Brevet FR3133574A1 — publié le 20230922

Dispositif de projection d’images à LED synchronisée Un tel dispositif, comprenant une LED alimentée par un courant électrique (I), agencée pour éclairer une image à projeter, ainsi qu’un module de changement d’image permettant de remplacer l’image à projeter par une autre image, le dispositif étant configuré pour fonctionner, alternativement : dans un mode d’affichage d’image (S1), dans lequel l’image présente sur le trajet du faisceau d’éclairage est maintenue en position et dans lequel le courant électrique varie au cours du temps (t) avec un premier rapport cyclique et un premier courant crête (I1), et ; dans un mode de changement d’image (S2), dans lequel le courant électrique varie avec un deuxième rapport cyclique inférieur au premier rapport cyclique, et avec un deuxième courant crête (I2) supérieur au premier courant crête, et dans lequel le l’image présente sur le trajet du faisceau lumineux est remplacée par une autre image. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 7 Dispositif de projection d’images à LED synchronisée Le domaine technique de l’invention est celui des dispositifs de projection d’images et plus particulièrement ceux équipant les véhicules automobiles et permettant la projection d’images sur le sol. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Il existe aujourd’hui de tels dispositifs, parfois appelés « dynamic carpet projectors » en anglais (projecteurs au sol modulables), permettant de projeter des images au sol lors de l’ouverture ou du déverrouillage d’une portière, ou à l’approche de celle-ci, quand le conducteur approche une clé ou un badge d’ouverture du véhicule. Un tel dispositif utilise par exemple un disque sur lequel sont placées des images. Ce dispositif comprend une source de lumière, généralement une LED, qui produit un faisceau lumineux d’éclairage, mis en forme par une lentille d’illumination ou de collimation placée en aval de la source, entre la source et le disque. Pour projeter telle ou telle image du disque, un moteur électrique actionne le disque pour le faire tourner, de manière à amener l’image à projeter sur le trajet du faisceau lumineux d’éclairage (en pratique, en face de la lentille d’illumination). Le dispositif comprend aussi un système optique de projection, situé en vis-à-vis de la source, de l’autre côté du disque. Ce système comprend au moins une lentille, et permet de projeter au sol l’image qui a été placée dans le faisceau lumineux. Dans un tel dispositif, la LED (selon l’acronyme anglo-saxon de « Light Emitting Diode », c’est-à-dire diode électroluminescente ou DEL) est généralement alimentée par un courant électrique qui varie au cours du temps, avec une variation en créneau. Il est souhaitable que cette variation en créneau respecte certains critères. Il est souhaitable notamment que sa fréquence de variation soit assez élevée, par exemple de l’ordre d’une cinquantaine de Hz ou plus, pour éviter qu’un scintillement ou une fluctuation de luminosité ne soit perçu par un individu. En effet, d’un point de vue électrique, le temps de réponse d’une LED est généralement très court si bien que la LED cesse d’émettre de la lumière dès qu’elle n’est plus alimentée électriquement, entre deux impulsions en créneau. Si la fréquence du signal en créneau est faible, cette extinction répétée de la LED peut être perçue par un individu, du fait de la persistance rétinienne limitée de l’œil humain, et donner lieu à une impression visuelle de scintillement indésirable. Il est souhaitable aussi, en général, d’employer un rapport cyclique modéré, pour, entre deux impulsions en créneau, laisser un lapse de temps suffisant pour pouvoir passer d’une image à l’autre (en faisant tourner le disque) pendant que la LED est éteinte . Cela permet de passer d’une image à l’autre sans bavure ou chevauchement entre images, ni masquage de parties d’image. Le rapport cyclique est alors choisi de manière à satisfaire un compromis entre : d’une part, une extinction assez longue entre deux impulsions, pour permettre un changement d’image, et d’autre part, une extinction pas trop longue, pour qu’elle ne soit pas perceptible à l’œil, afin d’éviter une sensation de scintillement des images projetées. Ce compromis amène le plus souvent à un rapport cyclique assez faible, de l’ordre de 10 à 20 % par exemple. Ce type de dispositif de projection permet d’améliorer la visibilité de la zone d’accès au véhicule, de créer des effets visuels dans son voisinage, ou encore de communiquer des informations à un utilisateur du véhicule d’une manière facilement appréhendable, lorsqu’il s’approche du véhicule. Les dispositifs de projection connus sont généralement satisfaisants en termes d’encombrement, robustesse et de rendu visuel des images projetées. Néanmoins, dans un effort continu de réduction de consommation énergétique, notamment pour les véhicules, il est souhaitable de diminuer l’énergie électrique consommée par un tel dispositif