentes, il est connu d'utiliser deux étages de régulation du courant électrique. 3061401 2 Un premier étage de régulation de la tension permet de stabiliser la tension du courant électrique de façon à ce qu'elle reste constante. Un second étage de régulation du courant permet de faire varier l'intensité du courant électrique traversant les diodes électroluminescentes de 5 façon à ce que les diodes émettent l'intensité lumineuse souhaitée. Si le premier étage est commun à toutes les diodes électroluminescentes, il est en revanche prévu plusieurs seconds étages, chacun associé à un groupe de diodes électroluminescentes qui remplissent une fonction particulière (feux de croisement, feux de route... ). Chaque second étage comporte 10 notamment un transistor qui est connecté aux diodes électroluminescentes du groupe considéré et qui est piloté de façon linéaire de manière à réguler l'intensité du courant traversant ces diodes électroluminescentes. Si cette architecture électronique de pilotage des diodes électroluminescentes permet à ces dernières d'assurer correctement leurs 15 fonctions, on constate toutefois des échauffements au niveau des transistors, qu'il convient alors de dissiper au mieux. Ces échauffements sont dus au fait que la tension aux bornes des transistors (entre l'émetteur et le collecteur), ci-après appelée « chute de tension », est élevée. 20 Le premier étage de régulation de la tension doit en effet délivrer une tension suffisamment élevée pour que les transistors restent tous dans leurs zones linéaires (c'est-à-dire hors de la zone de saturation), quelles que soient les conditions (notamment quelles que soit les températures des transistors ou les intensités des courants traversant les différents transistors). Il s'ensuit donc des pertes électriques générant des échauffements. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à ce problème d'échauffement, la présente invention propose de réduire la puissance dissipée dans les transistors en régulant au mieux la tension d'alimentation des transistors. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu une unité d'acquisition adaptée à acquérir une chute de tension aux bornes de chaque transistor de commande, et dans lequel l'étage de régulation de tension est adapté à délivrer aux unités d'éclairage une tension d'alimentation variable en fonction des chutes de tension 3061401 3 acquises. L'invention propose alors de conserver l'architecture dans laquelle il est prévu un unique étage de régulation de la tension, mais de piloter cet étage de façon à ce que la tension qu'il délivre à chaque unité d'éclairage puisse varier. 5 Ainsi, grâce à l'invention, il est possible de réduire au mieux la tension d'alimentation des diodes électroluminescentes, sans affecter pour autant les prestations offertes par ces diodes. Pour cela, il est par exemple possible de piloter la tension d'alimentation de telle sorte que la chute de tension la plus petite aux bornes des transistors reste la plus proche de la tension de saturation des 10 transistors, tout en restant dans la zone linéaire des transistors. En réduisant cette tension d'alimentation, on réduit alors la puissance dissipée par transistors. Cette réduction de pertes thermiques permet d'augmenter le rendement du dispositif de pilotage (au bénéfice du rendement énergétique du véhicule et donc de la baisse des émissions polluantes générées par le véhicule), 15 mais aussi de diminuer le coût du système de dissipation de chaleur équipant ce dispositif de pilotage. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif de pilotage conforme à l'invention sont les suivantes : - ladite unité d'acquisition est adaptée à sélectionner la chute de tension 20 la plus petite parmi les chutes de tension acquises, et l'étage de régulation de tension est adapté à délivrer aux unités d'éclairage une tension d'alimentation variable en fonction de ladite chute de tension la plus petite ; - ladite unité d'acquisition est adaptée à calculer un écart entre ladite chute de tension la plus petite et une consigne de chute de tension déterminée, et 25 l'étage de régulation de tension est adapté à délivrer aux unités d'éclairage une tension d'alimentation variable en fonction de ladite consigne de chute de tension ; - l'étage de régulation de tension est adapté à augmenter la tension d'alimentation si ladite chute de tension la plus petite est strictement inférieure à une consigne de chute de tension déterminée ; 30 - l'étage de régulation de tension est adapté à réduire la tension d'alimentation si ladite chute de tension la plus petite est strictement supérieure à une consigne de chute de tension déterminée ; et - ladite consigne de chute de tension est déterminée en fonction de la tension de saturation des transistors de commande. 