Si l'éclairage d'ambiance sophistiqué et contrôlable était quasiment inexistant jusqu'à présent – ​​hormis les fonctions de rétroéclairage – il devient désormais un standard de facto dans la conception intérieure et extérieure des voitures.

Le défi

: La conception des systèmes d’éclairage d’ambiance révèle certaines contraintes de fabrication. Le guide d’éclairage est uniquement placé aux endroits facilement accessibles aux fournisseurs de câblage : latéralement, au niveau des pieds, etc. Son installation sur le volant, le levier de vitesses et la console de pavillon s’avère complexe, ces éléments n’étant pas connectés. Afin d’éviter les différences de teinte, des LED d’ambiance de couleurs distinctes ont été choisies (bleu pour le guide d’éclairage et orange pour les boutons du volant). Imaginez la confusion avec quatre nuances de rouge différentes sur quatre boutons distincts !

Lorsque différents fournisseurs interviennent pour le guide d'éclairage, le volant, la console de pavillon et le module de porte, la complexité est considérable. De plus, les LED proviennent de fournisseurs et de lots de fabrication variés, avec des courbes de vieillissement et des dérives thermiques différentes. Par conséquent, une entreprise spécialisée dans les boutons de volant ou les écrans tactiles capacitifs ne peut pas intégrer le concept d'éclairage d'ambiance sans maîtriser le câblage, le tri, la compensation ou le calibrage des LED.

L'innovation en matière d'éclairage intérieur automobile, notamment l'éclairage intégré, est très complexe. Sur la figure 1, l'éclairage est placé là où le rail de guidage peut être facilement installé, près des instruments ou au niveau des pieds, mais pas là où son placement serait judicieux d'un point de vue esthétique. Par ailleurs, des dispositifs de sécurité peuvent être intégrés, comme par exemple au volant ou à la console de pavillon, comme illustré sur la figure 2.

Figure 2 : Concept d'éclairage ambiant dans le futur dans une voiture.


Les différents modules d'éclairage ne communiquent pas de manière synchrone, ce qui rend pratiquement impossible la réalisation d'effets lumineux dynamiques. Par exemple, il est impossible de créer une lumière se déplaçant de gauche à droite. Pour y parvenir, de nouvelles méthodologies et techniques de conception doivent être appliquées, ouvrant ainsi la voie à la prochaine génération d'éclairages intérieurs pour véhicules. Imaginez un véhicule autonome de niveau 3 en mode de conduite autonome. Il l'indiquera par une couleur verte ou bleue. Lorsque la voiture demandera au conducteur de reprendre le contrôle, elle lui laissera 10 secondes et changera de couleur de manière dynamique, passant au jaune ou au rouge. Juste avant que le conducteur ne reprenne le contrôle, elle clignotera en rouge.

La
solution ISELED vise à résoudre ce problème en intégrant un dispositif intelligent au sein du module LED. Ce module gère la compensation de la température de couleur, le tri et l'étalonnage. Ainsi, les LED auront des performances identiques quel que soit le lot de fabrication, dans le temps et à n'importe quelle température. Chaque LED affichera la même température de couleur, surmontant ainsi les difficultés rencontrées jusqu'à présent par les constructeurs automobiles. L'étalonnage sera effectué individuellement pour chaque LED, et des fabricants de premier plan tels qu'OSRAM et DOMINANT Opto produisent déjà ces LED.

Un autre avantage réside dans la capacité de la chaîne à connecter plus de 4 000 nœuds avec un débit de transmission de données très élevé de 2 Mbits/s, comme illustré sur la figure 3. Cette spécification permet de réaliser divers effets d’éclairage dynamiques inédits, ainsi que des mélanges de couleurs. Parmi les autres possibilités offertes par les applications de rétroéclairage matriciel, l’éclairage extérieur et le contrôle du rétroéclairage d’écran, on peut citer différents niveaux de gradation dynamique du rétroéclairage LED pour améliorer le contraste et la qualité des couleurs.

Figure 3 : Configuration d'une chaîne ISELED à 2 Mbps.

