EP4342266A1 - Module lumineux à circuit convertisseur compact - Google Patents

Module lumineux à circuit convertisseur compact

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Publication number
EP4342266A1
EP4342266A1 EP22731503.3A EP22731503A EP4342266A1 EP 4342266 A1 EP4342266 A1 EP 4342266A1 EP 22731503 A EP22731503 A EP 22731503A EP 4342266 A1 EP4342266 A1 EP 4342266A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
converter circuit
printed circuit
light
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22731503.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alexandre Val
Sebastian Krick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Vision SAS filed Critical Valeo Vision SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4641—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards having integrally laminated metal sheets or special power cores

Definitions

  • This invention is related to the field of motor vehicle lighting systems, and in particular it relates to such systems using light sources supplied with electricity by a converter circuit.
  • a light-emitting diode is a semiconductor electronic component capable of emitting light of a predetermined wavelength when an electric voltage at least equal to a threshold value is applied to its terminals. Beyond this threshold value called forward voltage, the intensity of the luminous flux emitted by an LED generally increases with the average intensity of the electrical supply current.
  • LED-type light sources can for example be used to produce distinctive optical signatures by placing the components along predetermined contours. By using LED components, the realization of lights with multiple light functions is also facilitated.
  • pixelated light sources of different types of technologies to project these light beams from image data.
  • This is, for example, monolithic technology, according to which a large plurality of elementary sources of the light-emitting diode, LED type, equivalent to pixels, are etched in a common semiconductor substrate.
  • the substrate may further comprise on-board electronic components, such as switch circuits or the like.
  • Pixelated light sources can be used to perform "high beam” functions (HB, "High Beam”), or complex functions such as ADB ("Adaptive Driving Beam”) or others.
  • HB "High Beam”
  • ADB Adaptive Driving Beam
  • the duty cycle of the chopping switch is determined as a function of a current setpoint value to be supplied for carrying out the light function, and of a return value from a servo loop, the return value representing the intensity of the current actually supplied by the source converter.
  • Converter circuits can give rise to electromagnetic incompatibilities with other electronic modules forming part of a lighting system for a motor vehicle.
  • Converter circuits generally have a large spatial footprint and represent heat sources during their operation within a system made in a restricted volume.
  • the invention aims to overcome at least one of the problems posed by the prior art.
  • a light module for a motor vehicle comprises a light source and a printed circuit supporting a converter circuit intended to supply the light source with electricity.
  • the converter circuit includes at least one power electronic component. It is remarkable in that a first face of the printed circuit houses a first part of the converter circuit, a second face of the printed circuit houses a second part of the converter circuit, and in that said at least one electronic power component is integrated in the circuit board substrate.
  • the first part of the converter circuit can comprise passive electronic components.
  • the first part can comprise all the passive electronic components of the converter circuit. These can preferably be resistances and capacitances.
  • the second part of the converter circuit can preferably comprise an inductance.
  • the second part of the converter circuit can comprise all the inductors of the converter circuit.
  • the first and second parts of the converter circuit, as well as the at least one electronic power component can preferably be aligned on an axis perpendicular to the first and to the second face of the printed circuit.
  • the at least one electronic power component may comprise a transistor intended to act as a switch in the converter circuit. It may preferably be a field effect transistor.
  • the at least one electronic power component can preferably be included in an integrated circuit embedded in the substrate of the printed circuit.
  • the printed circuit can preferably be a printed circuit made in several layers, allowing the inclusion of components in the substrate.
  • the integrated circuit can be in contact with a copper layer internal to the substrate of the printed circuit.
  • the module can preferably comprise a heat dissipation element on which the integrated circuit is placed with its second face.
  • the heat dissipation element may preferably include a recess for receiving the second part of the converter circuit.
  • the recess preferably has a depth at least equal to the height occupied by the components of the second part of the converter circuit with respect to the second surface of the printed circuit.
  • the heat sink element preferably comprises aluminum. It is preferably a radiator element.
  • the copper layer internal to the substrate of the printed circuit can preferably be thermally connected by at least one via to the heat dissipation element.
  • the light source can be supported by the first face of said printed circuit.
  • the light source may comprise a light source with an electroluminescent semiconductor element, and in particular a pixelated light source.
