A l’assaut des LED

...d'ingéniosité pour sécuriser les voitures de demain, au moyen de multiples assistances à la conduite. General Motors nous présentait la semaine dernière son concept de voiture communicante, destiné à améliorer l'interaction entre les véhicules et ainsi limiter les accidents. Intéressant, le système présentait, de plus, l'intérêt de représenter des coûts limités pour les utilisateurs. Avec néanmoins un aspect contraignant à court terme, du fait qu'il faut un grand nombre de voitures équipées pour en voir le bénéfice. De son côté, Hella, spécialiste de l'éclairage, travaille sur un concept plus global, conséquence de sa grande expérience sur le terrain de la lumière. L'équipementier axe notamment sa R&D sur l'utilisation de caméras CMOS, et développe de nombreuses applications autour de ces technologies, qu'elles soient liées à la sécurité ou simplement au confort de l'utilisateur.
Depuis quelques années, de nouveaux systèmes sont apparus, révolutionnant complètement l'approche de l'automobiliste face à l'environnement de son véhicule. Qu'il s'agisse de l'aide au changement de voie, de la caméra de recul ou du régulateur de vitesse adaptatif ACC, l'homme est de plus en plus assisté, au sens noble du terme. Car il n'est pas question de déresponsabiliser l'utilisateur. Tout le débat est là ! Comment aider, sans toutefois se substituer à l'appréciation du conducteur tout en la renforçant ?
Hella apporte quelques éléments de réponses, en nous ouvrant les portes de sa R&D. L'équipementier présente ici sa vision des voitures à moins de 5 ans, après un virage technologique attendu d'ici la fin de l'année.

Le point sur les LED

Ce virage technologique concerne en tout premier lieu la future omniprésence des LED (diodes électroluminescentes) dans l'éclairage automobile. Déjà utilisées pour des fonctions de signalisation à l'arrière du véhicule, depuis quelques années, leur progression se fait plus pressante, avec leur apparition, récemment à l'avant, pour l'éclairage diurne ou encore les feux de position. C'est d'ailleurs une tendance de fond. Les premiers projecteurs entièrement équipés de LED, fournissant également l'éclairage croisement et route, seront commercialisés en 2008, voire même en 2007 selon les législations statuées. La raison de cette révolution est simple à plus d'un titre. Ces projecteurs offrent tout d'abord de nouvelles options de style et, par conséquent, un grand potentiel de différenciation aux constructeurs automobiles. Par ailleurs, la durée de vie des LED est extrêmement longue, de sorte qu'elle couvre la durée de vie du véhicule, tout en autorisant jusqu'à 80 % de réduction de consommation d'énergie. Enfin, la température de couleur de la lumière LED est d'environ 5 500 Kelvin, une valeur proche de la lumière du jour (environ 6 000 Kelvin). Ce qui convient à l'accoutumance visuelle de l'homme. Le conducteur fatigue moins et conduit de façon plus détendue. Pour mémoire, la lumière xénon émarge péniblement à environ 4 000 Kelvin.
Le seul écueil de la technologie est aujourd'hui en passe d'être réglé. On reprochait la "relative" mauvaise efficacité lumineuse des LED. Pourtant, elle croît rapidement : elle est aujourd'hui supérieure à 40 Im/W, alors que les prototypes les plus évolués affichent même 130 Im/W. (En comparaison, la lumière xénon enregistre 90 Im/W et la lumière halogène 20 Im/W).
Dans environ 5 ans, les LED, couplées à l'électronique, permettront la réalisation de nouvelles fonctions d'éclairage actif. Pour les projecteurs de demain, Hella utilise donc des ensembles de LED comme source lumineuse. Ils se composent de plusieurs puces LED, ajustables individuellement, qui, disposées suivant un modèle prédéfini, sont commandées par modulation électronique. Ceci permet d'une part l'activation/désactivation de certaines puces LED et, par conséquent, la génération de différentes géométries du faisceau et d'autre part, une modulation de l'intensité au niveau de la

ZOOM La réglementation autour des LED Aux Etats-Unis, les projecteurs à LED sont déjà homologués pour les principales fonctions d'éclairage suivant les normes SAE applicables. En Europe, ou plus exactement sur le territoire d'application de la réglementation ECE, l'homologation est attendue pour 2008 au plus tard. Les fonctions de signalisation dans le projecteur (clignotant, feu de position latéral, feu de position et feu diurne ainsi que feu de virage) avec des LED sont aujourd'hui admises aussi bien dans le champ d'application ECE que SAE.

répartition lumineuse.
Si l'éclairage AFS (Adaptative frontlight system) existe déjà en mode mécanique chez Hella grâce au module VarioX, l'utilisation de LED permet de s'affranchir de cette "mécanique" de modification des faisceaux Photo VarioX. En outre, les ensembles à LED permettent, en combinaison avec d'autres capteurs et une électronique de commande intelligente, la réalisation de fonctions d'éclairage actif comme l'éclairage de repérage ou l'éclairage de route non éblouissant.

