FR3000239A1

FR3000239A1 - Optimisation de la regulation thermique dans un dispositif comprenant un ventilateur

Info

Publication number: FR3000239A1
Application number: FR1262602A
Authority: FR
Inventors: Michel Bapseres
Original assignee: Sagemcom Documents SAS
Current assignee: X-GEM SAS, FR
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-27
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: WO2014095203A1; EP2936265A1; US20150322955A1; CN105103078A; FR3000239B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) comportant : - au moins un composant (7), - au moins un ventilateur (4) pour la régulation en température du composant (7), - un processeur (5), caractérisé en ce que le processeur (5) est configuré pour contrôler le sens de rotation du ventilateur (4) en fonction de la température du composant (7), de sorte à réguler la température du composant (7) en minimisant le bruit généré par le ventilateur (4). L'invention concerne également un procédé de régulation de la température dans ce dispositif.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne un dispositif dont la régulation en température est assurée par un système de ventilation mécanique.

ETAT DE L'ART Les dispositifs électroniques comprennent de manière classique au moins un ventilateur pour leur régulation en température. Une régulation efficace en température est indispensable pour maintenir les performances du dispositif.

En effet, un échauffement des composants du dispositif entraîne le plus souvent une dégradation des performances du dispositif. Ceci est par exemple le cas dans les dispositifs électroniques comprenant un système d'émission de lumière, pour l'affichage ou la projection d'une image. En particulier, la qualité de l'image affichée ou projetée par le système d'émission de lumière, et en particulier sa netteté, dépendent de la bonne régulation en température du système d'émission de lumière. Une température trop élevée des composants du système d'émission de lumière dégrade la qualité de l'image produite. Dans l'art antérieur, la régulation en température d'au moins un 20 composant du dispositif électronique est gérée par un processeur qui contrôle la vitesse de rotation du ventilateur en fonction de la température du composant. Cette vitesse de rotation présente notamment de un à trois niveaux en fonction de la température du composant. 25 Or, avec une telle régulation, ce type de dispositif est très bruyant. En particulier, le bruit généré par le dispositif croît avec l'échauffement du dispositif. Lorsque le dispositif est fortement sollicité (par exemple dans le cas où celui-ci affiche ou projette des images d'une qualité supérieure), ou 30 lorsque le dispositif est placé dans un environnement à température élevée, le bruit généré par le dispositif est maximal, ce qui décourage et dérange les utilisateurs.

Certains dispositifs réduisent le bruit en réduisant la vitesse de rotation du ventilateur, mais ceci se fait au détriment des performances du dispositif. En outre, dans le cas de dispositifs portatifs, supposés être mobiles et utilisables en toutes circonstances (réunions, voyages), l'utilisateur ne peut exploiter le dispositif de manière optimale et confortable. PRESENTATION DE L'INVENTION Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un dispositif comportant au moins un composant, au moins un ventilateur pour la régulation en température du composant, un processeur, caractérisé en ce que le processeur est configuré pour contrôler le sens de rotation du ventilateur en fonction de la température du composant, de sorte à réguler la température du composant en minimisant le bruit généré par le ventilateur. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - le dispositif comprend en outre au moins une ouverture externe dont la taille est réglable, pour le passage d'un flux d'air, le processeur étant configuré pour contrôler le sens de rotation du ventilateur et la taille de l'ouverture externe en fonction de la température du composant ; - le processeur est configuré pour accroître la taille de l'ouverture externe avec l'augmentation de la température du composant ; - le processeur est configuré pour contrôler la vitesse de rotation du ventilateur en fonction de la température du composant ; - le ventilateur présente, pour une vitesse de rotation donnée : o un sens de rotation générant un bruit d'une première amplitude, o un autre sens de rotation générant un bruit d'une seconde amplitude, supérieure à la première, le processeur étant configuré pour sélectionner le sens de rotation du ventilateur générant le bruit d'une seconde amplitude lorsque la température du composant est supérieure à un seuil ; - le processeur est configuré pour sélectionner le sens de rotation du ventilateur générant le bruit d'une seconde amplitude lorsque la taille de l'ouverture externe est maximale ; - le dispositif comprend un système d'émission de lumière qui comprend des éléments d'émission de lumière et des éléments optiques pour la projection d'une image, le composant dont la température est régulé correspondant aux éléments optiques ; - le dispositif étant un projecteur d'images portatif. L'invention concerne également un procédé de régulation de la température dans un dispositif tel que décrit précédemment. Les différents modes de réalisation de l'invention offrent de 20 nombreux avantages. Ainsi, le dispositif permet une optimisation du compromis entre la régulation de la température, synonyme de bonnes performances du dispositif, et la réduction du bruit pour l'utilisateur. Par exemple, dans le cas d'un dispositif comprenant un système d'émission de lumière configuré pour 25 l'affichage ou la projection d'images, les performances d'affichage et de projection sont assurées tout en réduisant le bruit. Le dispositif est donc plus agréable à utiliser. En outre, le dispositif permet une régulation simple et optimisée de la température, tout en maintenant un niveau réduit de bruit. 30 La solution s'adapte de manière efficace aux dispositifs comprenant un ventilateur, sans qu'une revue complète de leur architecture ne soit nécessaire.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La Figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; - La Figure 2 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; - La Figure 3 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un procédé de régulation selon l'invention ; - La Figure 4 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'un procédé de régulation selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE Dispositif On a représenté schématiquement en Figure 1 un mode de réalisation d'un dispositif 1 selon l'invention. Ce dispositif 1 est un dispositif électronique, dont la température doit être régulée.