  • the compact aspect of the converter circuit makes it possible to house a plurality thereof in a relatively restricted space, if this is required by the presence of a plurality of light sources.
  • the reduced dimensions are achievable by sharing the electronic components of the converter circuit not only on either side on two sides of the printed circuit which supports it, but by arranging power semiconductor elements, such as for example the transistors acting as switches cutting of the converter circuit, in the very substrate of the printed circuit.
  • This arrangement also reduces the risk of electromagnetic incompatibilities with other electronic circuits found in a motor vehicle light fixture.
  • the current loops internal to the converter circuit are reduced in size.
  • the inductance(s) of the circuit are shielded by their arrangement in a recess made from the material of a metal heat dissipation element. This arrangement also allows efficient thermal dissipation of the heat produced by the converter circuit during its operation.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a cut through a printed circuit board which realizes the circuit of the , in accordance with a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a section through a printed circuit as it occurs in a preferred embodiment of the invention.
  • a printed circuit such as it occurs in embodiments of the present invention preferably comprises, and in a known manner, several layers.
  • the substrate is typically made of non-conductive epoxy resin or using a composite material.
  • the printed circuit may in particular comprise electrically conductive copper layers. Electrical contacts between the conductive layers are made by vias similar to copper channels which pierce one or more insulating layers of the printed circuit.
  • electronic components such as resistors, capacitors, inductors or integrated circuits can be mounted on the surface of a printed circuit.
  • the electrical connections between the components are made by copper tracks. Methods intended to produce the tracks, vias, or the surface mounting of components or connectors involve various electrochemical reactions well known in the art and will not be described within the scope of the present invention.
  • the schematically shows a section through the thickness of a light module 100 for a motor vehicle.
  • the module includes a generally planar printed circuit 110 having two opposite faces 112, 114.
  • the printed circuit 110 serves as a support for at least one light source 120.
  • the light source can for example be supported by a heat dissipation element or another support.
  • the light source can be connected to an electronic circuit of the printed circuit 110, for example by means of an electrical connection by bridging of the “wire bonding” type known per se in the art.
  • the printed circuit also serves as a support for a converter circuit 130.
  • the light source can preferably be a light source with a light-emitting semiconductor element, such as a light-emitting diode, LED, or a pixelated light source involving a large number of elementary light sources in the form of a matrix.
  • the light source 120 is, in the example shown, electrically connected by conductive tracks of the printed circuit (not shown) to the converter circuit 130.
  • the converter circuit 130 is intended to supply the light source with electricity and it comprises an assembly which involves at least one power electronic component 133.
  • a plurality of converter circuit architectures are known in the art. These include switching circuits which make it possible to provide a direct voltage at the output of a higher or lower value than the electrical voltage supplied at its input.
  • the converter circuit 130 can for example realize a "boost" type architecture known per se.
  • converter circuits 130 are generally controlled by a pulse-width modulated signal acting on a switch and defining the chopping frequency of the converter.
  • the switch is made by a field effect transistor: this is an example of a 133 power electronic component.
  • the first face 112 of the printed circuit 110 houses, in the example shown, the light source 120 and a first part 132 of the converter circuit while the second face 114 of the printed circuit houses a second part 134 of the converter circuit 130.
  • at least one power electronic component 133 is integrated into the substrate of the printed circuit, according to production methods known in the art.
  • This choice of assembly makes it possible to reduce the footprint of the converter circuit on each of the individual faces of the printed circuit. This footprint is all the more reduced as the three parts 132, 133, 134 are generally aligned one above respectively below the other along an axis perpendicular to the plane of the printed circuit 110, as shown not -limitation on the .
  • the first part 132 of the converter circuit can group together the passive components (for example the resistors and capacitors) which are involved in the assembly, whereas the second part 134 groups together for example all the inductors.
  • the circuit is capable of producing a continuous electric current I1+I2 by superposition of two discontinuous currents I1 and I2 respectively.
  • the current loops I1 and I2 are illustrated, as well as the surface A1 whose perimeter is the part of the circuit which carries only the signal I1.
  • signals I1 and I2 are high frequency signals which, together with inductance L1, risk generating electromagnetic incompatibilities with other electronic circuits.
  • the capacitors Cin, Cout, the inductance L1 as well as an integrated circuit which realizes the semiconductor transistors Q1 and Q1 are mounted on the same surface of an integrated circuit.