3061401 4 L'invention concerne aussi un circuit d'éclairage comprenant au moins deux unités d'éclairage comportant chacune au moins une diode électroluminescente, et un dispositif de pilotage desdites unités d'éclairage tel que précité. 5 L'invention concerne également un véhicule automobile comportant au moins deux blocs optiques de phare, et un circuit d'éclairage tel que précité, dont les diodes électroluminescentes sont réparties dans les blocs optiques de phare. L'invention porte enfin sur un procédé de pilotage tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu une étape d'acquisition d'une chute de 10 tension aux bornes de chaque transistor de commande, et dans lequel, à l'étape de régulation de la tension d'alimentation, ladite tension d'alimentation est pilotée de façon variable en fonction des chutes de tension acquises. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre 15 d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur le dessin annexé, la figure 1 est une vue schématique d'un circuit d'éclairage de véhicule automobile conforme à l'invention, comportant des diodes électroluminescentes (ci-après appelées « DEL »). 20 Les DEL peuvent être utilisées dans de nombreux domaines, notamment dans le domaine de la domotique (pour les éclairages intérieurs et extérieurs), dans le domaine des éclairages publics, ou encore dans le domaine de l'automobile. Dans le présent exposé, on s'intéressera plus particulièrement à ce 25 domaine particulier de l'automobile, mais l'invention pourra s'appliquer plus généralement à tout autre domaine d'utilisation des DEL. Classiquement, un véhicule automobile comporte, à l'avant, au moins deux blocs optiques de phare (un bloc optique gauche et un bloc optique droit). Chaque bloc optique loge ici des DEL permettant d'assurer différentes 30 fonctions. On considérera dans la suite de cet exposé qu'il est prévu dans chaque bloc optique quatre DEL permettant d'assurer respectivement quatre fonctions : - une fonction de feux de route, - une fonction de feux de croisement classique, - une fonction de feux de croisement auxiliaire (par exemple 3061401 5 antibrouillard), et - une fonction de feux de position. Chacune de ces quatre fonctions est donc assurée ici par deux DEL réparties dans les deux blocs optiques de phare. Les deux DEL assurant 5 ensemble une même fonction seront ci-après considérées comme formant une « unité d'éclairage ». Autrement formulé, il est donc ici prévu quatre unités d'éclairage adaptées à remplir les quatre fonctions précitées. Pour la clarté de la figure, on a représenté sur la figure 1 seulement deux 10 de ces quatre unités d'éclairage, référencées 110 et 120. On y observe qu'elles comportent chacune deux DEL 111, 121. En variante, chaque unité d'éclairage pourrait comporter un plus grand nombre de DEL réparties dans les blocs optiques de phares. Comme cela apparaît bien sur la figure 1, les deux DEL 111, 121 de 15 chaque unité d'éclairage 110, 120 sont ici connectées en série. Les unités d'éclairage 110, 120 sont quant à elles connectées en parallèle. L'invention porte alors plus particulièrement sur la partie du circuit d'éclairage 1 qui permet de réguler le courant électrique alimentant l'ensemble des DEL 111, 121 du circuit d'éclairage 1. 20 Cette partie, appelée dispositif de pilotage, comporte deux étages, dont : - un premier étage 20 de régulation de la tension d'alimentation Vbus du courant électrique qui alimente chaque unité d'éclairage 110, 120, et - associé à chaque unité d'éclairage 110, 120, un second étage 30, 40 de régulation de l'intensité du courant qui traverse cette unité d'éclairage 110, 120. 