Brevet FR3062269A1 — publié le 20180727

Alimentation d'un module lumineux à plusieurs OLEDs La présente invention concerne un module lumineux pour véhicule automobile, utilisant des sources de type diodes électroluminescentes organiques, appelées OLED dans ce qui suit. Les sources de lumière utilisées pour l'éclairage et la signalisation dans les véhicules automobiles sont de plus en plus fréquemment constituées par des diodes électroluminescentes, notamment pour des avantages d'encombrement et d'autonomie par rapport à des sources de lumière classiques. L'utilisation de diodes électroluminescentes dans les modules d'éclairage et/ou de signalisation a permis en outre aux acteurs du marché (fabricants d'automobiles et concepteurs de dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation) d'apporter une touche créative à la conception de ces dispositifs, notamment pour l'utilisation d'un nombre toujours plus grand de ces diodes électroluminescentes pour réaliser des effets optiques. Certains dispositifs lumineux pour véhicules automobiles tirent également partie de la technologie OLED, dont l'attrait principal est la réalisation de formes complexes améliorant l'aspect esthétique du dispositif et de l'éclairage. Une OLED est caractérisée par un courant de pilotage nominal qui dépend d'une surface émettrice de lumière de l'OLED, et ce afin d'obtenir une intensité lumineuse donnée par unité de surface. L'alimentation d'une OLED par un courant supérieur à la valeur nominale de l'OLED, même en utilisant une atténuation de type modulation de largeur d'impulsion ou PWM pour « Pulse Width Modulation » en anglais, risque de détériorer l'OLED. Par exemple, pour obtenir une densité de courant de 8mA/cm2 dans une OLED, on ne peut piloter ladite OLED avec une densité de courant de 16mA/cm2 et une modulation de largeur d'impulsion avec un rapport cyclique de 50%. Une autre contrainte est que les tensions de seuil Vf des OLEDs varient fortement avec la température. Par exemple, la tension de seuil Vf peut être égale à 7 Volts à 25°C et à 15V à -40°C. Les caractéristiques de tension de seuil Vf imposent donc de devoir piloter les OLEDs avec un convertisseur DC/DC à élévation de tension afin de garantir leur fonctionnement dans la plage de température du véhicule de -40°C à 85°C. 3062269 2 Or, les fabricants d'automobiles et les concepteurs de modules lumineux cherchent à réaliser des animations lumineuses mettant en oeuvre une pluralité d' OLEDs de différentes tailles et formes. Au vu des explications ci-dessus, l'utilisation de plusieurs OLEDs ayant des surfaces émettrices de formes différentes, dans un même 5 module lumineux, requiert l'alimentation des OLEDs par des courants respectifs différents. Ces mêmes caractéristiques électriques limitent l'utilisation de moyens de pilotage, ou drivers, « standards », de type DC/DC, développés pour piloter en courant des sources lumineuses à bases de LED, dont la tension de seuil Vf est beaucoup plus 10 faible et qui peuvent être connectées en série, Une solution, très coûteuse, consisterait à alimenter chaque OLED par son propre convertisseur DC/DC. Une telle solution n'est acceptable ni en termes de coûts ni en termes d'encombrement. Il existe donc un besoin d'une solution permettant d'alimenter plusieurs 15 OLEDs d'un même module lumineux avec des courants respectifs différents, de façon stable et régulée, sans toutefois utiliser un convertisseur DC/DC dédié à chaque OLED. La présente invention vient améliorer la situation. Un premier aspect de l'invention concerne un module lumineux pour 20 véhicule automobile comprenant : - au moins deux branches montées en parallèle, chacune des branches comportant une diode électroluminescente organique ; - un convertisseur DC/DC apte à fournir un courant électrique aux branches. Chaque branche peut comprendre en outre un régulateur de courant apte à 25 réguler le courant traversant la diode électroluminescente organique de la branche. Ainsi, l'utilisation de régulateurs de courant dédiés permet d'alimenter plusieurs OLEDs, qui ont éventuellement des valeurs nominales d'intensité distinctes, en raison de géométries différentes, avec un même et unique convertisseur DC/DC. On entend par « valeur nominale d'intensité » d'une OLED, la valeur de courant pour 30 lequel le fonctionnement de l'OLED est optimal. Généralement, une tolérance est permise autour de cette valeur. L'encombrement et le coût de la solution proposés sont donc réduits comparativement aux solutions de l'art antérieur. 