  • the current loops I1, I2, as well as the area A1 described within the framework of the . are also illustrated.
  • The shows, for comparison, an example embodiment 200 of the assembly diagram of the in accordance with an embodiment according to the invention.
  • the illustrated module 200 comprises a printed circuit 210 which houses on a first surface 212 the passive components 232, ie the capacitors Cin, Cout, of the converter circuit 230, as well as the light source 220 powered by this converter circuit.
  • the light source can be physically offset with respect to the printed circuit, and electrically connected to the converter circuit by a connection by bridging, for example.
  • Inductor L1 is mounted on a second opposite surface 214 of printed circuit 210. This second part 234 of the circuit is capable of generating electromagnetic waves and heating.
  • An integrated circuit 233 which realizes the semiconductor transistors Q1 and Q1 is integrated by means of a manufacturing method known in the art inside the substrate of the printed circuit 210.
  • the electrical connections between the faces 212, 213 and the integrated circuit 233 are made by copper vias not shown.
  • the current loops I1, I2, as well as the area A1 described within the framework of the are also illustrated. It becomes apparent that the topology proposed by the invention makes it possible to reduce the span of the current loops I1, I2, as well as the area A1 compared to the example shown by the , thereby reducing the risk of electromagnetic radiation to other electronic circuits.
  • the printed circuit 214 can be placed on a metal radiator element, having a recess at the level of the part 234 of the converter circuit. This not only allows the efficient dissipation of the heat produced in this part of the circuit, but the presence of a metal mold around the inductor L1 also provides electromagnetic shielding.
  • a light module 300 comprises a printed circuit 310 placed, preferably by means of a thermal and electrically insulating adhesive, on a heat dissipation element 340, such as an aluminum radiator.
  • the printed circuit comprises a substrate with several layers and serves as a support for at least one light source 320 intended to be powered by a converter circuit 330.
  • a converter circuit 330 it may be envisaged to glue the light source 320 directly onto the heat dissipation element. 340, and to connect it electrically by a bridge type connection to the converter circuit 330.
  • a first part 332 of the converter circuit is supported by a first face 312 of the printed circuit. This first part preferably groups the passive electronic components of the converter circuit 330.
  • a second part 334 of the converter circuit is supported by a second face 314 of the printed circuit. This second part preferably groups together the inductors of the converter circuit.
  • a third part of the converter circuit 330 grouping electronic power components such as semiconductor transistors, is nested in one of the internal or intermediate layers of the integrated circuit substrate.
  • a transistor When a transistor is driven by a high frequency control signal (not shown), it generates heat.
  • a high frequency control signal not shown
  • it is proposed to place the power elements, grouped for example in an integrated circuit 333, on a relatively thick layer of copper illustrated on the by the hatched surface with vertical lines. This copper layer is thermally connected by vias and through the insulating layer to the heat dissipation element 340.
  • the resulting main heat evacuation path is illustrated by the bold line arrow.
  • Copper vias 311 also make it possible to electrically connect the copper tracks of surfaces 312, 314 to each other, and to selectively contact intermediate layers of the printed circuit.
  • the heat dissipation element 340 includes a recess 342 which serves to receive the electronic components of the second part 334 of the converter circuit, which protrude on the second face 314 of the printed circuit 310.
  • the depth of the recess is preferably slightly greater than the height of the electronic components relative to the surface 314. This makes it possible to precisely adapt the contact between the components 334 and the heat dissipation element, for example by inserting a thermally conductive glue.
  • the recess 342 which can for example and in a non-limiting manner have a cylindrical shape, implicitly provides electromagnetic shielding around the components of the second part 334 of the converter circuit.

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Abstract

L'invention proposée permet de réaliser un module lumineux compact (100) pour un véhicule automobile, dans lequel le l'empreinte spatiale du circuit convertisseur alimentant une source lumineuse (120) est fortement réduite par rapport à des solutions connues. En accord avec des modes de réalisation préférés, la compatibilité électromagnétique du module (100) par rapport à des circuit électroniques externes est augmentée par rapport à des solutions connues.

Description

    Module lumineux à circuit convertisseur compact
  • Cette invention est liée au domaine des systèmes d'éclairage de véhicules automobiles, et en particulier elle concerne de tels systèmes utilisant des sources lumineuses alimentées en électricité par un circuit convertisseur.