Le dispositif 1 comprend au moins un composant 7. Le composant 7 est par exemple un composant de type optique et/ou électronique, permettant d'assurer une ou plusieurs fonctions du dispositif 1. Par exemple, dans le mode de réalisation de la Figure 2, le dispositif 1 comprend un système 2 d'émission de lumière, configuré pour l'affichage 25 d'une image, et/ou pour la projection d'une image. Il s'agit par exemple d'un écran pour l'affichage d'une image, ou d'un système de projection d'une image vers une surface de projection comme un mur ou toute autre surface adaptée. Dans l'exemple illustré en Figure 2, le système 2 d'émission de 30 lumière comprend des éléments 11 d'émission de lumière, et des éléments 12 optiques. Les éléments 11 sont par exemple des diodes électroluminescentes (LEDs) des trois couleurs de base (Rouge, Vert, Bleu), et les éléments 12 optiques un ensemble de micro-miroirs dont la position et l'inclinaison sont contrôlées électroniquement. Les éléments 12 optiques peuvent par exemple être intégrés dans une micro-puce. Les éléments 11 émettent un ou plusieurs faisceaux lumineux vers les éléments 12, qui projettent les faisceaux vers une surface de projection, 5 pour la projection de l'image. Ce type de projecteur est connu de l'art. Dans l'exemple de la Figure 2, le composant 7 dont la température est à réguler est un composant du système 2, comme par exemple les éléments 12 optiques. Le composant 7 peut également être tout autre composant dont la 10 température est à réguler afin de maintenir les performances du dispositif 1: carte électronique, processeur, etc. Le dispositif 1 comprend en outre au moins un ventilateur 4 pour la régulation en température du composant 7. Le cas échéant, plusieurs ventilateurs 4 peuvent être présents dans le dispositif 1. 15 Le dispositif 1 comprend également un processeur 5. Il peut s'agir du processeur principal du dispositif 1, configuré pour gérer les différentes fonctions électroniques du dispositif 1 (interaction avec l'utilisateur, gestion du chargement, gestion des applications, etc.), ou d'un processeur dédié à la mise en oeuvre du procédé de régulation en température décrit ci-après. 20 La gestion de la température du système 2 d'émission est cruciale pour garantir les performances du dispositif 1. Cette température peut notamment être mesurée par un ou plusieurs capteurs 3 de température, disposés dans ou à proximité du composant 7. La température du système 2 d'émission dépend principalement: 25 o de la température ambiante à laquelle le dispositif 1 est soumis ; o du mode de fonctionnement du dispositif 1 (phase d'allumage, en cours de fonctionnement, nombre de tâches effectuées par le dispositif, complexité des tâches, etc.). 30 En particulier, en fonctionnement, la température du composant 7 a tendance à croître. Or, en général, l'accroissement de la température du composant 7 dégrade les performances du dispositif 1.