3062269 3 Selon un mode de réalisation, le module lumineux peut comprendre en outre, pour chaque régulateur de courant, un moyen de pilotage du régulateur de courant, le moyen de pilotage d'un régulateur de courant étant apte à modifier une valeur du courant régulé traversant la diode électroluminescente organique de la branche du 5 régulateur de courant. Il est ainsi rendu possible de réaliser des fonctions dynamiques lumineuses sur le module lumineux. L'invention peut prévoir un unique moyen de pilotage en charge de l'ensemble des régulateurs de courant des branches comprenant des OLEDs. En complément, au moins un moyen de pilotage d'un régulateur de courant 10 peut être apte à diminuer la valeur du courant régulé traversant la diode électroluminescente organique de la branche du régulateur de courant, à partir d'une valeur nominale d'intensité de la diode électroluminescente organique. Ainsi, des fonctions dynamiques peuvent être réalisées à partir des OLEDs en restant toutefois dans un domaine d'intensité qui ne dégrade pas l'OLED. 15 Encore en complément, au moins un moyen de pilotage d'un régulateur de courant peut être apte à diminuer la valeur du courant régulé traversant la diode électroluminescente organique de la branche du régulateur de courant d'une valeur nominale d'intensité de la diode électroluminescente organique à une valeur nulle. Il est ainsi rendu possible de réaliser des fonctions dynamiques de type 20 ON/OFF à partir des OLEDs du module lumineux. Selon un mode de réalisation de l'invention, le module lumineux peut comprendre en outre une branche supplémentaire, la branche supplémentaire comprenant un moyen de stabilisation de courant. Le moyen de stabilisation de courant peut être apte à consommer un courant donné égal au courant fourni par le convertisseur 25 DC/DC diminué de la somme des courants consommés par les branches comprenant les diodes électroluminescentes organiques, lorsque le courant fourni par le convertisseur DC/DC est supérieur à la somme des courants consommés par les branches comprenant les diodes électroluminescentes organiques. Ainsi, la stabilité du module lumineux est améliorée en ce que le moyen de 30 stabilisation de courant peut absorber un courant excédentaire potentiellement fourni par le convertisseur DC/DC. En complément, le moyen de stabilisation de courant peut être un régulateur de courant de dérivation, apte à consommer un courant maximal égal à la somme d'une 3062269 4 tolérance du convertisseur DC/DC et des tolérances des diodes électroluminescentes organiques. Ainsi, le courant maximal qui peut être absorbé par le moyen de stabilisation 103 peut avantageusement être fixé à une valeur correspondant à la différence maximale 5 entre le courant délivré par le générateur DC/DC et le courant absorbé par l'ensemble des branches comprenant les OLEDs, dans les limites du fonctionnement correct de chacun des éléments du module lumineux. Encore en complément, le régulateur de courant de dérivation peut être tel que le courant maximal est inférieur à chacune des valeurs nominales d'intensité des 10 diodes électroluminescentes organiques. Ceci permet de détecter une anomalie quelle que soit l'OLED en défaut. En effet, si tel n'est pas le cas, et que l'OLED dont la valeur nominale d'intensité est inférieure au courant maximal régulé par le régulateur de courant de dérivation, est en défaut, alors le régulateur de courant de dérivation va absorber le surplus de courant 