  • Une diode électroluminescente, LED, est un composant électronique semi-conducteur capable d’émettre de la lumière d’une longueur d’onde prédéterminée lorsqu’une tension électrique au moins égale à une valeur seuil est appliquée à ses terminaux. Au-delà de cette valeur seuil appelée tension directe, l’intensité du flux lumineux émis par une LED augmente en général avec l’intensité moyenne du courant électrique d’alimentation. Leur petite taille et leur faible consommation en électricité rendent les composants LED intéressants dans le domaine des modules lumineux pour véhicules automobiles. Des sources lumineuses de type LED peuvent par exemple être utilisées pour réaliser des signatures optiques distinctives en plaçant les composants le long de contours prédéterminés. En utilisant des composants LED, la réalisation de feux à fonctions lumineuses multiples est également facilitée.
  • Il est également connu d’utiliser des sources lumineuses pixellisées de différents types de technologies pour projeter ces faisceaux lumineux à partir de données d’image. Il s’agit par exemple de la technologie monolithique, suivant laquelle une pluralité importante de sources élémentaires de type diode électroluminescente, LED, équivalentes à des pixels, sont gravées dans un substrat semi-conducteur commun. Le substrat peut en outre comprendre des composants électroniques embarqués, tels que des circuits interrupteurs ou autres.
  • Des sources lumineuses pixellisées peuvent être utilisées pour réaliser des fonctions « feux de route » (HB, « High Beam »), ou des fonctions complexes telles que l’ADB (« Adaptive Driving Beam ») ou autres.
  • Afin de garantir une alimentation électrique adaptée pour les sources lumineuses réalisant une fonction lumineuse donnée d’un véhicule automobile, il est connu d’utiliser un circuit de pilotage comprenant un convertisseur à découpage Typiquement, le rapport cyclique de l’interrupteur de découpage est déterminé en fonction d’une valeur de consigne de courant à fournir pour la réalisation de la fonction lumineuse, et d’une valeur de retour issue d’une boucle d’asservissement, la valeur de retour représentant l’intensité du courant réellement fourni par le convertisseur aux sources. Pour l’alimentation en électricité d’une source lumineuse pilotée en tension, il est important de garantir un niveau de tension électrique sensiblement constant au fil du temps. Cette fonction peut également être garantie en utilisant in circuit convertisseur à découpage.
  • A fréquence de découpage élevée, de tels circuits convertisseurs peuvent donner lieu à des incompatibilités électromagnétiques avec d’autres modules électroniques faisant partie d’un système lumineux pour un véhicule automobile. Les circuits convertisseurs ont généralement une empreinte spatiale importante et représentent des sources de chaleur lors de leur fonctionnement au sein d’un système réalisé dans un volume restreint.
  • L’invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l’art antérieur.
  • En accord avec un premier aspect de l’invention, un module lumineux pour un véhicule automobile est proposé. Le module comprend un une source lumineuse et un circuit imprimé supportant un circuit convertisseur destiné à alimenter la source lumineuse en électricité. Le circuit convertisseur comprend au moins un composant électronique de puissance. Il est remarquable en ce qu’une première face du circuit imprimé abrite une première partie du circuit convertisseur, une deuxième face du circuit imprimé abrite une deuxième partie du circuit convertisseur, et en ce que ledit au moins un composant électronique de puissance est intégré dans le substrat du circuit imprimé.
  • De préférence, la première partie du circuit convertisseur peut comprendre des composants électroniques passifs. De préférence, la première partie peut comprendre tous les composants électroniques passifs du circuit convertisseurs. Il peut de préférence s’agir de résistances et de capacités.
  • La deuxième partie du circuit convertisseur peut préférentiellement comprendre une inductance. De préférence, la deuxième partie du circuit convertisseur peut comprendre toutes les inductances du circuit convertisseur.
  • Les première et deuxième parties du circuit convertisseur, ainsi que l’au moins un composant électronique de puissance peuvent préférentiellement être alignés sur un axe perpendiculaire à la première et à la deuxième face du circuit imprimé.
  • De manière préférée, l’au moins un composant électronique de puissance peut comprend un transistor destiné à agir comme interrupteur dans le circuit convertisseur. Il peut de préférence s’agir d’un transistor à effet de champ.