25 Le premier étage 20 est donc commun à toutes les unités d'éclairage 110, 120, alors qu'il est prévu autant de second étages 30, 40 qu'il y a d'unités d'éclairage 110, 120. Le premier étage 20 reçoit du réseau électrique de bord du véhicule un courant d'entrée et une tension notée Ve, et il émet en sortie un courant et une 30 tension appelée tension d'alimentation Vbus. La tension Ve du courant d'entrée est variable puisqu'elle subit les amplitudes de tension du réseau électrique de bord du véhicule. Classiquement, cette tension Ve varie entre 8 et 18 Volts. Ici, le premier étage 20 comporte un convertisseur DC-DC. Il peut par 3061401 6 exemple s'agir d'un convertisseur de type Buck connecté, en sortie, à chacune des unités d'éclairage 110, 120. Le régulateur DC-DC permet donc d'assurer une pré-régulation en stabilisant la tension d'alimentation Vbus. 5 Le rapport cyclique du convertisseur DC-DC est choisi de façon à ce que la tension d'alimentation Vbus présente initialement (au démarrage du véhicule automobile) une valeur prédéterminée, par exemple égale à 7,5 Volts. Pour des raisons qui seront bien expliquées dans la suite de cet exposé et qui font l'objet de l'invention, ce rapport cyclique pourra être ajusté de façon à 10 réduire les pertes électriques. Les DEL de chaque unité d'éclairage 110, 120 reçoivent donc en entrée un courant et une tension pré-régulée et fixée par le premier étage. Chaque second étage 30, 40 permet alors de réguler l'intensité du courant traversant l'unité d'éclairage 110, 120 qui lui est associée. 15 Pour cela, chaque second étage 30, 40 comporte un transistor de commande 32, 42 connecté en série avec les DEL 111, 121 de l'unité d'éclairage 110, 120 qui lui est associée, à la sortie de celles-ci. Ici, il s'agit d'un transistor bipolaire de type NPN, mais il pourrait s'agir de tout autre type de transistor, par exemple d'un transistor bipolaire PNP, d'un 20 transistor MOSFET, ou encore d'un transistor JFET. Les transistors de commande 32, 42 utilisés ne sont pas forcément identiques. Ils présentent donc chacun une tension de saturation différente (au-delà de laquelle chacun fonctionne en mode linéaire). Chaque transistor de commande 32, 42 est connecté entre, d'un côté, la 25 sortie des DEL 111, 121, et, de l'autre, la masse électrique du véhicule via une résistance 33, 43. Chaque second étage 30 40 comporte en outre un régulateur linéaire de courant 31, 41 adapté à commander le transistor de commande 32, 42 qui lui est associé. 30 Ce régulateur linéaire de courant 31, 41 peut par exemple être formé par un microcontrôleur connecté à la base du transistor de commande 32, 42 qui lui est associé. La tension d'alimentation Vbus établie par le premier étage 20 est alors « consommée » en majeure partie par les DEL 111, 121, en partie par les 3061401 7 résistances 33, 43 et en partie par les transistors de commande 32, 42. La partie consommée par les transistors de commande 32, 42 peut être mesurée en déterminant la différence de potentiels aux bornes des transistors de commande 32, 42. Elle sera ci-après appelée chute de tension VcE. 5 Comme cela sera bien expliqué dans la suite, le premier étage 20 est alors conçu pour que la chute de tension VcE aux bornes de chaque transistor de commande 32, 42 soit minimale mais suffisante pour que ces transistors de commande 32, 42 fonctionnent en mode linéaire (en non en mode saturé). De cette façon, chaque transistor de commande 32, 42 peut se comporter comme un 10 amplificateur de courant adapté à réguler l'intensité du courant traversant les DEL 111, 121 de chaque unité d'éclairage 110, 120. La présente invention cherche donc à réduire la chute de tension VcE aux bornes de chaque transistor de commande 32, 42, de façon à réduire les pertes électriques par échauffement. 15 Pour cela, le dispositif de pilotage comporte une unité d'acquisition 50 adaptée à acquérir les chutes de tension VCE32, VCE42 aux bornes de chaque transistor de commande 32, 42, et le second étage 20 fait varier la tension d'alimentation Vbus en fonction des chutes de tension VcE32, \/cE42 acquises. Telle qu'elle est représentée sur la figure 1, cette unité d'acquisition 50 20 est formée par un processeur distinct du circuit électrique 10 qui comporte les premier et seconds étages 20, 30, 40 précités. Bien entendu, en variante, il pourrait appartenir à celui-ci. L'unité d'acquisition 50 comporte, pour chaque transistor de commande 32, 42, un premier module 51, 52 d'acquisition de la chute de tension VCE32, VCE42 25 aux bornes du transistor de commande 32, 42 qui lui est associé. Ce premier module peut par exemple être formé par un montage comparateur dont les deux entrées seraient connectées aux bornes du transistor de commande 32, 42 et dont la sortie serait connectée à un convertisseur analogique-numérique. 