de projection, tout en maintenant ses performances en termes d’affichage, c’est-à-dire en termes de rendu visuel. RESUME Dans ce contexte, la présente technologie concerne un dispositif de projection d’images comprenant : au moins une LED, qui émet un faisceau lumineux d’éclairage lorsqu’elle est alimentée par un courant électrique, un module de changement d’image comprenant différentes images à projeter montées ou gravées sur un élément mobile couplé à un actionneur électromécanique, configuré pour placer sur le trajet du faisceau lumineux d’éclairage, sélectivement, sur commande, l’une ou l’autre des images à projeter, et un circuit électrique de commande, connecté à la LED et à l’actionneur du module de changement d’image, le circuit électrique de commande étant configuré de sorte que : dans un mode d’affichage d’image : l’image présente sur le trajet du faisceau d’éclairage est maintenue en position et le courant électrique qui alimente la LED varie au cours du temps avec un premier rapport cyclique et un premier courant crête, et dans un mode de changement d’image : le courant électrique qui alimente la LED varie au cours du temps avec un deuxième rapport cyclique inférieur au premier rapport cyclique, et avec un deuxième courant crête supérieur au premier courant crête, et l’actionneur met en mouvement l’élément mobile pour remplacer l’image présente sur le trajet du faisceau par une autre desdites images. Dans le mode de changement d’image, la LED est donc alimentée avec le deuxième rapport cyclique, qui est faible (plus faible que le premier rapport cyclique). L’intervalle de temps pendant lequel la LED est éteinte est alors important, ce qui permet de changer d’image pendant que la LED est éteinte. Pour maintenir une luminosité moyenne comparable (voire identique) pour l’utilisateur, le courant électrique crête est en revanche plus élevé que dans le mode d’affichage d’image. Au contraire, dans le mode d’affichage d’image, la LED est alimentée avec le premier rapport cyclique, élevé (ce qui n’est pas gênant en termes de changement d’image, puisque, dans ce mode, on ne change pas l’image à projeter). Augmenter ainsi le rapport cyclique permet alors, pour une même luminosité moyenne, de réduire d’autant le courant électrique crête (le premier courant crête est d’ailleurs inférieur au deuxième courant crête, employé en mode de changement d’image). Or le rendement énergétique d’une LED est meilleur lorsque le courant crête est plus bas . En effet, comme illustré sur la (qui représente une caractéristique courant-tension de LED typique), une augmentation du courant électrique d’alimentation I s’accompagne d’une augmentation de la tension d’alimentation U (du fait de la résistance interne non nulle de la LED), et donc d’une augmentation de la puissance électrique consommée. Ainsi, à titre d’exemple, avec un rapport cyclique R1 de 90% et un courant crête I1, la puissance électrique moyenne consommée sera P1=0,9×I1×U(I1). Tandis qu’avec un rapport cyclique R2 de 10 % et un courant crête I2=9×I1, la puissance lumineuse moyenne produite sera la même (où quasiment la même), tandis que la puissance électrique moyenne consommée sera P2=0,1×I2×U(I2)=0,9×I1×U(9×I1), qui est donc nettement supérieure à P1, puisque U augmente avec I, pour la LED (cette baisse de rendement, lorsqu’on augmente le courant crête s’explique par les pertes dans la résistance interne, non nulle, de la LED). Il est donc particulièrement intéressant de commander la LED avec des rapports cycliques différents en mode d’affichage d’image, et en mode de changement d’image, car cela permet : en mode de changement d’image, de disposer d’un temps d’extinction suffisant pour changer d’image, tout en commandant la LED avec un rapport cyclique élevé et un courant crête faible, et donc avec un rendement énergétique élevé le reste du temps. Par rapport à un dispositif dans lequel la LED serait commandée tout le temps avec le même rapport cyclique, le présent dispositif permet donc de réduire la consommation énergétique tout en conservant les mêmes caractéristiques en termes d’affichage et de rendu visuel. Outre les caractéristiques mentionnées ci-dessus, dispositif qui vient d’être présenté peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables : le produit du premier rapport cyclique par le premier courant crête est égal au produit du deuxième rapport cyclique par le deuxième courant crête, à mieux que 20% ou même 10% près ; dans le mode de changement d’image : le courant électrique a une variation en créneau, le courant étant égal audit deuxième courant crête pendant un intervalle d’alimentation et étant sensiblement nul pendant un intervalle d’extinction, et dans lequel l’actionneur est commandé de manière à remplacer l’image présente sur le trajet du faisceau pendant ledit intervalle d’extinction ; le circuit électrique de commande est configuré, pour lors d’un basculement entre le mode d’affichage d’image et le mode de changement d’image, commander