Solutions Microchip :
En pratique, un microcontrôleur est nécessaire pour établir la communication avec la chaîne de LED ISELED, ce qui requiert un protocole spécifique et un moteur série compatible ISELED. L’avantage d’une solution basée sur un microcontrôleur Microchip doté de périphériques indépendants du cœur (CIP) réside dans l’interconnexion de ces blocs fonctionnels uniques, sans logique intermédiaire ni autres composants périphériques (bascules, etc.). Grâce à cela, Microchip peut créer un périphérique ISELED uniquement à l’aide de composants matériels, sans nécessiter de développement logiciel ni de traitement par le processeur. Ces caractéristiques permettent de contrôler les LED ISELED même avec le plus simple et le plus compact des microcontrôleurs 8 bits. Microchip propose également la prise en charge ISELED sur l’ensemble de sa gamme de microcontrôleurs, jusqu’à son modèle AUTOSAR 32 bits hautes performances doté de 2 Mo (Figure 4).

Figure 4 : Microcontrôleurs dans différentes applications.

De plus, cette capacité leur permet d'implémenter et de combiner d'autres composants de conception essentiels, stimulant ainsi l'innovation. Parmi ces composants, on peut citer un module LIN, un chargeur de démarrage, un module de commande tactile capacitif ou un capteur de proximité capacitif. Grâce à la bande passante restante, ces solutions peuvent être réalisées en CIP, avec un minimum de logiciel et une consommation minimale de cycles CPU. Par exemple, la famille de microcontrôleurs PIC18F K42 intègre un module ISELED et une interface UART LIN avec une machine à états LIN dotée d'une interruption synchrone (Sync Break) et d'une fonction de limitation automatique du débit pour l'UART. Cette famille de microcontrôleurs est fabriquée avec un module matériel CAPTouch.

Figure5 : Microcontrôleurs avec solutions ISELED et LIN vers ISELED sur une seule puce.

Parmi les microcontrôleurs 32 bits du catalogue Microchip, la famille SAM HA1 se distingue par son intégration d'un convertisseur Vbat, d'un régulateur LDO et d'un émetteur-récepteur LIN, ainsi que de modules ISELED, UART LIN et PTC avec détection tactile capacitive. De ce fait, une solution monopuce, telle qu'une interface LIN vers ISELED, associée à un module de détection de proximité interne, peut être implémentée dans un boîtier de 5 x 5 mm. Il s'agit de la solution ISELED la plus compacte du marché. La figure 5 présente la liste des microcontrôleurs actuellement disponibles pour ISELED.

Pour configurer et activer le périphérique ISELED, la configuration du module est intégrée à un fichier téléchargeable distinct appelé MPLAB Code Configurator. Grâce à cette interface graphique, le périphérique se configure en un simple clic. Il peut également être combiné avec d'autres périphériques, tels que des modules tactiles et LIN.

Figure 6 : Configurateur de code MPLAB pour ISELED.

Le configurateur de code peut être téléchargé gratuitement sur le site web de Microchip ou auprès d'un représentant. Son téléchargement nécessite l'acceptation d'un contrat de licence d'évaluation gratuit, comme illustré sur la figure 6. Microchip propose également des cartes de développement pour ses microcontrôleurs. Ces cartes intègrent des options de connexion simplifiées pour le matériel ISELED, comme illustré sur la figure 7 (d'autres options sont également disponibles pour l'émetteur-récepteur LIN et les capteurs tactiles capacitifs). Une fois les chaînes ISELED connectées, le configurateur de code peut être utilisé, et le développement est rapidement achevé. L'objectif est de rendre l'innovation apportée par ISELED aussi rapide et facile que possible.

Figure 7 : Carte de développement avec module de connexion ISELED.

Conclusion :
L’éclairage intérieur RGB présente des défis de fabrication complexes. Cette complexité a freiné l’innovation dans de nombreuses applications automobiles qui tentent de combiner d’autres fonctions à l’éclairage d’ambiance. ISELED et Microchip lèvent ces obstacles techniques et de fabrication pour apporter des innovations à l’éclairage et à d’autres applications, telles que l’intégration de capteurs, la détection de proximité et la détection de la main.
Microchip propose une gamme complète de solutions permettant l’utilisation d’ISELED avec des microcontrôleurs, allant des modèles 32 bits haut de gamme aux modèles 8 bits plus simples, plus abordables et à faible consommation. Microchip propose des solutions combinant interface LIN vers ISELED, alimentation et détection capacitive. Ces solutions sont même disponibles sur une seule puce et utilisent le plus petit boîtier LIN vers ISELED, mesurant seulement 5 x 5 mm. Les CIP peuvent être configurés à l’aide du configurateur de code MPLAB gratuit de Microchip et de la version d’évaluation gratuite d’ISELED. Enfin, le code source peut être téléchargé sur une carte de développement flexible, offrant une solution de haut niveau innovante et complète qui réduit les délais de mise sur le marché et les coûts d’investissement.