30 L'unité d'acquisition 50 comporte ensuite un second module 60 de sélection par exemple de la chute de tension la plus petite VCEmin parmi les chutes de tension VCE32, VcE42 acquises. L'unité d'acquisition 50 comporte une unité de mémorisation qui stocke une consigne de chute de tension VcEcibie. Cette consigne de chute de tension 3061401 8 pourra par exemple être égale à la somme de la plus petite des tensions de saturation des transistors de commande 32, 42 et d'une constante prédéterminée supérieure ou égale à zéro. Ici, la consigne de chute de tension VcEcibie sera choisie égale à la plus petites des tensions de saturation des transistors de 5 commande 32, 42. Enfin, l'unité d'acquisition 50 comporte un troisième module de calcul de l'écart AVcE entre la chute de tension la plus petite Vcanin et la consigne de chute de tension VcEcibie. Cet écart AVcE présente une valeur positive lorsque la chute de tension 10 la plus petite VcEmin est supérieure à la consigne de chute de tension VcEdble. Elle présente sinon une valeur négative. En résumé, l'unité d'acuisition 50 est adaptée à opérer par exemple le calcul suivant : AVcE = min (VCE32, VCE42) VCEcible 15 Cet écart AVcE est alors transmis au premier étage 20, de sorte que le convertisseur DC-DC peut ensuite ajuster la tension d'alimentation Vbus en fonction de cet écart. Comme cela a été expliqué précédemment, le rapport cyclique du convertisseur DC-DC est initialement choisi de façon à ce que la tension 20 d'alimentation Vbus soit égale à 7,5 Volts. Ce rapport cyclique va alors être modifié de telle manière que la chute de tension la plus petite VcErnin soit égale à la consigne de chute de tension VcEdble. Il sera plus précisément modifié de façon à ce que la nouvelle tension d'alimentation Vbus soit égale à l'ancienne tension d'alimentation (7,5 Volts), 25 retranchée de l'écart AVcE. Par exemple, la tension d'alimentation Vbus au pas de temps to étant égale à 7,5 Volts, si l'écart AVcE obtenu est de 1,2 Volts, alors, au pas de temps suivant t1, la tension d'alimentation Vbus est choisie égale à 6,3 Volts. Dans un autre exemple, si l'écart AVcE obtenu est de -0,2 Volts, alors, au 30 pas de temps suivant t1, la tension d'alimentation Vbus est choisie égale à 7,7 Volts. Ainsi, le second étage 20 est adapté à augmenter la tension d'alimentation Vbus si la chute de tension la plus petite VcEmin est strictement 3061401 9 inférieure à la consigne de chute de tension VcEcible, de façon à s'assurer que chaque transistor de commande reste en mode linéaire. Au contraire, le second étage 20 est adapté à réduire la tension d'alimentation Vbus si la chute de tension la plus petite VcEmin est strictement 5 supérieure à la consigne de chute de tension VcEdble, de façon à restreindre l'échauffement de chaque transistor de commande. Le procédé présenté ci-dessus pourra être mis en oeuvre une seule fois (par exemple au démarrage du véhicule automobile), ou plusieurs fois. Il pourra par exemple être mis en oeuvre à chaque fois que l'une des 10 unités d'éclairage est commandée pour s'allumer ou pour s'éteindre ou pour changer de puissance d'éclairage. En effet, chaque modification de l'intensité du courant traversant un transistor de commande a une influence sur la chute de tension aux bornes de ce transistor. Répéter le procédé permet donc d'ajuster au cours du temps la tension d'alimentation Vbus. 15 Toutefois, et de manière préférentielle, le procédé sera mis en oeuvre de manière récursive, par exemple à pas de temps réguliers. En effet, chaque modification de l'intensité du courant traversant les transistors a une influence sur la température de ces transistors, et la variation de température des transistors a une influence sur la chute de tension aux bornes des transistors. La répétition 20 régulière du procédé permet alors de s'assurer que la chute de tension la plus petite VcEmin reste toujours au plus près de la consigne de chute de tension VCEcible- La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante 25 conforme à l'invention. En particulier, il serait possible de faire varier la tension d'alimentation Vbus en fonction de l'évolution dans le temps des chutes de tension acquises. Plus précisément, il serait possible d'estimer de manière prévisionnelle quelle