  • L’au moins un composant électronique de puissance peut préférentiellement être inclus dans un circuit intégré imbriqué dans le substrat du circuit imprimé.
  • Le circuit imprimé peut de préférence être un circuit imprimé réalisé en plusieurs couches, permettant l’inclusion de composants dans le substrat.
  • De préférence, le circuit intégré peut être en contact avec une couche de cuivre interne au substrat du circuit imprimé.
  • Le module peut de préférence comprendre un élément de dissipation thermique sur lequel le circuit intégré est posé avec sa deuxième face. L’élément de dissipation thermique peut de préférence comprendre un évidement destiné à recevoir la deuxième partie du circuit convertisseur. L’évidement à de préférence une profondeur au moins égale à la hauteur occupée par les composants de la deuxième partie du circuit convertisseur par rapport à la deuxième surface du circuit imprimé. L’élément de dissipation thermique comprend de préférence de l’aluminium. Il s’agit de préférence d’un élément radiateur.
  • La couche de cuivre interne au substrat du circuit imprimé peut de préférence être thermiquement reliée par au moins un via à l’élément de dissipation thermique.
  • De préférence, la source lumineuse peut être supportée par la première face dudit circuit imprimé.
  • De manière préférée, la source lumineuse peut comprendre une source lumineuse à élément semi-conducteur électroluminescent, et notamment une source lumineuse pixellisée.
  • En utilisant les mesures proposées par la présente invention, il devient possible de proposer un module lumineux compact, dans lequel le l’empreinte spatiale du circuit convertisseur alimentant une source lumineuse est fortement réduite par rapport à des solutions connues. Une telle configuration est intéressante dans le cadre de la réalisation d’un projecteur automobile, pour lequel le volume disponible est généralement restreint. En plus, l’aspect compact du circuit convertisseur permet d’en abriter une pluralité dans un espace relativement restreint, si cela est nécessité par la présence d’une pluralité de sources lumineuses. Les dimensions réduites sont réalisables en partageant les composants électroniques du circuit convertisseur non seulement de part et d’autre sur deux faces du circuit imprimé qui le supporte, mais en disposant des éléments semi-conducteurs de puissance, comme par exemple les transistors agissant comme interrupteurs de découpage du circuit convertisseur, dans le substrat-même du circuit imprimé. Cet arrangement permet également de réduire le risque d’incompatibilités électromagnétiques par rapport à d’autres circuits électroniques qui se trouvent dans un dispositif lumineux d’un véhicule automobile. D’une part, les boucles de courant internes au circuit convertisseur sont réduites en taille. D’autre part, selon des modes de réalisation préférés, la ou les inductances du circuit sont blindées par leur disposition dans un évidemment réalisé dans la matière d’un élément de dissipation thermique en métal. Cette disposition permet en outre une dissipation thermique efficace de la chaleur produite par le circuit convertisseur lors de son fonctionnement.
  • D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description des exemples et des dessins parmi lesquels :
  • - montre une illustration schématisée d’une coupe à travers un circuit imprimé tel qu’il intervient dans un mode de réalisation préféré de l’invention ;
  • - montre un schéma de montage d’un circuit électronique réalisant un convertisseur, tel qu’il est connu dans l’art antérieur ;
  • - montre une illustration schématisée d’une coupe à travers un circuit imprimé qui réalise le circuit de la , tel qu’il est connu dans l’art antérieur ;
  • - montre une illustration schématisée d’une coupe à travers un circuit imprimé qui réalise le circuit de la , en accord avec un mode de réalisation préféré de l’invention ;
  • - montre une illustration schématisée d’une coupe à travers un circuit imprimé tel qu’il intervient dans un mode de réalisation préféré de l’invention.
  • Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détails pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative.
  • La description se concentre sur les éléments module lumineux pour un véhicule automobile qui sont nécessaires à la compréhension de l’invention. D’autres éléments, qui sont par exemple nécessaires au fonctionnement des sources lumineuses et à leur capacité de projection de faisceaux lumineux, sont en soi connues dans l’art et ne seront pas mentionnés ni décrits en détails. Il en va de même pour des éléments structurels faisant partie de tels modules lumineux de manière implicite. Par exemple, la présence d’un support ou d’éléments optiques sont implicites pour le fonctionnement d’un tel module.