Par ailleurs, l'accroissement de la vitesse de rotation du ventilateur 4, pour réduire l'accroissement de la température du composant 7, augmente le bruit généré par le dispositif 1. Le processeur 5 est configuré pour contrôler le sens de rotation du 5 ventilateur 4 en fonction de la température du composant 7, de sorte à réguler la température du composant en minimisant le bruit généré par le ventilateur. En particulier, le processeur permet de réduire la température du composant 7 tout en minimisant le bruit généré par le ventilateur 4. Le 10 compromis entre la régulation de la température et la réduction du bruit est ainsi optimisé, ce qui permet de maintenir les performances du dispositif 1 toute en réduisant le bruit généré. Par exemple, dans l'exemple illustré en Figure 2 dans lequel le composant 7 fait partie du système 2 d'émission de lumière, l'accroissement 15 de la température du système 2 d'émission de lumière dégrade l'efficacité lumineuse du système 2. Ainsi, la qualité de l'image produite, comme sa netteté ou sa clarté, se dégrade avec l'accroissement de la température du système 2 d'émission de lumière. Ceci résulte notamment des performances des 20 éléments d'émission de lumière (LEDs) avec la température. Grâce au contrôle du sens de rotation du ventilateur 4 par le processeur 5, la température du système 2 d'émission de lumière est régulée tout en réduisant le bruit généré par le ventilateur 4. Pour une vitesse de rotation donnée, le ventilateur 4 génère un bruit 25 inférieur selon un sens de rotation par rapport à l'autre sens de rotation. En effet, selon le sens de rotation du ventilateur 4, le flux d'air est aspiré ou soufflé. Le parcours du flux d'air dans le dispositif 1 est donc différent, ce qui crée un bruit aérodynamique différent. De même, étant donné que le parcours du flux d'air varie selon le 30 sens de rotation du ventilateur, la régulation en température du composant 7 varie selon ce sens de rotation. En particulier, l'influence du sens de rotation du ventilateur 4 sur la régulation en température dépend notamment de la position relative du ventilateur 4 par rapport au composant 7. En général, le sens de rotation induisant le bruit maximal est celui qui permet par ailleurs de réduire le mieux la température du composant 7.

Comme énoncé précédemment, le ventilateur 4 présente, pour une vitesse de rotation donnée, un sens de rotation générant un bruit d'une première amplitude, et un autre sens de rotation générant un bruit d'une seconde amplitude, supérieure à la première. Selon un aspect possible du contrôle mis en oeuvre par le processeur 10 5, celui-ci est configuré pour sélectionner le sens de rotation du ventilateur 4 générant le bruit d'une seconde amplitude lorsque la température du composant 7 est supérieure à un seuil. En dessous de ce seuil, le processeur 5 conserve le sens de rotation générant un bruit inférieur de première amplitude. 15 Outre le ventilateur 4, le dispositif 1 peut comprendre au moins une ouverture 10 externe dont la taille est réglable. Il peut également s'agir d'une pluralité d'ouvertures 10 externes. Selon un exemple, le processeur 5 commande un moteur 14 qui contrôle la taille de l'ouverture 10 externe (ou de la pluralité d'ouvertures 20 10). Ces ouvertures 10 externes comprennent par exemple un élément coulissant devant un évidement, dont la translation conditionne la taille des ouvertures 10. Ces ouvertures 10 externes permettent la circulation d'un flux d'air vers et à partir de l'extérieur du dispositif 1. 25 Les ouvertures 10 externes peuvent être disposées sur un bord du dispositif 1, ou sur toute la bordure du dispositif 1. Selon un mode de réalisation, le processeur 5 est configuré pour contrôler le sens de rotation du ventilateur 4 et la taille des ouvertures 10 externes en fonction de la température du composant 7. 30 Ce double contrôle permet de gérer plus finement le compromis existant entre la température du composant 7 et le bruit généré par le ventilateur 4, puisqu'un autre paramètre de régulation est disponible (taille des ouvertures 10).