15 généré par le dysfonctionnement de l'OLED, sans que cela ne provoque d'augmentation de tension au niveau du convertisseur DC/DC. L'anomalie ne serait ainsi pas détectée. En variante, chaque régulateur de courant d'une branche donnée peut être apte à détecter une anomalie de la diode électroluminescente de la branche donnée, et à transmettre un signal d'anomalie, sur détection d'une anomalie, à un moyen de 20 diagnostic. Un tel mode de réalisation permet de détecter une anomalie sans fixer de contrainte sur le courant maximal régulé par le moyen de stabilisation de courant, ce qui particulièrement avantageux dans le cas où le nombre d' OLEDs connectées en parallèle est important. 25 En complément, sur réception d'un signal d'anomalie, le moyen de diagnostic est apte à interrompre l'alimentation en courant par le convertisseur DC/DC. Ceci permet de ne pas dégrader d'élément du module lumineux en attendant une opération de maintenance visant à corriger l'anomalie. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 présente un module lumineux selon un mode de réalisation de l' invention ; 3062269 5 - la figure 2 présente une structure détaillée d'un module lumineux selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre un module lumineux 1 selon un mode de réalisation de 5 l'invention, tel qu'un module lumineux pour véhicule automobile par exemple. Un tel module lumineux 1 peut être utilisé pour l'éclairage et/ou la signalisation et peut à cet effet être intégré à un phare du véhicule automobile ou dans l'habitacle du véhicule automobile, notamment dans un feu de position arrière, appelé «tau » en anglais. Le module lumineux 1 comprend un convertisseur DC/DC 100, piloté en 10 courant, apte à être alimenté par une batterie d'un véhicule automobile par exemple, à une première tension, et à alimenter le module lumineux selon une deuxième tension différente de la première tension. Le module lumineux 1 comprend en outre une pluralité de branches alimentées en courant par le convertisseur DC/DC. 15 Une première branche comprend une première OLED 101.1 et un premier régulateur de courant 102.1, une deuxième branche comprend une deuxième OLED 101.2 et un deuxième régulateur de courant 102.2 et une troisième branche comprend une troisième OLED 101.3 et un troisième régulateur de courant 102.3. Trois branches ont été représentées sur la figure 1, à titre illustratif 20 uniquement. On comprendra à la lecture de ce qui suit que le module lumineux 1 selon l'invention comprend au moins deux branches comprenant chacune une OLED et un régulateur de courant. Chaque régulateur de courant d'une branche donnée est apte à réguler le courant traversant l'OLED de la branche donnée, par exemple à maintenir le courant 25 dans un intervalle autour d'une valeur nominale d'intensité de l'OLED de la branche donnée, l'intervalle étant défini à partir d'une tolérance de l'OLED. Ainsi, l'utilisation d'un régulateur de courant dédié à chaque OLED 101 permet d'alimenter plusieurs OLED 101, ayant potentiellement des valeurs nominales d'intensité, du fait de leurs géométries distinctes par exemple, au moyen d'un unique 30 convertisseur DC/DC 100. Chaque régulateur de courant 102 peut en outre être relié à un moyen de pilotage 104. Sur la figure 1, un unique moyen de pilotage 104 est représenté. Toutefois, l'invention peut prévoir d'associer un moyen de pilotage à chaque régulateur de courant 3062269 6 102. Le moyen de pilotage 104 est apte à contrôler, par exemple modifier, une valeur du courant régulé par chaque régulateur de courant 102. A cet effet, le moyen de pilotage 104 peut notamment modifier l'alimentation d'un régulateur de courant 102 5 afin de modifier le courant régulé dans la branche correspondante. A titre d'exemple, les régulateurs de courant 102 peuvent être alimentés par modulation de largeur d'impulsion, ou PWM pour « Pulse Width Modulation » en anglais, par le moyen de pilotage 104. Le fait de modifier le courant régulé dans une branche permet de réaliser des 10 fonctions dynamiques d'éclairage et/ou de signalisation. Par exemple, le moyen de pilotage 104 est apte à diminuer la valeur du courant régulé traversant la deuxième OLED 101.2 de la branche du deuxième régulateur de courant 102.2. Par exemple, le courant dans la deuxième branche peut initialement être régulé à une valeur correspondant à la valeur nominale d'intensité de la 15 deuxième OLED 101.2. La valeur du courant régulé peut être progressivement ou directement diminuée à une valeur nulle, de manière à réaliser un effet lumineux clignotant. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, il peut être prévu au moins une branche supplémentaire dans le module lumineux 1, la branche 20 supplémentaire comprenant un moyen de stabilisation de courant 103. Le moyen de stabilisation de courant 103 peut être apte à consommer un courant donné, égal au courant fourni par le convertisseur DC/DC 100 diminué de la somme des courants consommés par les branches comprenant les OLEDs 101.1 à 101.3, lorsque le courant fourni par le convertisseur DC/DC est supérieur, au sens strict, à la 25 somme des courants consommés par les branches comprenant les OLEDs 101.1 à 101.3, ceci afin de garantir la stabilité du convertisseur DC/DC Dans le cas contraire, lorsque le courant fourni par le convertisseur DC/DC 100 est égal à la somme des courants consommés par les branches comprenant les OLEDs 101.1 à 101.3, le moyen de stabilisation de courant 103 n'est pas actif, c'est-à- 30 dire qu'aucun courant ne circule dans sa branche. Ainsi, en notant I main le courant fourni par le convertisseur DC/DC 100, I_1 le courant circulant dans la première branche, I_2 le courant circulant dans la troisième branche, I_3 le courant circulant dans la troisième branche et I deriv le 3062269 7 courant régulé par le moyen de stabilisation de courant 103, on obtient : I main =I 1+I 2 +I 3 + I deriv Par défaut, le courant nominal I main nom délivré par le convertisseur DC/DC est fixé de manière à correspondre à la somme des courants nominaux, aussi 5 appelé valeurs nominales d'intensité, I 1 nom, I 2 nom et I 3 nom de chacune des OLEDs 101.1 à 101.3. Ainsi : I main nom = I 1 nom + I 2 nom + I 3 nom Dans le mode de fonctionnement nominal, le courant absorbé par le moyen 10 de stabilisation 103 est donc nul. Comme représenté sur la figure 1, le moyen de stabilisation de courant 103 peut être un régulateur de courant de dérivation. Le moyen de stabilisation de courant 103 est ainsi apte à absorber le courant excédentaire délivré par le convertisseur DC/DC 100. Le moyen de stabilisation 103 peut être limité par un courant maximal qu'il peut 15 absorber. Avantageusement, un tel courant maximal peut être égal à la somme d'une tolérance du convertisseur DC/DC 100 et des tolérances des OLEDs 101.1 à 101.3. En effet, le convertisseur DC/DC 100 est apte à fonctionner normalement lorsqu'il délivre un courant compris entre I main nom - I main tol et I main nom + I main tol, I main tol étant la tolérance du convertisseur DC/DC 100, exprimée en 20 pourcentages ampères. I main tol peut par exemple être égale à 10% de la valeur du courant nominal I main nom. De même, la première OLED 101.1 fonctionne correctement lorsqu'elle est alimentée par un courant compris entre I 1 nom - I 1 tol et I 1 nom + I 1 tol, I 1 tol étant la tolérance de la première OLED 101.1, exprimée en ampères. I 1 tol 25 peut par exemple être égale à 10% de la valeur de courant nominal I 1 nom. La deuxième OLED 101.2 fonctionne correctement lorsqu'elle est alimentée par un courant compris entre I 2 nom - I 2 tol et I 2 nom + I 2 tol, I 2 tol étant la tolérance de la deuxième OLED 101.2, exprimée en ampères. I 2 tol peut par exemple être égale à 10% de la valeur de courant nominal I 2 nom. 30 La troisième OLED 101.3 fonctionne correctement lorsqu'elle est alimentée par un courant compris entre I 3 nom - I 3 tol et I 3 nom + I 3 tol, I 3 tol étant la tolérance de la troisième OLED 101.3, exprimée en