  • Un circuit imprimé tel qu’il intervient dans des modes de réalisation de la présente invention comprend de préférence, et de manière connue, plusieurs couches. Le substrat est typiquement réalisé en résine époxy non-conductrice ou à l’aide d’un matériau composite. Le circuit imprimé peut notamment comprendre des couches cuivrées électriquement conductrices. Des contacts électriques entre les couches conductrices sont réalisés par des vias assimilables à des canaux cuivrés qui percent une ou plusieurs couches isolantes du circuit imprimé. De manière connue, des composants électroniques, tels que des résistances, des capacités, des inductances ou des circuits intégrés peuvent être montés sur la surface d’un circuit imprimé. Les connexions électriques entre les composants sont réalisées par des pistes cuivrées. Des procédés destinés à réaliser les pistes, des vias, ou le montage en surface de composants ou de connecteurs font intervenir différentes réactions électrochimiques bien connues dans l’art et ne seront pas décrits dans le cadre de la présente invention.
  • La montre de manière schématisée une coupe à travers l’épaisseur d’un module lumineux 100 pour un véhicule automobile. Le module comprend un circuit imprimé 110 généralement plan ayant deux faces 112, 114 opposées. Dans l’exemple montré et de manière non-limitative, le circuit imprimé 110 sert de support à au moins une source lumineuse 120. Alternativement, la source lumineuse peut par exemple être supportée par un élément de dissipation thermique ou un autre support. Dans un tel cas, la source lumineuse peut être reliée à un circuit électronique du circuit imprimé 110, par exemple moyennant une liaison électrique par pontage de type « wire bonding » connue en soi dans l’art. Le circuit imprimé sert également de support à un circuit convertisseur 130. La source lumineuse peut de préférence être une source lumineuse à élément semi-conducteur électroluminescent, telle qu’une diode électroluminescente, LED, ou une source lumineuse pixellisé faisant intervenir un nombre important de sources lumineuses élémentaires sous forme d’une matrice.
  • La source lumineuse 120 est, dans l’exemple montré, électriquement reliée par des pistes conductrices du circuit imprimé (non-illustrées) au circuit convertisseur 130. Le circuit convertisseur 130 est destiné à alimenter la source lumineuse en électricité et il comprend un montage qui fait intervenir au moins un composant électronique de puissance 133. Une pluralité d’architectures de circuits convertisseurs est connue dans l’art. Il s’agit notamment de circuits à découpage qui permettent de fournir une tension directe en sortie d’une valeur plus élevée ou moins élevée que la tension électrique fournie à son entrée. A titre d’exemples, le circuit convertisseur 130 peut par exemple réaliser une architecture de type « boost » en soi connue. D’autres circuit convertisseurs, comme un circuit de type abaisseur de tension (« buck ») ou des circuits flyback ainsi que SEPIC (« single ended primary inductor converter) peuvent selon l’application choisie être utilisés sans pour autant sortir du cadre de l’invention. De tels circuits convertisseurs 130 sont généralement commandés par un signal à modulation de largeur d’impulsion agissant sur un interrupteur et définissant la fréquence de découpage du convertisseur. Typiquement l’interrupteur est réalisé par un transistor à effet de champ : il s’agit d’un exemple d’un composant électronique de puissance 133.
  • La première face 112 du circuit imprimé 110 abrite, dans l’exemple montré, la source lumineuse 120 et une première partie 132 du circuit convertisseur alors que la deuxième face 114 du circuit imprimé abrite une deuxième partie 134 du circuit convertisseur 130. L’au moins un composant électronique de puissance 133 est intégré dans le substrat du circuit imprimé, suivant des méthodes de production connues dans l’art. Ce choix de montage permet de réduire l’empreinte du circuit convertisseur sur chacune des faces individuelles du circuit imprimé. Cette empreinte est d’autant plus réduite que les trois parties 132, 133, 134 sont généralement alignées les unes au-dessus respectivement en-dessous des autres le long d’un axe perpendiculaire au plan du circuit imprimé 110, comme montré de manière non-limitative sur la . De préférence, la première partie 132 du circuit convertisseur peut regrouper les composants passifs (par exemple les résistances et les capacités) qui interviennent dans le montage, alors que la deuxième partie 134 regroupe par exemple toutes les inductances.