au dispositif de fonctionner selon un mode de transition, au cours duquel le courant électrique a une variation temporelle en créneau, avec un rapport cyclique, intermédiaire, compris entre le premier rapport cyclique et le deuxième rapport cyclique, et avec un courant crête, intermédiaire, compris entre le premier courant crête et le deuxième courant crête ; dans le mode de transition, le courant électrique varie en créneau en présentant plusieurs créneaux successifs dont le rapport cyclique varie graduellement et de manière monotone, d’un créneau à l’autre, et dont le courant crête varie graduellement et de manière monotone, d’un créneau à l’autre ; Si la transition considérée est une transition depuis le mode d’affichage d’image vers le mode de changement d‘image, alors, la variation graduelle et monotone du rapport cyclique est une décroissance graduelle, d’un créneau à l’autre, du premier rapport cyclique vers le deuxième rapport cyclique (tandis que le courant crête augment graduellement) ; Au contraire, si la transition considérée est une transition depuis le mode de changement d’image vers le mode d’affichage d‘image, alors, la variation graduelle et monotone du rapport cyclique est une croissance graduelle, d’un créneau à l’autre, du deuxième rapport cyclique vers le premier rapport cyclique (tandis que le courant crête diminue graduellement) ; dans le mode de transition, le produit du rapport cyclique par l’intensité crête est constant, d’un créneau à l’autre, à mieux que 20% ou même 10% près ; ce produit est par exemple égal au produit du premier rapport cyclique par le premier courant crête ; dans le mode de changement d’image, le courant électrique varie en créneau, en présentant un seul créneau avant de basculer du mode de changement d’image au mode d’affichage d’image, ou du mode de changement d’image au mode de transition ; le dispositif de projection comprend en outre un système optique de projection 21 agencé pour projeter au sol, depuis un véhicule automobile, l’image placée sur le trajet du faisceau lumineux ; le circuit électrique de commande est configuré pour : recevoir un signal d’ouverture ou déverrouillage d’un ouvrant du véhicule, et pour en réponse audit signal, commander un basculement du mode d’affichage d’image au mode de changement d’image. La présente technologie concerne également un procédé de commande d’un dispositif de projection d’images, le dispositif comprenant : au moins une LED, qui émet un faisceau lumineux d’éclairage lorsqu’elle est alimentée par un courant électrique, un module de changement d’image comprenant différentes images à projeter montées ou gravées sur un élément mobile couplé à un actionneur électromécanique, configuré pour placer sur le trajet du faisceau lumineux d’éclairage, sélectivement, sur commande, l’une ou l’autre des images à projeter, et un circuit électrique de commande, connecté à la LED et à l’actionneur du module de changement d’image, procédé au cours duquel : dans un mode d’affichage d’image : l’image présente sur le trajet du faisceau d’éclairage est maintenue en position et le courant électrique qui alimente la LED varie au cours du temps avec un premier rapport cyclique et un premier courant crête, et dans un mode de changement d’image : le courant électrique qui alimente la LED varie au cours du temps avec un deuxième rapport cyclique inférieur au premier rapport cyclique, et avec un deuxième courant crête supérieur au premier courant crête, et l’actionneur met en mouvement l’élément mobile pour remplacer l’image présente sur le trajet du faisceau par une autre desdites images. Les caractéristiques optionnelles présentées ci-dessus en termes de dispositif peuvent aussi s’appliquer au procédé qui vient d’être décrit. La présente technologie et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif. représente schématiquement un véhicule équipé d’un dispositif de projection d’image mettant en œuvre la présente technologie, vu de côté. représente schématiquement le dispositif de projection d’image, vu en perspective. représente schématiquement un disque du dispositif de la . représente des éléments du dispositif de la , sous forme de blocs fonctionnels. représente schématiquement une caractéristique courant-tension d’une LED du dispositif de la . représente schématiquement des points de fonctionnement du dispositif, dans un plan fréquence-rapport cyclique. représente schématiquement l’évolution au cours du temps d’un courant électrique alimentant la LED. Dispositif (2) de projection d’images comprenant : au moins une LED (60), qui émet un faisceau lumineux (F) d’éclairage lorsqu’elle est alimentée par un courant électrique (I), un module de changement d’image (7) comprenant différentes images (Im1, Im2, Im3) à projeter montées ou gravées sur un élément mobile (5) couplé à un actionneur (4) électromécanique, configuré pour placer sur le trajet du faisceau lumineux (F) d’éclairage, sélectivement, sur commande, l’une (Im1) ou l’autre (Im2) des images à projeter, et un circuit électrique de commande (8), connecté à la LED et à l’actionneur (4) du module de changement d’image, le dispositif étant caractérisé en ce que le circuit électrique de commande (8) est configuré de sorte que : dans un mode d’affichage d’image (S1) : l’image (Im1) présente sur le trajet du faisceau d’éclairage est maintenue en position et le courant électrique (I) qui alimente la LED (60) varie au cours du temps (t) avec un premier rapport cyclique (R1) et un premier courant crête (I1), et dans un mode de changement d’image (S2) : le courant électrique (I) qui alimente la LED varie au cours du temps avec un deuxième rapport cyclique (R2) inférieur au premier rapport cyclique (R1), et avec un deuxième courant crête (I2) supérieur au premier courant crête (I1), et l’actionneur (4) met en mouvement l’élément mobile (5) pour remplacer l’image (Im1) présente sur le trajet du faisceau par une autre desdites images (Im2, Im3). Dispositif (2) selon la revendication 1, dans lequel le produit du premier rapport cyclique (R1) par le premier courant crête (I1) est égal au produit du deuxième rapport cyclique (R2) par le deuxième courant crête (I2), à mieux que 20% ou même 10% près. Dispositif (2) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, dans le mode de changement d’image : le courant électrique (I) a une variation en créneau, le courant étant égal audit deuxième courant crête (I2) pendant un intervalle d’alimentation (t1) et étant sensiblement nul pendant un intervalle d’extinction (t2), et dans lequel l’actionneur (4) est commandé de manière à remplacer l’image présente sur le trajet du faisceau pendant ledit intervalle d’extinction (t2). Dispositif (2) selon l’une des revendications précédentes, dans le lequel le circuit électrique de commande (8) est configuré, pour lors d’un basculement entre le mode d’affichage d’image (S1) et le mode de changement d’image (S2), commander au dispositif de fonctionner selon un mode de transition (S T , S’ T ), au cours duquel le courant électrique (I) a une variation temporelle en créneau, avec un rapport cyclique, intermédiaire, compris entre le premier rapport cyclique (R1) et le deuxième rapport cyclique (R2), et avec un courant crête, intermédiaire, compris entre le premier courant crête (I1) et le deuxième courant crête (I2). Dispositif (2) selon la revendication précédente, dans le lequel, dans le mode de transition (S T , S’ T ), le courant électrique (I) varie en créneau en présentant plusieurs créneaux successifs (C1, C2, C3) dont le rapport cyclique (R) varie graduellement et de manière monotone, d’un créneau à l’autre, et dont le courant crête (I T,1 , I T,2 ) varie graduellement et de manière monotone, d’un créneau à l’autre. Dispositif (2) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel, dans le mode de transition (S T , S’ T ), le produit du rapport cyclique par l’intensité crête est constant, d’un créneau à l’autre, à mieux que 20% ou même 10% près. Dispositif (2) selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un système optique de projection (21) agencé pour projeter au sol, depuis un véhicule automobile (1), l’image (Im1) placée sur le trajet du faisceau lumineux (F). Dispositif (2) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit électrique de commande (8) est configuré pour : recevoir un signal ( s ) d’ouverture ou déverrouillage d’un ouvrant (10, 11) du véhicule (1), et pour en réponse audit signal, commander un basculement du mode d’affichage d’image (S1) au mode de changement d’image (S2). Procédé de commande d’un dispositif (2) de projection d’images, le dispositif comprenant : au moins une LED (60), qui émet un faisceau lumineux (F) d’éclairage lorsqu’elle est alimentée par un courant électrique (I), un module de changement d’image (7) comprenant différentes images (Im1, Im2, Im3) à projeter montées ou gravées sur un élément mobile (5) couplé à un actionneur (4) électromécanique, configuré pour placer sur le trajet du faisceau lumineux (F) d’éclairage, sélectivement, sur commande, l’une ou l’autre des images à projeter, et un circuit électrique de commande (8), connecté à la LED (60) et à l’actionneur (4) du module de changement d’image, caractérisé en ce que, au cours du procédé : dans un mode d’affichage d’image (S1) : l’image (Im1) présente sur le trajet du faisceau d’éclairage est maintenue en position et le courant électrique (I) qui alimente la LED (60) varie au cours du temps (t) avec un premier rapport cyclique (R1) et un premier courant crête (I1), et dans un mode de changement d’image (S2): le courant électrique (I) qui alimente la LED varie au cours du temps avec un deuxième rapport cyclique (R2) inférieur au premier rapport cyclique (R1), et avec un deuxième courant crête (I2) supérieur au premier courant crête (I1), et l’actionneur (4) met en mouvement l’élément mobile (5) pour remplacer l’image (Im1) présente sur le trajet du faisceau par une autre desdites images (Im2, Im3).