ampères. I 3 tol peut par exemple être égale à 10% de la valeur de courant nominal I 3 nom. 3062269 8 Dans ce cas, la différence maximale entre le courant délivré par le générateur DC/DC et le courant absorbé par l'ensemble des branches comprenant les OLEDs 101.1 à 101.3, dans les limites du fonctionnement correct de chacun des éléments du module lumineux 1, est égale à la somme des tolérances I main nom + I 1 nom + I 2 nom + 5 I 3 nom. Ainsi, le courant maximal qui peut être absorbé par le moyen de stabilisation 103 peut avantageusement être fixé à cette valeur. L'invention permet également de détecter un dysfonctionnement de l'une des OLEDs 101.1 à 101.3 du module lumineux 1. 10 A cet effet, selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, chaque régulateur de courant 102.1 à 102 .3 est relié à un moyen de diagnostic. Dans l'exemple de la figure 1, le moyen de diagnostic est intégré dans le moyen de pilotage 104. Ainsi, sur détection d'une anomalie, par exemple par le deuxième régulateur de courant 102.2 dans la deuxième branche, le régulateur de courant 102.2 peut envoyer un 15 signal d'anomalie au moyen de diagnostic. Sur réception du signal d'anomalie, le moyen de diagnostic peut être apte à interrompre l'alimentation en courant par le convertisseur DC/DC 100, et ce de manière à protéger le module lumineux en attendant une opération de maintenance. Un tel mode de réalisation mettant en oeuvre une connexion à un moyen de 20 diagnostic pour chacun des régulateurs de courant 102.1 à 102.3 est particulièrement avantageux dans le cas où le module lumineux comprend un grand nombre d' OLEDs connectées en parallèle, puisqu'il permet d'identifier quelle branche en particulier est en défaut. Selon un deuxième mode de réalisation, les régulateurs de courant 102.1 à 25 102.3 ne sont pas connectés à un moyen de diagnostic. Un dysfonctionnement au niveau de l'une des OLEDs conduit le convertisseur DC/DC 100 à augmenter la tension aux bornes des branches, au-delà d'un seuil de fonctionnement, et une anomalie peut ainsi être détectée par le convertisseur DC/DC 100 directement. Afin de permettre de détecter une anomalie quelle que soit l'OLED en 30 défaut, le courant maximal régulé par le régulateur de courant de dérivation est de préférence inférieur à chacune des valeurs nominales d'intensité des OLED. En effet, si tel n'est pas le cas, et que l'OLED dont la valeur nominale d'intensité est inférieure au courant maximal régulé par le régulateur de courant de dérivation, est en défaut, alors le 3062269 9 régulateur de courant de dérivation va absorber le surplus de courant généré par le dysfonctionnement de l' OLED, sans que cela ne provoque d'augmentation de tension au niveau du convertisseur DC/DC 100. L'anomalie ne serait ainsi pas détectée. La figure 2 présente une structure détaillée d'un module lumineux 1 selon un 5 mode de réalisation de l'invention. Sur le schéma de la figure 2, les éléments désignés par des références communes à la figure 1 désignent les mêmes éléments que ceux décrits en référence à la figure 1. En plus des trois branches comprenant les OLEDs respectives 101.1 à 101.3, 10 quatrième branche comprenant une quatrième OLED 101.4 et un quatrième régulateur de courant 102.4 ont été représentés, à titre illustratif uniquement. Des structures détaillées de chacun des régulateurs de courant 102.1 à 102.4 ont été représentés. De telles structures correspondent à un régulateur de courant de type BCR420U bien connu, dont le fonctionnement n'est pas décrit plus en détails dans la 15 présente description. Par souci de simplification, le moyen de pilotage 104 introduit en référence à la figure 1 n'est pas représenté sur la figure 2. Une unique source de tension 106 a cependant été représentée pour alimenter en tension l'ensemble des régulateurs de courant 102.1 à 102.4. 