  • La montre un schéma de montage d’une circuit convertisseur 230 en soi connu depuis l’art antérieur. Il sert à fournie une tension continue à une charge symbolisée par la résistance RL. Moyennant les fréquences de découpages qui régissent les états d’ouverture et de fermeture des interrupteurs Q1 et Q2, et en utilisant les caractéristiques de l’inductance L1, le circuit est capable de réaliser un courant électrique d’allure continue I1+I2 par superposition de deux courants discontinus I1 et I2 respectivement. Les boucles de courant I1 et I2 sont illustrées, ainsi que la surface A1 ayant pour périmètre la partie de circuit qui transporte uniquement le signal I1. A fréquence de découpage élevée, les signaux I1 et I2 sont des signaux à haute fréquence, qui, ensemble avec l’inductance L1 risquent de générer des incompatibilités électromagnétiques avec d’autres circuits électroniques.
  • La montre un exemple de réalisation du schéma de montage de la , tel qu’il est connu dans l’art. Ceci sert de référence. Les capacités Cin, Cout, l’inductance L1 ainsi qu’un circuit intégré qui réalisé les transistors semi-conducteurs Q1 et Q1 sont montés sur une même surface d’un circuit intégré. Les boucles de courants I1, I2, ainsi que l’aire A1 décrite dans le cadre de la . sont également illustrées.
  • La montre, à titre comparatif, un exemple de réalisation 200 du schéma de montage de la en accord avec un mode de réalisation conforme avec l’invention. Le module illustré 200 comprend un circuit imprimé 210 qui abrite sur une première surface 212 les composants passifs 232, i.e. les capacités Cin, Cout, du circuit convertisseur 230, ainsi que la source lumineuse 220 alimentée par ce circuit convertisseur. Alternativement, la source lumineuse peut être physiquement déportée par rapport au circuit imprimé, et reliée électriquement au circuit convertisseur par une connexion par pontage, par exemple. L’inductance L1 est montée sur une deuxième surface 214 opposée du circuit imprimé 210. Cette deuxième partie 234 du circuit est susceptible de générer des ondes électromagnétiques et un échauffement. Un circuit intégré 233 qui réalisé les transistors semi-conducteurs Q1 et Q1 est intégré moyennant un procédé de fabrication connu dans l’art à l’intérieur du substrat du circuit imprimé 210. Les connexions électriques entre les faces 212, 213 et le circuit intégré 233 sont réalisées par des vias cuivrés non-illustrés. A titre explicatif, les boucles de courants I1, I2, ainsi que l’aire A1 décrite dans le cadre de la sont également illustrées. Il devient apparent que la topologie proposée par l’invention permet de réduire l’envergure des boucles de courant I1, I2, ainsi que l’aire A1 par rapport à l’exemple montré par la , réduisant ainsi le risque de rayonnement électromagnétique envers d’autres circuits électroniques. Selon une option de réalisation, le circuit imprimé 214 peut être posé sur un élément radiateur en métal, ayant un évidement au niveau de la partie 234 du circuit convertisseur. Ceci ne permet pas seulement la dissipation efficace de la chaleur produite dans cette partie du circuit, mais la présence d’un moule en métal autour de l’inductance L1 réalise également un blindage électromagnétique.
  • La montre un autre mode de réalisation préféré de l’invention. Un module lumineux 300 comprend un circuit imprimé 310 posé, de préférence moyennant une colle thermique et électriquement isolante, sur un élément de dissipation thermique 340, tel qu’un radiateur en Aluminium.
  • Le circuit imprimé comprend un substrat à plusieurs couches et sert de support à au moins une source lumineuse 320 destinée à être alimentée par un circuit convertisseur 330. Alternativement, il peut être envisagé de coller la source lumineuse 320 directement sur l’élément de dissipation thermique 340, et de la relier électriquement par une liaison de type pontage au circuit convertisseur 330. Une première partie 332 du circuit convertisseur est supportée par une première face 312 du circuit imprimé. Cette première partie regroupe de préférence les composants électroniques passifs du circuit convertisseur 330. Une deuxième partie 334 du circuit convertisseur est supportée par une deuxième face 314 du circuit imprimé. Cette deuxième partie regroupe de préférence les inductances du circuit convertisseur.