Bouillonnement d'idées

L'utilisation de LED et d'électronique a suscité un véritable engouement chez Hella, à tel point que désormais, chaque bureau d'étude de l'équipementier y va de son idée innovante. Voici donc que des ingénieurs se sont interrogés sur la façon optimale d'éclairer la zone de circulation du conducteur tout en évitant d'éblouir les autres usagers de la route. Bien sûr, il existe déjà l'éclairage de virage dynamique, utilisé par plusieurs équipementiers, l'AFS (voir plus haut), permettant d'éclairer la zone de circulation en fonction de la route, de la vitesse et des conditions météorologiques… Mais la réponse d'Hella, pour le futur, va encore plus loin. L'adaptation et l'assistance d'éclairage fonctionneront sur la base d'une détection d'objets, assistée par caméra. Les premiers systèmes pourraient apparaître en série dès 2009. Ainsi, ces futurs systèmes de haute technologie n'adaptent pas seulement automatiquement leur répartition lumineuse à l'état de la route et aux conditions météo, mais aussi aux conditions de circulation. Ils fonctionnent sur l'interaction entre la caméra, un logiciel performant de traitement d'images et une technologie d'éclairage ultramoderne, à LED.
Le premier de ces systèmes d'éclairage d'aide à la conduite consiste à ajuster automatiquement et en permanence la portée des projecteurs de manière à assurer une visibilité optimale au conducteur, quelles que soient les conditions de roulage ou la densité du trafic. La portée des projecteurs est ainsi adaptée aux véhicules circulant en sens inverse, ou roulant devant. Pour simplifier, vous restez en feux de route et lorsque la caméra détecte un véhicule devant le vôtre, les projecteurs descendent automatiquement, en quelques millisecondes, évitant l'éblouissement et maintenant votre vision au meilleur niveau. Dans le cas d'un véhicule croisant le vôtre, la caméra identifie son positionnement et le système gère à la fois la position du faisceau et l'allumage ou l'extinction des segments LED contenus dans le projecteur, afin de n'éblouir personne et de maintenir la vision au meilleur niveau sur le côté droit de la route. Un AFS totalement électronique et avec de nouvelles fonctions en somme ! Cette gestion dissociée de chacun des modules LED permet également un éclairage "marquant", pouvant illuminer les personnes et les zones dangereuses de façon ciblée, après détection par la caméra. En conséquence, le conducteur identifie nettement plus tôt les dangers, et peut ainsi adapter sa conduite en temps voulu.

Encore plus loin

Si l'on se projette un peu plus dans les labo de recherche les plus avancés chez Hella, on croise des entités qui travaillent à faire fusionner les données des systèmes à caméras avec d'autres capteurs du véhicule.
Ainsi, la combinaison entre le système ACC, une caméra frontale ou une technologie à capteurs radar permet de réaliser un "Pre-Crash-System" (système de prévention des accidents). En situation, cela signifie que le système identifie un objet ou une autre voiture trop proche, à l'aide de la caméra. Il l'assimile à une forte probabilité de collision, ce qui lui permet de préparer le véhicule au choc (prétensionneurs de ceinture, position du siège, optimisation du point de déclenchement des airbags, fermeture du toit coulissant, etc.). Maintenant, si la collision est jugée inévitable (par le radar cette fois), le freinage d'urgence automatique est activé. Dans cet exemple, la combinaison de capteurs a réduit la gravité de l'accident et la vitesse d'impact.

Dans les cartons

 Le système TopView (vue de dessus) fait partie des innovations d'après demain. Il comprend quatre caméras, placées à l'avant, à l'arrière et sur les deux rétroviseurs extérieurs de la voiture. Le but étant de proposer au conducteur une vue d'ensemble de son environnement, sur l'écran embarqué, afin d'effectuer ses manœuvres sans risque. A partir de la fusion des différentes prises de vue des 4 caméras, l'électronique de Top View génère une nouvelle image qui montre le véhicule en entier, en vue aérienne. L'automobiliste a la possibilité de zoomer sur une partie bien définie du véhicule, comme par exemple l'attache caravane. Cette fonction permet de rendre visibles des endroits qui ne l'étaient pas auparavant.
Par ailleurs, Hella travaille également sur un système destiné à prévenir les conducteurs de l'endormissement. Le système d'assistance au maintien de l'attention de Hella détecte si le conducteur est sur le point de s'assoupir et l'avertit avant que quelque chose puisse se passer… Là encore, une caméra, placée dans la zone du volant, détecte les clignements de paupières. Si les battements de paupières ralentissent, le système se met en alerte. Si les paupières restent closes pendant plus de 1,5 seconde, un signal sonore ou autre signal d'alerte à déterminer se déclenche. Cette innovation ouvre la voie à la reconnaissance biométrique du visage. En cascade, on peut facilement imaginer l'adaptation automatique du réglage du siège, du rétroviseur intérieur, de la climatisation et de la radio aux conditions personnelles et aux habitudes du conducteur. La voiture de l'an 2000, décrite dans les films de science-fiction des années 70, n'aura finalement… que dix ans de retard !

Frédéric Richard