Selon un exemple particulier, le processeur 5 contrôle, outre la taille des ouvertures 10, le profil des ouvertures 10 externes, grâce au moteur 14. Différents contrôles peuvent être mis en oeuvre dans le dispositif 1 pour la régulation de la température. Ces contrôles peuvent être combinés, être utilisés partiellement, ou ne pas être utilisés. Selon un aspect, le processeur 5 est configuré pour accroître la taille des ouvertures 10 externes avec l'augmentation de la température du composant 7. Comme on le comprend, l'accroissement de la taille des ouvertures 10 10 externes permet de réduire la température du composant 7, grâce à la circulation d'un flux d'air dans le dispositif 1. Selon un autre aspect, le processeur 5 est configuré pour contrôler à la fois le sens de rotation du ventilateur 4 et sa vitesse de rotation, en fonction de la température du composant 7. 15 Selon un autre aspect encore, le processeur 5 est configuré pour sélectionner le sens de rotation du ventilateur 4 générant le bruit d'une seconde amplitude (bruit maximal) lorsque la taille des ouvertures 10 externes est maximale. Ceci signifie que le processeur 5, lors de la régulation en température du composant 7, contrôle en premier lieu 20 l'augmentation de la taille des ouvertures 10 externes. Une fois cette taille maximale atteinte, le processeur 5 contrôle le sens de rotation du ventilateur 4, et, le cas échéant, la vitesse de rotation du ventilateur 4. Le dispositif 1, qui intègre le composant 7, peut par exemple être un projecteur d'images portatif. Dans ce cas, il comprend un système 2 25 d'émission de lumière. Ce type de projecteur est transporté par l'utilisateur, comme une clé USB, et lui permet de projeter des images en diverses circonstances. Il peut également s'agir d'autres dispositifs portatifs nécessitant une régulation en température et une réduction du bruit de fonctionnement. 30 De manière non limitative, il peut également s'agir d'une clé USB, d'un appareil photo, d'une caméra, d'un ordinateur, d'un projecteur, ou un téléphone portable, comprenant un ou plusieurs composants dont la température doit être régulée.

Exemples de régulation En Figure 3, un procédé de régulation de température dans le dispositif 1 décrit précédemment comprend notamment l'étape E2 consistant à contrôler le sens de rotation du ventilateur 4 en fonction de la température d'au moins un composant 7 du dispositif 1, de sorte à réguler la température du composant 7 en minimisant le bruit généré par le ventilateur 4. La température du composant 7 est mesurée par le capteur 3 de température précité, et transmise au processeur 5 (étape El).

Selon un aspect particulier du procédé, si le dispositif 1 comprend au moins une ouverture 10 externe, le processeur 5 commande la taille de l'ouverture 10 externe jusqu'à sa taille maximale, puis sélectionne le sens de rotation du ventilateur 4 en fonction de la température du composant 7. Un exemple particulier et non limitatif de contrôle est décrit ci-après, 15 en référence à la Figure 4. Lors de l'allumage du dispositif 1, la température T2 mesurée (étape E3) par le capteur 3 pour le composant 7 est faible. Le processeur 5 sélectionne le sens de rotation du ventilateur 4 selon le sens de rotation générant un bruit de première amplitude (bruit faible). Le processeur 5 20 maintient les ouvertures 10 externes fermées (étape E4). Lorsque la température T2 d'un composant 7 (comme par exemple les éléments optiques 12 du système 2 d'émission de lumière) dépasse un seuil To, le processeurs commence à accroitre la taille des ouvertures 10 externes, afin de réduire la température du composant 7 (étape E5).