20 Une structure détaillée du régulateur de courant de dérivation 103, donnée à titre d'exemple uniquement, est en outre illustrée en référence à la figure 2. La sortie de chaque OLED 101.1 à 101.4 est en outre reliée à une diode 105.1-105.4. Lorsque le courant délivré par le convertisseur DC/DC 100 est supérieur à la somme des courants absorbés par les OLEDs 101.1 à 101.4, la tension au borne d'au 25 moins l'une des diodes 105.1 à 105.4 dépasse une tension seuil de manière à ce que la diode devienne passante, rendant ainsi passant un transistor MOS 107 du régulateur de courant de dérivation 107. Le transistor MOS 107 crée ainsi un appel de courant au niveau d'un transistor PNP 108 de manière à ce que le régulateur de courant de dérivation 103 puisse absorber le courant excédentaire. 30 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du REVENDICATIONS1. Module lumineux (1) pour véhicule automobile comprenant : - au moins deux branches montées en parallèle, chacune des branches comportant une diode électroluminescente organique (101.1 - 101.4) ; - un convertisseur DC/DC (100) apte à fournir un courant électrique auxdites branches ; caractérisé en ce que chaque branche comprend en outre un régulateur (102.1-102.4) de courant apte à réguler le courant traversant la diode électroluminescente organique de la branche. 2. Module lumineux selon la revendication 1, comprenant en outre, pour chaque régulateur de courant (102.1-102.4), un moyen de pilotage (104) dudit régulateur de courant, dans lequel le moyen de pilotage d'un régulateur de courant est apte à modifier une valeur du courant régulé traversant la diode électroluminescente organique (101.1101.4) de la branche du régulateur de courant. 3. Module lumineux selon la revendication 2, dans lequel au moins un moyen de pilotage (104) d'un régulateur de courant est apte à diminuer la valeur du courant régulé traversant la diode électroluminescente organique (101.1-101.4) de la branche du régulateur de courant, à partir d'une valeur nominale d'intensité de la diode électroluminescente organique. 4. Module lumineux selon la revendication 3, dans lequel au moins un moyen de pilotage (104) d'un régulateur de courant (102.1-102.4) est apte à diminuer la valeur du courant régulé traversant la diode électroluminescente organique (101.1-101.4) de la branche du régulateur de courant d'une valeur nominale d'intensité de la diode électroluminescente organique à une valeur nulle. 5. Module lumineux selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une branche supplémentaire, ladite branche supplémentaire comprenant un moyen de stabilisation de courant (103), 3062269 12 ledit moyen de stabilisation de courant étant apte à consommer un courant donné égal au courant fourni par le convertisseur DC/DC (100) diminué de la somme des courants consommés par les branches comprenant les diodes électroluminescentes organiques (101.1-101.4), lorsque le courant fourni par le convertisseur DC/DC est supérieur à la 5 somme des courants consommés par les branches comprenant les diodes électroluminescentes organiques. 6. Module lumineux selon la revendication 5, dans lequel le moyen de stabilisation de courant (103) est un régulateur de courant de dérivation, apte à consommer un courant 10 maximal égal à la somme d'une tolérance du convertisseur DC/DC (100) et des tolérances des diodes électroluminescentes organiques (101.1-101.4). 7. Module lumineux selon la revendication 6, dans lequel le régulateur de courant de dérivation est tel que le courant maximal est inférieur à chacune des valeurs nominales 15 d'intensité des diodes électroluminescentes organiques (101.1-101.4). 8. Module lumineux selon la revendication 5 ou 6, dans lequel chaque régulateur de courant d'une branche donnée est apte à détecter une anomalie de la diode électroluminescente de la branche donnée, et à transmettre un signal d'anomalie, sur 20 détection d'une anomalie, à un moyen de diagnostic. 9. Module lumineux selon la revendication 8, dans lequel, sur réception d'un signal d'anomalie, le moyen de diagnostic est apte à interrompre l'alimentation en courant par le convertisseur DC/DC (100). 25