sera la plus petite des chutes de tension au pas de temps suivant et de piloter la 30 tension d'alimentation Vbus en conséquence. REVENDICATIONS1. Dispositif de pilotage d'au moins deux unités d'éclairage (110, 120) équipées chacune d'au moins une diode électroluminescente (111, 121), 5 comportant : - un étage de régulation de tension (20) adapté à réguler une tension d'alimentation (Vbus) de chaque unité d'éclairage (110, 120), et - pour chaque unité d'éclairage (110, 120), un étage de régulation d'intensité (30, 40) qui comporte, d'une part, un transistor de commande (32, 42) 10 adapté à commander l'intensité d'éclairage de chaque diode électroluminescente (111, 121) de cette unité d'éclairage (110, 120), et, d'autre part, un régulateur linéaire de courant (31, 41) adapté à commander le transistor de commande (32, 42), caractérisé en ce qu'il est prévu une unité d'acquisition (50) adaptée à 15 acquérir une chute de tension (VCE32, VCE42) aux bornes de chaque transistor de commande (32, 42), et en ce que l'étage de régulation de tension (20) est adapté à délivrer aux unités d'éclairage (110, 120) une tension d'alimentation (Vbus) variable en fonction des chutes de tension (VCE32, VCE42) acquises. 20 2. Dispositif de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel ladite unité d'acquisition (50) est adaptée à sélectionner la chute de tension la plus petite (VcEmin) parmi les chutes de tension (VCE32, VCE42) acquises, et dans lequel l'étage de régulation de tension (20) est adapté à délivrer aux unités d'éclairage (110, 120) une tension d'alimentation (Vbus) variable en fonction de ladite chute 25 de tension la plus petite (VcEmb). 3. Dispositif de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel ladite unité d'acquisition (50) est adaptée à calculer un écart (AVcE) entre ladite chute de tension la plus petite (VcErnin) et une consigne de chute de tension (VCEcible) déterminée, et dans lequel l'étage de régulation de tension (20) est 30 adapté à délivrer aux unités d'éclairage (110, 120) une tension d'alimentation (Vbus) variable en fonction de ladite consigne de chute de tension (AVcE). 4. Dispositif de pilotage selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel l'étage de régulation de tension (20) est adapté à augmenter la tension d'alimentation (Vbus) si ladite chute de tension la plus petite 3061401 11 (VcEmin) est strictement inférieure à une consigne de chute de tension (VcEcible) déterminée. 5. Dispositif de pilotage selon l'une des trois revendications précédentes, dans lequel l'étage de régulation de tension (20) est adapté à réduire la tension d'alimentation (Vbus) si ladite chute de tension la plus petite (VcEmin) est strictement supérieure à une consigne de chute de tension (VcEdble) déterminée. 6. Dispositif de pilotage selon l'une des trois revendications précédentes, dans lequel ladite consigne de chute de tension (VcEcibie) est déterminée en fonction de la tension de saturation des transistors de commande (32, 42). 7. Circuit d'éclairage (1) comprenant : - au moins deux unités d'éclairage (110, 120) comportant chacune au moins une diode électroluminescente (111, 121), et - un dispositif de pilotage desdites unités d'éclairage (110, 120) qui est conforme à l'une des revendications précédentes. 8. Véhicule automobile comportant : - au moins deux blocs optiques de phare, et - un circuit d'éclairage (1) conforme à la revendication précédente, dont les diodes électroluminescentes (111, 121) sont réparties dans les blocs optiques de phare. 9. Procédé de pilotage d'au moins deux unités d'éclairage (110, 120) comportant chacune au moins une diode électroluminescente (111, 121), comportant : - une étape de régulation d'une tension d'alimentation (Vbus) de chaque unité d'éclairage (110, 120), et - une étape de régulation linéaire de l'intensité du courant traversant chaque unité d'éclairage (110, 120), qui consiste à piloter un transistor de commande (32, 42) des diodes électroluminescentes (111, 121) de cette unité d'éclairage (110, 120) caractérisé en ce qu'il est prévu une étape d'acquisition d'une chute de 30 tension (VCE32, VCE42) aux bornes de chaque transistor de commande (32, 42), et en ce que à l'étape de régulation de la tension d'alimentation (Vbus), ladite tension d'alimentation (Vbus) est pilotée de façon variable en fonction des chutes de tension (VCE32, VCE42) acquises.