  • Une troisième partie du circuit convertisseur 330, regroupant des composants électroniques de puissance tel que des transistors semi-conducteurs, est imbriquée dans une des couches internes ou intermédiaires du substrat du circuit intégré. Lorsqu’un transistor est commandé par un signal de commande (non-illustré) à fréquence élevée, il génère de la chaleur. Afin de dissiper cette chaleur, il est proposé de poser les éléments de puissance, regroupés par exemple dans un circuit intégré 333, sur une couche relativement épaisse de cuivre illustrée sur la par la surface hachurée à traits verticaux. Cette couche de cuivre est thermiquement reliée par des vias et à travers la couche isolante à l’élément de dissipation thermique 340. Le chemin d’évacuation thermique principal résultant est illustré par la flèche en trait gras.
  • Des vias cuivrés 311 permettent en outre de relier électriquement les pistes cuivrées des surfaces 312, 314 entre elles, et de contacter sélectivement des couches intermédiaires du circuit imprimé.
  • L’élément de dissipation thermique 340 comprend un évidement 342 qui sert à recevoir les composants électroniques de la deuxième partie 334 du circuit convertisseur, qui font saillie sur la deuxième face 314 du circuit imprimé 310. Comme montré sur la , la profondeur de l’évidement est de préférence légèrement supérieure à la hauteur des composants électroniques par rapport à la surface 314. Ceci permet de d’adapter de manière précise le contact entre les composants 334 et l’élément de dissipation thermique, par exemple en intercalant une colle thermiquement conductrice. Comme décrit précédemment, l’évidement 342 qui peut par exemple et de manière non-limitative avoir une forme cylindrique, réalise implicitement un blindage électromagnétique autour des composants de la deuxième partie 334 du circuit convertisseur.
  • [40] Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne limitent pas l’étendue de la protection de l’invention. En faisant recours à la description qui vient d’être donnée, d’autres modes de réalisation sont envisageables sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
  • L’étendue de la protection est déterminée par les revendications.

Claims (11)

  1. Module lumineux (100, 200, 300) pour un véhicule automobile comprenant une source lumineuse (120, 220, 230) et un circuit imprimé (110, 210, 310) supportant un circuit convertisseur (130, 230, 330) destiné à alimenter la source lumineuse en électricité, le circuit convertisseur comprenant au moins un composant électronique de puissance (133, 233, 333), caractérisé en ce qu’une première face (112, 212, 312) du circuit imprimé abrite une première partie (132, 232, 332) du circuit convertisseur, une deuxième face (114, 214, 314) du circuit imprimé abrite une deuxième partie (134, 234, 334) du circuit convertisseur, et ledit au moins un composant électronique de puissance est intégré dans le substrat du circuit imprimé.
  2. Module lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première partie (132, 232, 332) du circuit convertisseur (130, 230, 330) comprend des composants électroniques passifs.
  3. Module lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième partie (134, 234, 334) du circuit convertisseur comprend une inductance.
  4. Module lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième parties du circuit convertisseur, ainsi que l’au moins un composant électronique de puissance sont alignés sur un axe perpendiculaire à la première (112, 212, 312) et à la deuxième face (114, 214, 314) du circuit imprimé (110, 210, 310).
  5. Module lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins un composant électronique de puissance (133, 233, 333) comprend un transistor destiné à agir comme interrupteur dans le circuit convertisseur (130, 230, 330).
  6. Module lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins un composant électronique de puissance (233, 333) est inclus dans un circuit intégré imbriqué dans le substrat du circuit imprimé.
  7. Module lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit intégré est en contact avec une couche de cuivre interne au substrat du circuit imprimé.
  8. Module lumineux (330) selon une des revendications précédentes comprenant un élément de dissipation thermique (340) sur lequel le circuit intégré est posé avec sa deuxième face (314), l’élément de dissipation thermique comprenant un évidement (342) destiné à recevoir la deuxième partie (334) du circuit convertisseur (330).
  9. Module lumineux selon les deux revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche de cuivre interne au substrat du circuit imprimé (310) est thermiquement reliée par au moins un via (311) à l’élément de dissipation thermique (340).
  10. Module lumineux selon une des revendication précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (120, 220, 320) est supportée par la première face dudit circuit imprimé.
  11. Module lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (120, 220, 320) comprend une source lumineuse à élément semi-conducteur électroluminescent, et notamment une source lumineuse pixellisée.
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