25 Ceci permet de maintenir les performances du dispositif 1, comme l'efficacité lumineuse de l'image projetée par le système 2, malgré l'augmentation de la température, tout en minimisant le bruit du ventilateur 4. Comme souligné précédemment, l'augmentation de la température dégrade la qualité de l'image dans le cas d'un système 2 d'émission de 30 lumière. Lorsque la température T2 d'un composant 7 (comme par exemple les éléments optiques 12 du système 2 d'émission de lumière) dépasse un seuil Tp, avec TeTe, et que la taille des ouvertures 10 externes est maximale, le processeur 5 sélectionne le sens de rotation du ventilateur 4 générant un bruit d'une seconde amplitude (bruit maximal, étape E6). Ce sens de rotation du ventilateur 4 permet de refroidir d'avantage le composant 7. Bien que ce sens de rotation du ventilateur 4 soit plus bruyant, ceci permet de préserver les performances du dispositif 1, comme par exemple la qualité de l'image affichée ou projetée par le système 2, étant donné que la température T2 du composant 7 est élevée. Dans cet exemple, la vitesse de rotation du ventilateur 4 a été supposée constante. Toutefois, celle-ci peut également être contrôlée par le 10 processeur 5, et varier en cas d'accroissement de la température. De même, un contrôle simultané de la taille des ouvertures 10 externes et du sens de rotation du ventilateur 4 (et/ou de sa vitesse de rotation) peut être mis en oeuvre. En particulier, il n'est pas nécessaire que les ouvertures 10 aient atteint leur taille maximale pour modifier le sens de 15 rotation du ventilateur 4. De même, le contrôle mis en oeuvre dans le dispositif 1 peut dépendre de plusieurs seuils de température pour le composant 7, mais également dépendre de plusieurs températures mesurées. Dans l'exemple ci-dessus, seule la température du composant 7 a 20 été prise en compte (comme par exemple les éléments 12 optiques), dans la mesure où il s'agit de la température la plus représentative. Toutefois, la température d'autres composants 7 du système 2 optiques peut être prise en compte dans le contrôle du ventilateur 4 et des ouvertures 10. Dans l'exemple de la Figure 2, la température des éléments 25 11 d'émission de lumière peut également être prise en compte par le processeur 5. L'invention permet une gestion optimisée du compromis entre les performances du dispositif et le bruit généré par le dispositif. Elle s'applique 30 notamment mais non limitativement aux dispositifs configurés pour projeter ou afficher une image.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (1) comportant : - au moins un composant (7), - au moins un ventilateur (4) pour la régulation en température du composant (7), - un processeur (5), caractérisé en ce que le processeur (5) est configuré pour contrôler le sens de rotation du ventilateur (4) en fonction de la température du composant 10 (7), de sorte à réguler la température du composant (7) en minimisant le bruit généré par le ventilateur (4).
2. Dispositif (1) selon la revendication 1, comprenant en outre au moins une ouverture (10) externe dont la taille est réglable, pour le passage d'un flux 15 d'air, le processeur (5) étant configuré pour contrôler le sens de rotation du ventilateur (4) et la taille de l'ouverture (10) externe en fonction de la température du composant (7). 20
3. Dispositif (1) selon la revendication 2, dans lequel le processeur (5) est configuré pour accroître la taille de l'ouverture (10) externe avec l'augmentation de la température du composant (7).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le processeur 25 (5) est configuré pour contrôler la vitesse de rotation du ventilateur (4) en fonction de la température du composant (7).
5. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le ventilateur (4) présente, pour une vitesse de rotation donnée : 30 - un sens de rotation générant un bruit d'une première amplitude, - un autre sens de rotation générant un bruit d'une seconde amplitude, supérieure à la première,le processeur (5) étant configuré pour sélectionner le sens de rotation du ventilateur (4) générant le bruit d'une seconde amplitude lorsque la température du composant (7) est supérieure à un seuil.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le processeur (5) est configuré pour sélectionner le sens de rotation du ventilateur (4) générant le bruit d'une seconde amplitude lorsque la taille de l'ouverture (10) externe est maximale.
7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant un système (2) d'émission de lumière qui comprend des éléments (11) d'émission de lumière et des éléments (12) optiques pour la projection d'une image, le composant (7) dont la température est régulé correspondant aux éléments (12) optiques.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, ledit dispositif (1) étant un projecteur d'images portatif.
9. Procédé de régulation de la température dans un dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant l'étape consistant à contrôler le sens de rotation du ventilateur (4) en fonction de la température d'au moins un composant (7) du dispositif (1), de sorte à réguler la température du composant (7) en minimisant le bruit généré par le ventilateur (4).
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel, lors de l'accroissement de la température du composant (7), le processeur (5) commande la taille de l'ouverture (10) externe jusqu'à sa taille maximale, puis sélectionne le sens de rotation du ventilateur (4) en fonction de la température du composant (7).